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（人教版 多选）

该高中生物学高考复习课件聚焦“细胞的能量供应和利用”单元核心考点，系统梳理光合作用中C₄、CAM及蓝细菌CO₂浓缩三种途径，依据高考评价体系分析考点权重，归纳过程分析、曲线解读等常考题型，对接生命观念与科学思维考查要求。 课件亮点在于“真题精讲+素养导向”策略，以2021辽宁卷CO₂浓缩机制题为例，通过同位素示踪技术分析碳转移路径，培养科学思维与探究实践能力。针对C₄与C₃植物光合曲线对比等易错点，提供“三步分析法”，助力学生掌握答题技巧，教师可据此开展针对性复习，提升备考效率。

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 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.(2026·湖北黄冈模拟)水稻属于C3植物,其叶肉细胞能进行光合作用。玉米属于C4植物,叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成光合作用,过程如图1所示,图中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco对CO2的亲和力的60倍。某种玉米和水稻的光合速率随外界CO2浓度的变化如图2所示。据图推测,下列说法不合理的是 (　　) 对点训练 A.玉米的叶肉细胞可以给维管束鞘细胞提供ATP和NADPH B.检测玉米中淀粉的产生场所应选择维管束鞘细胞的叶绿体 C.图2中玉米和水稻分别对应曲线A和B D.种植C4植物比种植C3植物更有利于实现碳中和的目标 答案:D 解析:玉米的叶肉细胞有类囊体,可以进行光反应,给维管束鞘细胞提供ATP和NADPH,A正确;维管束鞘细胞的叶绿体有Rubisco,可以合成淀粉,B正确;玉米利用低浓度CO2的能力更强,所以题图2中玉米和水稻分别对应曲线A和B,C正确;C3植物最大净光合速率更高,所以种植C3植物比种植C4植物更有利于实现碳中和的目标,D错误。 2.(2026·安徽合肥模拟)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.(2021·辽宁卷,22)早期地球大气中的O2浓度很低,大约3.5亿年前,大气中O2浓度显著增加,CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390 μmol·mol-1,是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶,在低浓度CO2条件下,催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制,极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度,促进了CO2的固定。回答下列问题。 (1)真核细胞叶绿体中,在Rubisco的催化下,CO2被固定形成_______________,进而被还原生成糖类,此过程发生在　　　　　　　　中。  解析:光合作用的暗反应中,CO2被固定形成三碳化合物(C3),进而被还原生成糖类,此过程发生在叶绿体基质中。 三碳化合物(C3) 叶绿体基质 (2)海水中的无机碳主要以CO2和HC两种形式存在,水体中CO2浓度低、扩散速度慢,有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程,图中HC浓度最高的场所是　　　　(填“细胞外”“细胞质基质”或“叶绿体”),可以为图示过程提供ATP的生理过程有　　　 　　　　　　　　　。  解析:由题图1可知,HC运输需要消耗 ATP,说明HC的运输是主动运输,主动 运输一般是逆浓度运输,由此推断图中 HC浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的ATP由细胞呼吸提供,叶绿体中的ATP由光合作用(光反应)提供。 叶绿体 细胞呼吸和光合作用(光反应) (3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制,部分过程见图2。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HC转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO2浓度。 ①由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳的亲和力　　　(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。  ②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是　　　　　　　　。图中由Pyr转变为PEP的过程属于　　　　　　(填“吸能反应”或“放能反应”)。  ③若要通过实验验证某植物在题述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所,可以使用　　　　　　　技术。  高于 NADPH和ATP 吸能反应 同位素示踪 解析:①PEPC参与催化HC+PEP OAA过程,说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。 ②题图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是ATP和NADPH。题图中由Pyr转变为PEP的过程需要消耗ATP,说明题图中由Pyr转变为PEP的过程属于吸能反应。 ③若要通过实验验证某植物在题述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所,可以使用同位素示踪技术。 (4)通过转基因技术或蛋白质工程技术,可以进一步提高植物光合作用的效率,以下研究思路合理的有　　　　。  A.改造植物的HC转运蛋白基因,增强HC的运输能力 B.改造植物的PEPC基因,抑制OAA的合成 C.改造植物的Rubisco基因,增强CO2固定能力 D.将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物 AC 解析:改造植物的HC转运蛋白基因,增强HC的运输能力,可以提高植物光合作用的效率,A符合题意;改造植物的PEPC基因,抑制OAA的合成,不利于CO2的生成,不能提高植物光合作用的效率,B不符合题意;改造植物的Rubisco基因,增强CO2固定能力,可以提高植物光合作用的效率,C符合题意;由于基因的表达受多种因素的影响,将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物,不一定能提高植物光合作用的效率,D不符合题意。 $