第3单元 专题加强2 CO2浓缩的三种途径-【优化探究】2027年高考生物学一轮复习高考总复习配套课件（江苏专版）

该高中生物学高考复习课件聚焦“细胞的能量供应和利用”核心单元，深入解析CO₂浓缩的C₄途径、CAM途径及蓝细菌机制三大高考高频考点，对接高考评价体系中光合作用与细胞呼吸综合考查要求，通过真题统计明确物质运输、代谢适应等考点权重，归纳多选、填空等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题解析+核心素养培育”的复习策略，如以2026年江苏模拟题为例，剖析C₄植物维管束鞘细胞功能、CAM途径昼夜生理过程，培养科学思维和结构与功能观。通过“机制对比+易错点分析”（如CO₂来源判断），帮助学生掌握答题逻辑，教师可据此精准突破考点，提升复习效率。

细胞的能量供应和利用 第三单元 专题加强2　CO2浓缩的三种途径 CO2浓缩的三种途径 光合作用固定CO2的途径除了卡尔文循环以外,还有C4途径和景天酸代谢(CAM)途径等。 (1)C4植物固定CO2的途径 玉米、甘蔗等起源于热带的植物叶肉细胞的叶绿体内,在有关酶的催化作用下, CO2首先被一种三碳化合物(PEP)固定,形成一个四碳化合物(C4)。C4进入维管束鞘细胞的叶绿体中,释放出一个CO2,并形成另一种三碳化合物——丙酮酸。释放出来的CO2进入卡尔文循环;丙酮酸则 再次进入叶肉细胞中的叶绿体内,在有关酶 的催化下,通过ATP提供的能量,转化成PEP, 继续固定CO2。具体过程如图所示。 (2)景天科植物的CO2固定途径(CAM途径) 景天酸代谢是许多肉质植物的一种特殊代谢方式,在夜间,大气中CO2从气孔进入,被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化,与PEP结合形成草酰乙酸(OAA),再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸,储存于液泡中。在白天,苹果酸从液泡中释放出来,经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸,CO2产生后用于卡尔文循环,如图所示。 (3)蓝细菌的CO2浓缩机制 蓝细菌具有CO2浓缩机制,如图所示。 1.(多选)(2026·江苏扬州模拟)玉米叶肉细胞中的叶绿体较小数目也少,但叶绿体内有基粒;相邻的维管束鞘细胞中叶绿体较大数目较多,但叶绿体内没有基粒。玉米细胞除C3途径外还有另一条固定CO2的途径,简称C4途径(如图)。研究发现,C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco 酶的60倍。下列有关叙述正确的是 (　 　) A.维管束鞘细胞中光合作用所利用的CO2都是 C4分解释放的 B.若叶肉细胞中光合作用速率大于细胞呼吸速率,植物的干重不一定增加 C.玉米的有机物是在维管束鞘细胞通过C3途径合成的 D.干旱条件下,C3途径植物光合速率比C4途径植物小 对点训练 BCD 解析:玉米维管束鞘细胞中光合作用所利用的CO2除了来源于C4分解释放,还可以来源于呼吸作用释放,A错误;若叶肉细胞中光合作用速率大于细胞呼吸速率,植物的干重不一定增加,因为植物还有部分不能进行光合作用的细胞也要通过呼吸作用消耗有机物,B正确;由题图可知,玉米的有机物是在维管束鞘细胞通过C3途径合成的,C正确;干旱条件下部分气孔关闭,胞间CO2浓度降低,但PEP羧化酶可以高效捕捉CO2并将其固定为C4,然后转移至维管束鞘细胞的叶绿体中完成光 合作用,因此干旱条件下,C3途径植物光合 速率比C4途径植物小,D正确。 2.景天酸代谢(CAM)途径属于某些植物特有的CO2固定方式:夜晚气孔开放,通过一系列反应将CO2固定于苹果酸,并储存在液泡中(甲);白天气孔关闭,苹果酸运出液泡后放出CO2,供叶绿体的暗反应利用(乙)。 下列关于这类植物的叙述,错误的是 (　　) A.在夜晚,叶肉细胞能产生ATP的细胞器有线粒 体和叶绿体 B.景天酸代谢途径的出现,可能与植物适应干旱条件有关 C.给植物提供14C标记的14CO2,14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中 D.在上午某一时刻,突然降低外界的CO2浓度,叶肉细胞中C3的含量短时间内不变 A 解析:在夜晚,叶肉细胞只能通过细胞呼吸产生ATP,即产生ATP的细胞器是线粒体,A错误。具有景天酸代谢途径的植物,气孔白天半闭,可以减少蒸腾作用,夜晚气孔张开,吸收CO2,可以适应干旱条件,B正确。晚上气孔开放,14CO2进入细胞后与PEP结合生成OAA,转化为苹果酸而被固定;白天苹果酸运出液泡后放出14CO2,14CO2首先与C5结合生成14C3,随后14C3被还原生成有机物,因此14C可以出现在OAA、苹果 酸、C3和有机物中,C正确。由于该植物白天气 孔关闭,所以上午某一时刻突然降低外界CO2浓 度,C3含量不受影响,短时间内不变,D正确。 3.(2026·江苏南通一模)CO2是制约水生植物光合作用的重要因素。蓝细菌具有特殊的CO2浓缩机制,其中羧化体具有蛋白质外壳,可限制气体扩散,相关过程如图1所示。请分析并回答下列问题。 (1)蓝细菌的光合片层膜上吸收光能的两类主要光合色素有___________ ______,暗反应Rubisco催化的反应称为　　　　　　,该反应需要的条件有　　　　(填“ATP”“NADPH”或“酶”)。  解析:蓝细菌属于原核生物,不含叶绿体,能进行光合作用是因为其光合片层膜上含有藻蓝素、叶绿素及相关的酶,暗反应Rubisco催化CO2与C5反应生成C3,这个反应称为CO2的固定,该反应需要酶的催化,不需要ATP和NADPH。 藻蓝素、叶 绿素 CO2的固定 酶 (2)蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中CO2浓度,据图1分析CO2浓缩的具体机制为细胞膜上HC转运蛋白和光合片层膜上CO2转运蛋白分别通过　　　　　　　　　　　方式吸收HC、CO2,且羧化体具有蛋白质外壳,可限制CO2气体扩散。  解析:CO2浓缩的具体机制为细胞膜上含有HC转运蛋白,并需要能量,因此通过主动运输的方式吸收HC,HC在羧化体内可转变为CO2;光合片层膜上含有CO2转运蛋白,也需要能量,因此通过主动运输的方式吸收CO2。 主动运输、主动运输 (3)若将蓝细菌的HC转运蛋白基因和CO2转运蛋白基因转入烟草内并成功表达和发挥作用,理论上该转基因烟草在光照充足的条件下,光补偿点和光饱和点分别会　　　 　　(填“提高”“降低”或“不变”)。  解析:CO2是暗反应的原料,由题意可知,HC转运蛋白和CO2转运蛋白有助于提高羧化体中CO2浓度。若将蓝细菌的HC转运蛋白基因和CO2转运蛋白基因转入烟草内,则转基因成功后,通过CO2浓缩机制,进入叶绿体中的CO2浓度增大,在较弱的光照条件下,光合作用强度即可等于呼吸作用强度,故理论上该转基因植株在光照充足的条件下,光补偿点会降低,由于提高了CO2浓度,因此光合速率会提高,那么光饱和点会提高。 降低、提高 (4)除了CO2制约水生植物光合作用外,许多植物在高光强环境下会产生过剩的电子,与O2结合生成活性氧,导致光合系统损伤。某些植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。如图2为水生植物绿藻进化出的抑制光系统损伤的机制示意图。 ①离心收集的绿藻放入含O的培养液中,在适宜光照条件下继续培养,产生的带18O标记的气体的生理过程有_________________________。  ②据图2分析,途径①通过将过剩的电子传递给　　　　,生成超氧化物,进而被活性氧清除系统(如过氧化氢酶等)清除,从而防止活性氧对光合系统的损伤,途径②将叶绿体吸收的过剩光能　　　　　　　　,减少电子的释放,产生的活性氧减少,从而防止对光合系统的损伤。  光反应、有氧呼吸第二阶段 O2 转化为热能散失 解析:①培养液中O被绿藻吸收后,在光合作用的光反应阶段被分解产生18O2;在有氧呼吸的第二阶段,O与丙酮酸被彻底分解为C18O2和[H],即产生的带18O标记的气体有O2和CO2。 ②途径①通过将过剩的电子传递给O2,生成超氧化物(如H2O2),进而这些超氧化物被活性氧清除系统(如过氧化氢酶等)清除,从而防止活性氧对光合系统的损伤;途径②将叶绿体吸收的过剩光能转化为热能散失,减少电子的释放,产生的活性氧减少,从而防止对光合系统的损伤。 $