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（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”专题，覆盖光呼吸与光抑制、气孔与代谢、逆境胁迫等核心考点，依据高考评价体系分析各考点在细胞代谢中的权重，归纳过程分析、机制探究、实验数据解读等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题情境+素养导向”训练，如2024黑吉辽卷光呼吸过程分析（科学思维）、2025山东卷光保护机制考查（生命观念），指导学生掌握气孔限制判断、总光合速率计算等技巧，助力学生高效突破考点，教师可据此精准规划复习，提升教学实效。

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.(2024·黑吉辽卷,21)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3;当CO2/O2比值低时,C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1所示。 对点训练 光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是　　　　　　过程。  解析:在光合作用的暗反应过程中,CO2在特定酶的作用下,与C5结合形成两个C3分子,这个过程为CO2的固定,故反应①是CO2的固定过程。 CO2的固定 (2)与光呼吸不同,以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是____________和____________。  解析:有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH,合成少量ATP;第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和NADH,合成少量ATP,第三阶段是前两个阶段产生的NADH与O2结合生成水,故以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。 线粒体基质 细胞质基质 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT),得到转基因株系1和2,测定净光合速率,结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外,还可来自　　　和__________ (填生理过程)。7~10时,株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异,原因是______________________________________________________________ ______________________________________________________________ _________________________________________。  光呼吸 细胞呼吸 7~10时,随着光照强度的增强,株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因,光呼吸速率降低,与O2反应的C5减少,更多的C5参与CO2的固定,与WT相比,株系1和株系2的净光合速率较高 据图3中的数据　　　(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率,理由是_______________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________。  不能 总光合速率=净光合速率+呼吸速率,呼吸速率为光照强度为0时CO2的释放速率,由图无法得出株系1的呼吸速率,故无法计算出株系1的总光合速率 解析:由图1可知,在线粒体进行光呼吸的过程也会产生CO2,因此植物光合作用CO2的来源除了外界环境外,还可来自光呼吸、细胞呼吸。7~10时,随着光照强度的增加,株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因,光呼吸速率降低,与O2反应的C5减少, 更多的C5参与CO2的固定,与WT相比,株系1和株系2的净光合速率较高。总光合速率=净光合速率+呼吸速率,呼吸速率为光照强度为0时CO2的释放速率,由图示无法得出株系1的呼吸速率,故无法计算出株系1的总光合速率。 (4)结合上述结果分析,选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势,判断的依据是___________________________________________________ _____________________________。  解析:由图2、图3可知,与株系2、WT相比,转基因株系1的净光合速率最大,故积累的有机物较多,因此选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势。 与株系2、WT相比,转基因株系1的净光合速率最大,积累的有机物较多 2.(2025·山东卷,21)高光强环境下,植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤,引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长,其部分光合过程如图所示。 (1)叶绿体膜的基本支架是　　　　　　　　;叶绿体中含有许多由类囊体组成的　　　　,扩展了受光面积。  解析:生物膜的基本支架是磷脂双分子层。叶绿体中由类囊体组成的结构是基粒,基粒的存在扩展了受光面积。 磷脂双分子层 基粒 (2)据图分析,生成NADPH所需的电子源自　　　　。采用同位素示踪法可追踪物质的去向,用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后,以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时,能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、　　　　　　。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中,在适宜光照条件下继续培养,绿藻产生的带18O标记的气体有　　　　。  H2O 丙酮酸、[H] O2和CO2 解析:题图中虚线箭头表示电子的传递路径,据题图可知,生成NADPH所需的电子源自水的光解。用含3H2O的溶液培养绿藻一段时间,会发生光合作用和呼吸作用,光合作用产生的葡萄糖被3H标记,有氧呼吸第一阶段,葡萄糖(被3H标记)在酶的催化作用下,生成丙酮酸(被3H标记)、[H](被3H标记)、少部分能量;有氧呼吸第二阶段,丙酮酸与3H2O反应,在酶的催化作用下,生成CO2、[H](被3H标记)、少量能量,因此能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、丙酮酸、[H]。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中,绿藻可利用O通过光合作用生成18O2,也可利用3H2O通过有氧呼吸第二阶段生成C18O2。 (3)据图分析,通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为____________________________________________________。  解析:据题图可知,途径①一部分电子传递给O2生成H2O2,H2O2进一步分解为H2O,主要以电能的方式耗散光能。途径②Y将一部分光能传递给Z,Z将光能转化为热能,以热能的方式耗散光能,减弱光能对光合系统的损伤。 途径①以电能的方式耗散光能;途径②以热能形式耗散光能 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。这些因素影响光合作用的光反应和暗反应过程,例如光系统Ⅱ的效率、ATP和NADPH的合成,以及碳同化的生化途径。 (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。 3.(2026·河北唐山模拟)干旱对植物光合作用的抑制包括气孔限制和非气孔限制,前者是指干旱使气孔开放数减少,从而使光合速率下降;后者指干旱使光合结构遭到破坏或活性下降,此时胞间CO2浓度并不亏缺。科研工作者探究干旱对某植物光合作用的气孔限制和非气孔限制的实验结果如图所示。CK为对照组(土壤含水量75%~80%),W1为轻度干旱组(土壤含水量60%~65%),W2为中度干旱组(土壤含水量50%~55%),W3为重度干旱组(土壤含水量35%~40%)。 对点训练 (1)相比于对照组,在轻度干旱条件下,植物的净光合速率　　　,气孔导度下降主要影响光合作用的　　　　阶段。 解析:由题图1可知,W1组的净光合速率低于CK组,在轻度干旱条件下,植物的净光合速率下降,由图2中W1组和CK组对比可知,轻度干旱使气孔导度下降,CO2进入细胞减少,因此主要影响光合作用的暗反应阶段。   暗反应 下降 (2)相比于对照组,在中度干旱条件下,植物的净光合速率下降,同时伴随着____________大幅下降和　 　 　大幅下降,这表明净光合速率下降主要是气孔限制因素作用导致。浇水可以解除干旱胁迫,请用文字和箭头形式说明给植物浇O形成C6O6的过程中18O的转移途径: __________________________________________________________。  胞间CO2浓度 气孔导度 解析:由题图1可知,W2组和CK组对比,胞间CO2浓度大幅下降,由题图2可知,W2组和CK组对比,叶绿素含量下降不明显,而气孔导度大幅下降,综合分析,中度干旱条件下,植物净光合速率下降伴随的是胞间CO2浓度大幅下降和气孔导度大幅下降,表明该条件下,净光合速率下降主要是气孔限制因素导致。给植物浇O,光合作用形成C6O6的过程中,O先参与有氧呼吸的第二阶段,产生C18O2,然后在光合作用的暗反应过程中C18O2被固定,最终形成糖类,18O的转移途径: 。 (3)在重度干旱条件下,植物胞间CO2浓度和净光合速率的变化　　　(填“相同”或“相反”)。研究者分析其净光合速率大幅下降,主要是非气孔因素导致, 判断的理由是___________________________________________ ______________________________________________________________ ______________, 请你分析植物在重度干旱条件下,生理方面的变化:水分亏缺导致　　　　　　　被破坏,从而直接影响光反应;干旱胁迫导致将CO2固定、合成　  的一系列酶活性减弱;光合产物的输出变慢,导致细胞内光合产物积累,阻碍了光合作用继续进行。 相反 虽然气孔导度下降,但是胞间CO2浓度升高,且叶绿素含量下降,说明植物自身光合作用利用的CO2少于该条件下可为暗反应提供的CO2 类囊体薄膜 C3 解析:在重度干旱条件下,植物胞间CO2浓度升高,净光合速率下降,两者的变化相反,说明净光合速率大幅下降主要是非气孔因素导致,判断的理由是虽然气孔导度下降,但是胞间CO2浓度升高,且叶绿素含量下降,说明植物自身光合作用需要的CO2少于该条件下可为暗反应提供的CO2。植物在重度干旱条件下的生理方面的变化有:水分亏缺导致类囊体薄膜被破坏,从而直接影响光反应;干旱胁迫导致将CO2固定、合成C3的一系列酶活性减弱;光合产物的输出变慢,导致细胞内光合产物积累,阻碍了光合作用继续进行。 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 4.(2026·湖北武汉模拟)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(MAD)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 对点训练 温度/ 湿度 净光合速率/(μmol·m-2·s-1) 总叶绿素/(mg·g-1) 丙二醛(MAD)含量/(nmol·g-1) 过氧化氢酶(CAT)活性/(U·g-1·min-1) 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,MAD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,MAD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 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。 (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 $