第3单元 专题加强3 光呼吸与光抑制 气孔与代谢 逆境胁迫-【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，覆盖光呼吸与光抑制、气孔与代谢、逆境胁迫三大高考高频考点，依据高考评价体系分析考点权重，如光呼吸机制、气孔限制判断等占比超60%，归纳酶功能分析、物质含量变化等典型题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“考点深挖+真题实训+素养融合”，以2026年江苏模拟题为例，解析Rubisco酶双功能及NADPH含量变化，培养科学思维；通过水分胁迫实验分析气孔与非气孔限制，强化探究实践。提供光保护防线记忆法等突破技巧，助学生掌握答题逻辑，教师可据此精准教学，提升冲刺效率。

细胞的能量供应和利用 第三单元 专题加强3　光呼吸与光抑制　气孔与代谢　逆境胁迫 加强点1　光呼吸与光抑制 1.光呼吸 (1)光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高O2、低CO2情况下发生的一个生化过程,是绿色植物在光照条件下的细胞呼吸。 (2)光呼吸过程图解: (3)光呼吸产生的原因 ①内因:Rubisco是一种多功能酶,具有催化羧化反应(C5+CO2 2C3)和加氧反应(C5+O2 C3+C2)两种功能。 ②外因:高O2环境下,光呼吸会明显加强,提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。 (4)光呼吸的生理意义 ①不利影响:光呼吸消耗暗反应的底物C5,导致光合作用减弱,农作物产量降低。 ②有利影响:消耗O2产生CO2;防止强光对光合结构的破坏。 2.光抑制 光能超过光合系统所能利用的量时,光合生物会启动自我保护机制,光合功能下降,这就是光抑制现象。光抑制现象主要发生在PSⅡ系统。光抑制的发生及光保护的三道防线如图所示。 1.(2026·江苏苏州月考)光呼吸是植物在适宜强度光照、高O2、低CO2条件下发生的一系列反应。当O2浓度较高时,RuBP羧化酶(也称Rubisco)催化CO2固定反应减弱,催化C5发生加氧反应增强,加氧反应生成C2,再生成乙醇酸,如图1所示,请回答下列问题。 对点训练 (1)叶绿体中的色素位于　　　　　　,其主要功能是________________ 　 。  解析:叶绿体中的光合色素位于类囊体薄膜上,其主要功能是吸收可见光,将光能转化为化学能,用于有机物合成。 类囊体薄膜 吸收可见光,将 光能转化为化学能,用于有机物合成 (2)提取拟南芥中的Rubisco时,为了保持该酶的活性,研磨时应加入 　　 　　(填“无水乙醇”或“磷酸缓冲液”),若利用提纯的Rubisco等酶模拟光合作用暗反应过程,构建反应体系时需加入的供能物质有 　　　　　 　　　。  解析:无水乙醇会使酶变性,所以提取拟南芥中的Rubisco酶时,为了保持该酶的活性,研磨时应加入磷酸缓冲液。暗反应需要ATP、NADPH提供能量,同时NADPH作为活泼的还原剂,若利用提纯的Rubisco等酶模拟光合作用暗反应过程,构建反应体系时需要加入这两种供能物质。 磷酸缓冲液 NADPH、ATP (3)从光反应和暗反应物质联系的角度分析,在光照等其他条件适宜且不变的前提下,高浓度O2条件下,短时间内NADPH含量　　　　(填“升高” “不变”或“降低”)。  解析:在光照等其他条件适宜且不变的前提下,高浓度O2条件下,CO2固定反应减弱,生成的C3减少,C3还原速率降低,消耗ATP和NADPH减少,则NADPH含量升高。 升高 (4)某些代谢中间产物的积累会对细胞造成损害,过氧化物酶体(由单层膜包裹的内含一种或几种氧化酶类的细胞器)被称为解毒中心,能分解有毒物质H2O2和乙醛酸,生成　　　　参与暗反应过程。线粒体中产生的NADH主要是参与　　 　　反应。  解析:由图1可知过氧化物酶体能分解有毒物质H2O2和乙醛酸,H2O2分解形成H2O和O2,乙醛酸分解形成甘氨酸和羟基丙酮酸,甘氨酸进入线粒体,而羟基丙酮酸进一步转变成甘油酸,甘油酸进入叶绿体转变成C3从而参与暗反应过程。线粒体中产生的NADH主要用于有氧呼吸第三阶段,与O2结合生成H2O并释放能量。 甘油酸 有氧呼吸第三阶段 (5)科学家将拟南芥酶A基因突变体(酶A功能丧失)和野生型分别在大气CO2浓度和高CO2浓度(3 500 ppm)下培养一段时间后,叶片内乙醛酸含量和生长情况如图2所示。 与高CO2浓度相比,突变体在大气CO2浓度 下的乙醛酸含量高的原因有　　　　(多选)。  A.C5氧化反应产生乙醇酸加强 B.乙醇酸转变为乙醛酸加强 C.乙醛酸转氨基作用形成甘氨酸加强 D.甘氨酸经一系列反应释放CO2加强 AB 解析:由于C5氧化产生乙醇酸,乙醇酸离开叶绿体在过氧化物酶体中转变为乙醛酸,所以若C5氧化反应产生乙醇酸加强,则突变体在大气CO2浓度下的乙醛酸含量增加,A正确;过氧化物酶体中乙醇酸转变为乙醛酸加强,会引起突变体在大气CO2浓度下的乙醛酸含量增加,B正确;由图1中过氧化物酶体系列反应可知,乙醛酸转氨基作用形成甘氨酸加强会导致乙醛酸含量减少,C错误;由图1中线粒体、过氧化物酶体可知,甘氨酸经一系列反应释放CO2加强会导致乙醛酸含量减少,D错误。 (6)根据图1、2分析,酶A的功能可能是___________________________ ___________。 与大气中CO2浓度相比,野生型在高CO2浓度条件下生长得更好,从光呼吸和光合作用的过程分析,原因分别是_______________ _____________、　 　　　　　　　 　　。  解析:突变体在高CO2浓度下乙醛酸的含量低于在大气CO2浓度下的乙醛酸的含量,则推测酶A的功能是催化乙醛酸经过转氨基作用形成甘氨酸。由于光呼吸强度低有机碳损失少、光合作用原料充足光合速率高,则野生型在高CO2浓度条件下生长得更好。 催化乙醛酸经过转氨基作用形成甘氨酸 光呼吸强度低有 光合作用原料充足光合速率高 机碳损失少 2.(2026·江苏宿迁模拟)当光照过强,植物吸收的光能超过植物所需时,会导致光合速率下降,这种现象称为光抑制。强光条件下,叶肉细胞内因NADP+不足、O2浓度过高,会生成一系列光有毒产物,若这些物质不能及时清理,会攻击叶绿素和PSⅡ反应中心(参与光反应阶段)中的D1蛋白,从而损伤光合结构。类胡萝卜素能清除光有毒产物。部分过程如图所示。 (1)强光条件下,限制光合速率的主要是　　反应阶段,从O2的来源和去路分析,此时叶肉细胞内O2浓度过高的原因是_________________________ ____________________________________________________________。  解析:强光条件下,植物吸收光能较多,光反应较快,此时限制光合速率的主要是暗反应阶段。强光条件下,由于叶肉细胞光反应增强,产生更多的O2,而此时植物气孔关闭,叶肉细胞释放的O2量减少,所以叶肉细胞内O2浓度会过高。 暗 强光条件下叶肉细胞光反应增强,产生更多的O2,而此时植物气孔关闭,叶肉细胞释放的O2量减少 (2)Rubisco是一个双功能酶,光照条件下,它既能催化C5与CO2发生羧化反应固定CO2,又能催化C5与O2发生加氧反应进行光呼吸,CO2和O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点。结合以上信息,光呼吸对解除光抑制的积极意义是_______________________________________________________ ___________________________________________________________________________。  强光条件下,叶肉细胞中O2浓度升高,而光呼吸可以消耗一部分O2,降低叶肉细胞中的O2浓度,减少光有毒产物的产生,减少对光合结构的损伤 解析:光照条件下,Rubisco既能催化C5与CO2发生羧化反应固定CO2,又能催化C5与O2发生加氧反应进行光呼吸;强光条件下,叶肉细胞中O2浓度过高,在竞争性结合Rubisco的同一活性位点时O2占据优势,植物进行光呼吸,而光呼吸可以消耗一部分O2,降低叶肉细胞中的O2浓度,减少光有毒产物的产生,减少对光合结构的损伤,所以可以在一定程度上解除光抑制。 (3)用纸层析法分离缺乏类胡萝卜素的突变体植株叶片的色素,滤纸上可见　　　　 　(填颜色)的条带。与正常植株相比,该突变体植株在强光下的光合速率　　　　,原因是_______________________________ ________________________________________________________________________________________________________________。  解析:植物中光合色素有叶绿素和类胡萝卜素两大类,用纸层析法分离缺乏类胡萝卜素的突变体植株叶片的色素,在滤纸上可见蓝绿色的叶绿素a条带和黄绿色的叶绿素b条带。与正常植株相比,该突变体植株在强光下的光合速率较低,因为类胡萝卜素能清除光有毒产物,而该突变体中不含类胡萝卜素,在强光条件下,该突变体植株中的光有毒物质无法有效清除,导致光合结构损伤较正常植物严重,光合速率较正常植物低。 蓝绿色和黄绿色 低 类胡萝卜素能清除光有毒产物,在强光条件下,该突变体植株中的光有毒物质无法有效清除,导致光合结构损伤较正常植物严重,光合速率较正常植物低 (4)科研人员采用清水处理灌浆期小麦(W) 为对照组、0.3 mol/L水杨酸溶液处理相同 小麦(SA)为实验组,设置适宜温度中等强光 (MTI)组、高等强光(HTI)组,测定不同条件 下小麦叶绿体中D1蛋白含量及净光合速率的变化,如图所示。 D1蛋白位于　　　 　上。据图分析,0.3 mol/L水杨酸溶液通过　 来缓解HTI组小麦的光抑制现象。 (叶绿体)类囊体薄膜 促进D1蛋白基因的表达,增加D1蛋白的含量 解析:D1蛋白位于PSⅡ反应中心中,而PSⅡ反应中心参与光反应阶段,光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜上,所以D1蛋白位于叶绿体的类囊体薄膜上。据图分析,在高等强光(HTI)条件下,实验组中的D1蛋白相对含量高于对照组,且实验组的净光合速率高于对照组,所以0.3 mol/L水杨酸溶液可能是通过促进D1蛋白基因的表达,增加D1蛋白的含量来缓解HTI组小麦的光抑制现象。 加强点2　气孔与代谢 1.调节气孔开闭的因素 (1)光:植物气孔一般是按昼夜节律开闭:白天打开气孔进行光合作用,晚上通过关闭气孔来减少水分损失。 (2)CO2浓度:CO2浓度低时气孔开启。 (3)含水量:干旱或蒸腾作用过强失水多时气孔关闭。 (4)植物激素:细胞分裂素促进气孔开放,脱落酸引起气孔关闭。 2.气孔因素与非气孔因素 (1)气孔限制主要是指由于气孔关闭导致CO2进入叶片的速率下降,从而限制了光合作用的进行。这种现象通常发生在植物面对水分胁迫或其他环境压力时,如高温或干旱,植物会调节气孔的开合程度以减少水分蒸腾,但这同时也限制了CO2的摄取。 (2)非气孔限制则涉及除了气孔开度之外的其他因素,这些因素可能包括叶绿体活性的降低、光合酶活性的降低、叶绿素含量的减少或光合底物供应不足等。 (3)在研究中,可以通过测量气孔导度、叶片光合速率、叶绿素含量和光合酶活性等指标来分析气孔和非气孔限制的影响。此外,可以通过调控环境因素和植物基因表达来研究这些因素对光合作用的影响。 (4)在水分胁迫下,植物叶片光合作用的气孔和非气孔限制是影响植物正常生长的重要因素。判别水分胁迫下气孔与非气孔限制的有效方法对于理解植物对环境变化的响应和适应机制具有重要意义。 对点训练 3.(2026·江苏镇江模拟)水稻是我国重要的粮食作物,在种植过程中会遭受干旱、淹涝、高温、低温等非生物胁迫,国内外科学家针对多种胁迫环境条件对水稻进行了抗逆性研究。请回答下列问题。 (1)水稻细胞的Rubisco酶在CO2浓度较高时催化C5(RuBP)与CO2反应;当O2浓度较高时,该酶会催化C5与O2结合,然后经一系列反应释放CO2,称为光呼吸。在干旱和强光照下光呼吸可以消耗多余能量,对光合器官起保护作用。Rubisco酶的合成场所是　　　　　。在卡尔文循环稳定进行时,若突然大幅度提高O2浓度,短时间内叶绿体基质中C3的含量　　　　。  核糖体 减少 解析: Rubisco酶的本质为蛋白质,蛋白质的合成场所是核糖体,在卡尔文循环稳定进行时,若突然大幅度提高O2浓度,则更多的C5与O2结合,C5与CO2结合生成的C3的含量会减少。 (2)水分胁迫是限制水稻产量的主要环境因子之一,轻度水分胁迫对叶片光合电子传递速率影响较小,长时间水分胁迫则一方面明显抑制光合电子传递速率,导致光反应产物　　　　　　　的形成受阻,从而影响暗反应正常进行;另一方面造成Rubisco酶活性大幅下降,影响了暗反应中 　　　　　　　　　　过程,从而影响光合作用正常进行。  解析:光反应阶段中的电子用于ATP的合成与NADPH的合成,故长时间水分胁迫则一方面明显抑制光合电子传递速率,导致光反应产物ATP和NADPH的形成受阻,影响暗反应正常进行;另一方面Rubisco酶能催化C5与CO2结合生成C3,Rubisco酶活性大幅下降,影响了暗反应中CO2的固定过程,从而影响光合作用正常进行。 ATP、NADPH CO2的固定 (3)植物受到水分胁迫后,光合作用受到气孔限制 因素和非气孔限制因素的双重调节。图1中水稻 受水分胁迫30~60 min净光合作用下降的主要原 因是　 。 60~90 min 气孔导度(气孔张开程度)下降放缓,胞间CO2浓度上升,光合电子传递速率降低,推测这一阶段净光合作用下降的主要原因是___________________ ___。120 min后,胞间CO2浓度　　　　,Rubisco酶活性与光合电子传递速率等参数均持续降低,说明长时间水分胁迫下叶绿体结构与功能受到破坏,此时光合作用的主要限制因素为　　　　限制。  气孔导度减小,CO2供应减少 光合电子传递速率降 低 上升 非气孔 解析:分析图1可知,水稻受水分胁迫30~60 min的过程中,各项指标均匀下降,但是气孔导度的下降幅度最大,故图1中水稻受水分胁迫30~60 min净光合作用下降的主要原因是气孔导度减小,CO2供应减少。60~90 min气孔导度(气孔张开程度)下降放缓,胞间CO2浓度上升,光合电子传递速率降低,推测这一阶段净光合作用下降的主要原因是光合电子传递速率降低,导致光反应的产物ATP和NADPH合成减少,暗反应C3的还原减少,暗反应速率下降低,整个光合速率降低。120 min后,胞间CO2浓度上升,Rubisco酶活性与光合电子传递速率等参数均持续降低,说明长时间水分胁迫下叶绿体结构与功能受到破坏,此时光合作用的主要限制因素为非气孔限制。 (4)为研究干旱对水稻耐热性的影响,科 学家将相同的水稻种子分别置于正常 条件(CK),单一高温条件(H)和干旱—高 温交叉条件(DH,先干旱后高温)下萌发, 测定其幼苗叶片的叶绿素含量、净光合 速率和气孔导度,结果如图2所示,依据图2中的结果,结合光合作用原理分析,导致H组净光合速率显著降低的原因有_________________________ 　 　　　　　　　　　　　。DH组净光合速率降低　　　　(填“显著”或“不显著”),说明对水稻进行适度的干旱预处理　　　　(填“有利于”或“不利于”)提高水稻的耐热性。 叶绿素含量下降,光反应速 率下降;气孔关闭,CO2吸收不足,导致暗反应速率下降 不显著 有利于 解析:由图2可知,H组叶绿素含量最低,叶绿素具有吸收、传递、转化光能的作用,光反应速率降低,同时高温导致气孔关闭,影响了暗反应速率,光合速率降低,分析数据可知,DH组净光合速率降低不显著,用干旱—高温交叉条件处理时水稻的叶绿素含量、净光合速率及气孔导度下降幅度较H组均较小,说明经干旱处理的水稻对高温环境有了一定的耐受性,对水稻进行适度的干旱预处理,有利于提高水稻的耐热性。 加强点3　逆境胁迫 1.逆境:对植物生存与生长不 利的环境因子。 2.逆境类型与胁迫机制 对点训练 4.为研究丹参对高温干旱的生理响应,研究人员进行了如表所示的实验。下列有关叙述错误的是(　　) 温度/ 湿度 净光合速率/ (μmol·m-2·s-1) 总叶绿素/ (mg·g-1) 丙二醛(MDA)含量/(nmol·g-1) 过氧化氢酶(CAT)活性/(U·g-1·min-1) 常温正常湿度 4.01±0.23 10.35±0.13 6.85±0.28 75.94±1.80 常温中度干旱 4.43±0.06 8.39±0.15 15.25±0.53 116.63±1.94 常温重度干旱 1.72±0.12 7.92±0.04 18.55±0.42 163.22±3.92 高温正常湿度 7.52±0.15 9.11±0.10 17.37±0.51 151.43±4.97 高温中度干旱 3.51±0.25 7.19±0.01 17.61±0.14 169.30±3.01 高温重度干旱 1.43±0.25 5.74±0.02 25.28±0.64 140.36±8.12 A.在不同胁迫条件下,CAT活性均显著高于对照 B.在不同胁迫条件下,丹参叶片的叶绿素合成受阻或降解加快,进而影响光合作用 C.在不同胁迫条件下,MDA含量呈现上升趋势 D.实验结果说明高温、干旱复合胁迫对丹参光合作用的影响具有协同效应 答案:D 解析:分析实验可知,常温正常湿度为对照组,其他为实验组,由实验结果可知,与对照组相比,各实验组的CAT活性均显著高于对照组,A正确;与对照组相比,各实验组总叶绿素含量均降低,说明在不同胁迫条件下,丹参叶片的叶绿素合成受阻或降解加快,叶绿素含量是影响光合作用的内因之一,B正确;在不同胁迫条件下,MDA含量呈现上升趋势,C正确;正常湿度下,高温可提高光合速率,而中度、重度干旱条件下,高温可降低光合速率,常温下,干旱使净光合速率先上升后下降,高温下,干旱使净光合速率下降,因此,高温干旱复合胁迫对丹参光合作用影响不具有明显的协同效应,D错误。 5.(2025·河南卷,17)光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量(盐胁迫)下某作物生长的影响,将作物分组处理一段时间后,结果如图所示(光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度)。 回答下列问题。 (1)光对植物生长发育的作用有　　　　　 　　　和 　　　　　　　　 　　　　两个方面。  解析:光可以为植物光合作用提供能量;同时光可以作为一种信号调节植物生长发育。 为光合作用提供能量 作为一种信号调节植物生长发育 (2)上述实验需控制变量,为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,至少应选用上述　　　　(填组别)组进行对比分析,该实验中的无关变量有____________________(答出2点即可)。 解析:探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,实验的自变量是光(正常光和实验光)以及有无盐胁迫,因变量是作物生长情况,故该实验至少应选用①③④组进行对比分析。①和③对照可知盐胁迫对作物生长的影响,①③④比较可判断光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响。实验中除了自变量和因变量,其余变量称为无关变量,该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。 ①③④ 温度和二氧化碳浓度 (3)在光照强度达到光补偿点之前(CO2消耗量与光照强度视为正比关系),④组的总光合速率　　　　　　　(填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”)③组的总光合速率,判断依据是_____________ _________________________________________________________________________________________________________________________。  始终大于 ④组呼吸作用强于③组,但是两组光补偿点也就是总光合速率等于呼吸速率时的光照强度相等,所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组 解析:由于④组呼吸作用强于③组,但是两组光补偿点也就是总光合速率等于呼吸速率时的光照强度相等,所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。 $