2027届高三生物人教版一轮复习课件光合作用与呼吸作用的关系1

光合作用与呼吸作用的关系 一、光合作用与细胞呼吸的物质与能量之间的关系 (一）光合作用与细胞呼吸的物质关系 光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质基础——有机物和氧气； 细胞呼吸产生的二氧化碳可被光合作用所利用。 一、光合作用与细胞呼吸的物质与能量之间的关系 (二)光合作用和有氧呼吸中各种元素的去向 H：3H2O NADP3H 光反应 有氧呼吸 第ⅠⅡ阶段 [H] （C3H2O） 暗反应 C：14CO2 （14CH2O） 暗反应 有氧呼吸第Ⅰ阶段 14C3H4O3 有氧呼吸 第Ⅱ阶段 14CO2 O：H218O 18O2 光反应 有氧呼吸 第Ⅲ阶段 H218O C18O2 （CH218O） 暗反应 有氧呼吸第Ⅰ阶段 C3H418O3 有氧呼吸 第Ⅱ阶段 C18O2 有氧呼吸 第Ⅲ阶段 3H2O 如果白天用的水浇灌植物，周围空气中的____________________都能检测出 。 若植物放入密闭容器中，向密闭容器中加入标记的 ，可在该绿色植物叶肉细胞 中检测到含的淀粉。 最短的转移途径是________________________ （用箭头表示方向）。 一、光合作用与细胞呼吸的物质与能量之间的关系 (二)光合作用和有氧呼吸中各种元素的去向 水、氧气、二氧化碳 一、光合作用与细胞呼吸的物质与能量之间的关系 (三)光合作用与细胞呼吸中的能量联系 光能 释放大 量能量 有氧 呼吸 无氧 呼吸 释放少量能量 不彻底氧化产物中的化学能 大部分以热能形式散失 少部分转化为ATP中活跃的化学能 用于各项生命活动 光合作用 细胞呼吸 能量源头 ATP和NADPH中活跃的化学能 光反应 有机物中稳定的化学能 暗反应 注意：叶绿体光反应产生的ATP一般只能用于暗反应。 一、光合作用与细胞呼吸的物质与能量之间的关系 (四)光合作用与有氧呼吸中有关物质的来源与去路 产生于光反应中水的光解 用于暗反应中C3的还原 产生于第一、二阶段 消耗于第三阶段，与O2结合生成H2O 产生于光反应阶段，其中的能量来自光能 用于暗反应过程中C3的还原 三个阶段均能产生，但第三阶段产生 最多 用于各项生命活动 用于各项生命活动 只在第一阶段产生少量 只在第一阶段产生 用于丙酮酸的还原 一、光合作用与细胞呼吸的物质与能量之间的关系 A 例（2025·河北卷，T4）对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较， 下列叙述错误的是( )。 A.类囊体膜上消耗，而线粒体基质中生成 B.叶绿体基质中消耗，而线粒体基质中生成 C.类囊体膜上生成，而线粒体内膜上消耗 D.叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 植物在光下实际合成有机物的速率 植物有机物的积累速率 植物消耗有机物的速率 制造量、产生量或叶绿体释放O2量 释放量、环境(容器)中O2增加量 消耗量、O2吸收量（黑暗条件） 消耗量、固定量、同化量 吸收量 产生量、CO2释放量（黑暗条件） 合成量、制造量、产生量 积累量、增加量 消耗量、减少量（黑暗条件） 当光照强度为0时，若 吸收速率为负值，该值的绝对值代表___________，该曲线代表____________随光照强度的变化。 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 净光合速率 总光合 速率 呼吸 速率 细胞呼吸速率 净光合速率 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 净光合速率 总光合 速率 呼吸 速率 ①植物绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为 速率(A点)。 ②植物绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为 速率。 ③真正光合速率＝ 速率＋ 速率。 呼吸 净光合 呼吸 净光合 光补偿点 光饱和点 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 当光照强度为0时，光合速率也为0，该曲线代表______________随光照强度的变化 真正光合速率 光合速率与呼吸速率的常考曲线 曲线I： 曲线II： 曲线III： 总光合作用量 净光合量 呼吸量 思考：净光合速率最高的点？ 叶面积指数超过哪个点，植物将不能正常生长？ B E 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 光合速率与呼吸速率的常考曲线 思考： 1.净光合作用强度如何表示？ 2.哪个点净光合速率为0？ a-b F 3.当温度大于F点对应的温度时，植物能否正常生长？ 不能 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 光合速率与呼吸速率的常考曲线 思考： 1.c曲线代表什么？ 2.d曲线代表什么？ 3.总光合速率如何计算？ 4.G代表什么？此时植物能否正常生长？ 净光合速率 呼吸速率 c+d 净光合速率=呼吸速率 能正常生长 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 例：水稻是我国重要的粮食作物，其光合作用强度和呼吸作用强度受多种因素的影响。研究人员用水稻幼苗和完全培养液进行了相关实验，结果如图所示。下列叙述正确的是( )。 A.当环境温度高于 时，光合作用 积累的有机物量开始减少 B.当环境温度为时，若一天中 光照 ，水稻幼苗可正常生长 C.当环境温度为 时，真正光合 作用速率等于呼吸速率 D.当环境温度为时，水稻幼苗叶肉 细胞所需 来源于自身线粒体和细胞外 D 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 二、真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系 光合速率与植物生长 （1）当净光合速率＞0时，植物因积累有机物而生长。 （2）当净光合速率＝0时，植物不能生长。 （3）当净光合速率＜0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。 三、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 1、自然环境中一昼夜植物光合作用曲线 (1)Ob段：________ (2)段， 释放减少的原因是___________________________________________。 (3)点开始， 释放减少的原因是__________________________________。 (4) 段，光合作用强度______（填“大于”“等于”或“小于”）呼吸作用强度。 只进行细胞呼吸 凌晨，温度降低，呼吸作用减弱，释放减少 有微弱光照，植物开始进行光合作用 小于 (5)c点，光合作用强度______（填“大于”“等于”或“小于”）呼吸作用强度。 (6)ce 段光合作用强度______（填“大于”“等于”或“小于”）呼吸作用强度。 (7)d点， 吸收下降的原因是___________________________________________。 (8)e点，光合作用强度______（填“大于”“等于”或“小于”）呼吸作用强度 三、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 1、自然环境中一昼夜植物光合作用曲线 等于 大于 温度过高，部分气孔关闭，出现光合“午休”现象 等于 (9)ef段，光合作用强度______（填“大于”“等于”或“小于”）呼吸作用强度。 (10)fg段没有光照，光合作用______，只进行__________。 (11)制造有机物的时间段为___段。 (12)积累有机物的时间段为___段。 (13)一昼夜有机物的积累量为______________。 三、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 1、自然环境中一昼夜植物光合作用曲线 小于 停止 呼吸作用 (1)图中b点出现的原因可能是__________，从而使细胞呼吸减弱， 释放减少。图中有机物积累最多的点是___点。 温度降低 三、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 例：夏季晴朗的一天，某绿色植物在自然环境中一昼夜 吸收速率的变化图像如图所示。回答下列相关问题： h (2)上午7时左右，当太阳光的光照强度 慢慢增强，植物个体的光合作用和细胞 呼吸的强度相等时，处于图中的___点，此时叶肉细胞的光合作用强度______（填“大于”“小于”或“等于”）叶肉细胞的细胞呼吸强度。 大于 d (3)图中段和 段，曲线都呈现下降的趋势，但是变化的主要原因不同，前者是 因为______________不足，后者是因为__________________。 二氧化碳供应 光照强度逐渐降低 三、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 2、密闭容器24h气体变化 AB段：只进行 。 BC段：温度降低， 减弱。 CD段：光合作用 细胞呼吸。 D点：光合作用 细胞呼吸。 DH段：光合作用 细胞呼吸。 其中 段出现“光合午休”现象。 H点：光合作用 细胞呼吸。 HI段：光合作用 细胞呼吸。 直至光合作用完全停止 呼吸 小于 等于 大于 等于 小于 呼吸作用 FG I点CO2浓度大小跟A点相比减小（I＜A），减少的CO2转化成_____ 积累在植物体内。 说明有有机物的积累，植物能正常生长。 有机物 该环境下，植物能否正常生长？如何判断？ 植株未生长 植株负生长 三、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 2、密闭容器24h气体变化 I＝A: ； I＞A： 。 三、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 2、密闭容器24h气体变化 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少 三、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 2、密闭容器24h气体变化 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加 三、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 2、密闭容器24h气体变化 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变 说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变 项目 一昼夜CO2含量的变化曲线图 (密闭小室内CO2变化情况) 一昼夜O2含量的变化曲线图 (密闭小室内O2变化情况) 图示 含量最高点 含量最低点 三、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 2、密闭容器24h气体变化 CO2含量最高点为c点 O2含量最高点为E点 CO2含量最低点为e点 O2含量最低点为C点 A.可利用C点与点对应的 浓度差值来判断有机物是否积累 B.该植物光合速率等于呼吸速率的时间大约是上午10时 C.细胞呼吸作用产生的和 都能用于光合作用的暗反应 D.据图分析可知，该植物经过一昼夜，体内有机物总量有所增加 例: 将某植物置于密闭玻璃罩中，可通过检测 玻璃罩内 浓度的变化，来了解该植物一天内 的生理状态。下图为该植物生长过程中，一昼夜 （24小时）密闭玻璃罩中 浓度随时间的变化 曲线。下列说法正确的是( )。 D 三、光合作用与细胞呼吸的综合曲线分析 三、光合速率与呼吸速率的测定 1.液滴移动法 （1）测定呼吸速率 ①装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于________。 ②玻璃钟罩_________，以排除光合作用干扰。 ③置于适宜温度环境中。 ④红色液滴______移动 吸收CO2 遮光处理 向左 (单位时间内左移距离代表呼吸速率)。 三、光合速率与呼吸速率的测定 1.液滴移动法 （2）测定净光合速率 ①装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求。 ②必须给予足够光照处理，且温度适宜。 ③红色液滴__________ 向右移动 (单位时间内右移距离代表净光合速率)。 真正光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率 三、光合速率与呼吸速率的测定 3）物理误差的校正 为防止气压温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 为了保证实验结果更准确，如何设置对照？对照的目的是什么？ 实验组：液滴移动是生物因素与非生物因素共同作用的结果。 对照组：液滴移动是非生物因素作用的结果。 若实验组液滴右移x，对照组右移y或左移y。则光合作用引起的液滴移动的距离__________________。 x-y或x+y A.图甲装置在较强光照下有色液滴向右移动， 再放到黑暗环境中有色液滴向左移动 B.若将图甲中的缓冲液换成质量分数为 的 溶液，其他条件不变，则植物 幼苗叶绿体产生 的速率不变 C.一定光照条件下，如果再适当升高温度，真光合速率会发生图乙中从到 的变化， 同时呼吸速率可能会发生从到 的变化 D.若图乙表示图甲植物光合速率由到 的变化，则可能是适当提高了 缓冲液的 浓度 例：图甲为光合作用最适温度条件下，植物光合速率测定装置图，图乙中、 为 测定过程中某些生理指标相对量的变化。下列说法错误的是( )。 B 三、光合速率与呼吸速率的测定 三、光合速率与呼吸速率的测定 2、“黑白瓶法”——测溶氧量的变化 “黑瓶”不透光，测定的是 ； “白瓶”给予光照，测定的是 。 有氧呼吸量 净光合作用量 有氧呼吸量 净光合量 设初始溶解氧为x，白瓶现有溶解氧量为M白， 黑瓶现有溶解氧量为M黑，则：总光合量=？ 三、光合速率与呼吸速率的测定 【解析】净光合量 = M白 – x，呼吸量 = x - M黑 总光合量 = 净光合量 + 呼吸量 =（M白 - x） + （x - M黑）= M白 - M黑 例：下表是采用黑白瓶（不透光瓶、可透光瓶）测定夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并比较计算后的数据。下列有关分析错误的是( )。 D A.水深处白瓶中水生植物24小时制造的氧气量为 B.水深 处白瓶中植物光合速率大于呼吸速率 C.水深处白瓶中产生 的细胞器是叶绿体和线粒体 D.水深 处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用 三、光合速率与呼吸速率的测定 三、光合速率与呼吸速率的测定 3、叶圆片称重法——测定有机物的变化量 叶柄处环割的目的： 阻止叶片的光合产物向外运输。 净光合速率=___________, 呼吸速率= _________, 总光合速率= . (z-y)/2S (x-y)/2S (x＋z-2y)/2S 设被截取部分初始干重为 。 .被截取部分的呼吸速率 .被截取部分的净光合速率 .被截取部分的真正光合速率呼吸速率净光合速率 三、光合速率与呼吸速率的测定 4、“半叶法”——测定光合作用有机物的制造量 将植物对称叶片的一部分遮光，另一部分则留在光下进行光合作用，并采用适当方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后(h)在这两部分叶片的对应部位截取相同面积(S)的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB。 。 。 A 三、光合速率与呼吸速率的测定 例：半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分遮光，另一部分 不做处理，设法阻止两部分联系。光照6小时，在A、B截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为、，光照前截取同等面积的叶片烘干称重的数据为 ，下列说法错误的是( )。 A.若 ，则表明该实验条件下番茄叶片的光合速率等于呼吸速率 B.本实验需阻止叶片光合产物向外运输，同时不影响水和无机盐的输送 C.忽略水和无机盐的影响，可在给B光照时剪下A部分叶片进行等时长的暗处理 D.选择叶片时需注意叶龄、着生节位、叶片的对称性及受光条件的一致性 例： 下图所示装置可用来探究光照强度对光合作用强度的影响。根据该图的材料及设置，下列说法错误的是( )。 5.叶圆片上浮法——定性检测 释放速率 A 三、光合速率与呼吸速率的测定 A.叶圆片上浮说明叶肉细胞的光合作用强度等于 呼吸作用强度 B.实验前将各叶圆片内的气体排出，其目的是排除 原有气体对实验结果的干扰 C.最直接的净光合速率观测指标是相同时间内叶圆片上浮数量 D.此装置也可以用于探究 浓度对光合作用强度的影响 CO2浓缩机制、光呼吸和光抑制现象 CO2直接进入叶肉细胞， 在其 中， 与RuBP(C5)发生反应，生成 ___ (固定CO2的初产物)， 直到RuBP(C5)再生结束，并合成________________等多种有机物， 又称为卡尔文循环 一、CO2 浓缩机制 (一).C3途径： C3 叶绿体基质 蔗糖、淀粉 【扩展】Rubisco(RuBP羧化酶)， 是卡尔文循环中的关键酶之一， 可催化RuBP(C5)结合CO2发生羧化， 但该酶与CO2的亲和力很小。 常见的C3植物：大麦、小麦、大豆、水稻、马铃薯等。 注：C3途径是所有植物光合作用碳同化的基本途径。 一、CO2 浓缩机制 (二).C4途径： 某些植物的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列(如图1)。叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2在PEP羧化酶的作用下被整合到C4化合物中，随后C4化合物被运输进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，在维管束鞘细胞中，C4化合物分解释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物。(如图2)。 【思考1】C4植物 ①光反应发生在： ； ②CO2的固定发生在： . ； 叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上 叶肉细胞的细胞质基质(C4) 维管束鞘细胞的叶绿体基质(C3) 一、CO2 浓缩机制 (二).C4途径： 【思考2】用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为? CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)。 一、CO2 浓缩机制 (二).C4途径： C4植物中的PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它对CO2的亲和力约是Rubisco(RuBP羧化酶)的60倍，当外界环境干旱导致植物气孔导度减小时，C4植物能利用细胞间隙低浓度的CO2继续生长，而C3植物则不能。C4植物通常生长在强光环境中，光合作用速率在所有植物中最高，并且无光合“午休”现象。 常见C4植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。 C4植物具有耐高温、光照强烈、干旱的能力； （1）C4植物CO2补偿点低， 几乎接近0。 （2）C3植物CO2补偿点高 （3）C4植物CO2饱和点低，说明C4植物具有有效的CO2浓缩机制。 （4）C3植物CO2饱和点高，因为RuBP羧化酶固定CO2能力弱。 一、CO2 浓缩机制 (二).C4途径： 一、CO2 浓缩机制 例(2022·全国甲卷，29)根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。 回答下列问题： (1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的， 光反应阶段的产物是 (答出3点即可)。 (2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是： (答出1点即可)。 O2、NADPH和ATP 叶片自身呼吸作用需要消耗一部分光合产物 例(2022·全国甲卷，29)根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。 回答下列问题： (3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下， C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是： 。 C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2 一、CO2 浓缩机制 例(2025河南模拟)玉米叶肉细胞中的叶绿体较小且数目较少，但叶绿体内有基粒；相邻的维管束鞘细胞中叶绿体较大且数目较多，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的亲和力强于Rubisco（RuBP羧化酶）。下列有关叙述错误的是（　　） 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.玉米叶片只能通过叶肉细胞捕获光能 C.玉米因C4途径的存在而更适应干旱环境 D.C4植物与C3合成有机物的途径都是通过卡尔文循环完成 A 例（多选）(2025内蒙古包头期末)科学家根据高等绿色植物固定CO2的机制，将玉米定为C4植物。C4植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞整齐排列的双环，形象地被称为“花环型”结构，这两种不同类型细胞的叶绿体，具有各自固定CO2的机制，如图所示。下列有关叙述错误的有（　　） A.玉米维管束鞘细胞和叶肉细胞间发达的胞间连丝有利于保持细胞间频繁的物质交换 B.玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞中均可发生水的光解和生成水 C.玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞中均能发生有机物的合成和分解 D.玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞固定CO2既需要酶催化又消耗能量 BD 一、CO2 浓缩机制 (三).CAM途径： (1)夜晚气孔开放，叶肉细胞吸收的，在 羧化酶作用下，与结合，形成草酰乙酸 。 (2)草酰乙酸被还原后转变为苹果酸 ，暂时储存在液泡中。 生长在热带干旱地区的植物如仙人掌等具有CAM途径。其过程如下： (3)白天气孔关闭，液泡中的苹果酸被运送到细胞质基质中，氧化脱羧生成丙酮酸，放出， 参与卡尔文循环，形成淀粉等。 (4)夜晚淀粉分解产生的丙糖磷酸通过糖酵解过程，形成 ，再进一步循环。 一、CO2 浓缩机制 (三).CAM途径： 生长在热带干旱地区的植物如仙人掌等具有CAM途径。其过程如下： 常见CAM植物：菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。 夜间淀粉 ，苹果酸 ，细胞液pH_______ 减少 增加 下降 白天淀粉 ，苹果酸 ，细胞液pH______ 增加 减少 上升 【思考1】夜晚，CAM植物能不能合成葡萄糖？ 【思考2】如果白天适当提高CO2浓度，能不能提高CAM植物的光合作用速率？ 不能，因为夜晚不能进行光反应为暗反应提供ATP和NADPH。 不能，因为CAM植物白天气孔关闭，不吸收CO2。 【思考3】CAM途径是对干旱环境的适应，该途径除了维持光合作用外， 对植物的生理意义还表现在？ 有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。 一、CO2 浓缩机制 (三).CAM途径： 例(2021·全国乙卷，29)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题： (1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有 。 光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和 释放的CO2。 (2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止 ，又能保证 正常进行。 叶绿体、细胞质基质、线粒体 细胞呼吸 蒸腾作用过强导致植物过度失水 光合作用 一、CO2 浓缩机制 预期结果： A组： . B组： . 【实验思路·答题模板】 ①选材、分组、编号： . ②控制自变量： . ③控制无关变量： . ④检测因变量： . (3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种 特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果) 取若干长势相同的植物甲，平均分为A、B两组； 将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养， 其他条件相同且适宜； 一段时间后，分别测定两组植物甲白天和夜晚液泡中的pH。 液泡中的pH夜晚明显低于白天。 液泡中的pH白天和夜晚无明显变化。 一、CO2 浓缩机制 例 (2025四川宜宾模拟)CAM（景天科）植物的气孔在夜间开放吸收CO2，白天关闭。下图为某CAM（景天科）植物叶肉细胞部分代谢过程示意图。下列叙述正确的是（　　） A.由图可知，CAM植物白天和晚上均进行光合作用 B.图中C可能是丙酮酸，RuBP存在于叶绿体的基质中 C.CAM植物细胞白天产生CO2的具体部位是线粒体基质 D.晚上CAM植物将CO2以苹果酸的形式储存在叶绿体和液泡中 B C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 RuBP(C5) PEP PEP C3 C4 草酰乙酸 白天 白天 夜晚和白天 叶肉细胞 类囊体薄膜 叶肉细胞 类囊体薄膜 叶肉细胞 类囊体薄膜 叶肉细胞的 叶绿体基质 叶肉细胞的 叶绿体基质 维管束鞘细胞的 叶绿体基质 有 无 无 一、CO2 浓缩机制 一、CO2 浓缩机制 (四).蓝细菌的CO2的浓缩机制： 例(2021·天津，15)Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点，因此提高CO2浓度可以提高光合效率。 (1)蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。 注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。 一、CO2 浓缩机制 (四).蓝细菌的CO2的浓缩机制： 据图分析，CO2依次以________和________方式通过细胞膜和光合片层膜。 蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度，从而通过促进__________和抑制____________提高光合效率。 自由扩散 主动运输 CO2固定 O2与C5结合 (2)向烟草内转入蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的_________中观察到羧化体。 叶绿体 一、CO2 浓缩机制 (四).蓝细菌的CO2的浓缩机制： (3)研究发现，转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上该转基因植株暗反应水平应_______，光反应水平应______，从而提高光合速率。 一、CO2 浓缩机制 (四).蓝细菌的CO2的浓缩机制： 提高 提高 二、光呼吸 1.概念：光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。 2.机制：光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco。如图所示： ①在CO2/O2值高时，Rubisco能催化RuBP(C5)结合 发生羧化，进行 。 ②在CO2/O2值低时，Rubisco能催化RuBP(C5)结合 发生氧化，进行 。 CO2 CO2的固定 O2 光呼吸 二、光呼吸 3.光呼吸产生的原因： (1)内因：<m></m>是一种兼性酶，具有催化羧化反应<m></m>和催化加氧反应<m></m>两种功能。 (2)外因：高<m></m>环境下，光呼吸会明显加强，而提高<m></m>浓度可明显抑制光呼吸。 ①不利影响：消耗掉暗反应的底物 ，导致光合作用 ，农作物产量 。 ②有利影响：强光时，由于光反应速率大于暗反应速率， 因此叶肉细胞中会积累 ， 这些物质积累会产生自由基， 这些自由基会损伤叶绿体。 而强光下，光呼吸加强， 会消耗光反应过程中积累的 ， 从而减轻对叶绿体的伤害。 二、光呼吸 4.光呼吸的影响 C5 ATP和NADPH 减弱 降低 ATP和NADPH 注：光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下， 光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。 二、光呼吸 5.光呼吸与一般有氧呼吸的比较 只在光下进行 光照、高低 环境 C2化合物和 叶绿体、过氧化物酶体、线粒体 光下、黑暗中都可进行 等 通常是葡萄糖、和 和水 细胞质基质、线粒体  例(2024湖北模拟)：研究发现，强光照条件下植物叶肉细胞会进行光呼吸。光呼吸是由O2竞争性地结合卡尔文循环关键酶Rubisco造成的。该酶既能催化C5与CO2反应，完成光合作用；也能催化C5与O2反应，产物经一系列变化后在线粒体中生成CO2，如图。下列说法正确的是（　　） A.Rubisco是一个双功能酶，不具备 专一性 B.光呼吸可以消耗掉多余的O2，减少 自由基产生，降低对细胞结构的损伤 C.较强的光呼吸对于光合作用产物的 积累是很有利的 D.持续强光照时突然停止光照，CO2 释放量先减少后增加至稳定 B 例2（多选）光呼吸是绿色植物在光照和高氧低二氧化碳情况下，与光合作用同时发生的一个损耗能量的副反应。下图为某植物体内光合作用和光呼吸的示意图。 下列有关叙述正确的有（　　） A.由图可知，参与光呼吸的细胞器是过氧化物酶体和线粒体 B.消耗等量的C5，光呼吸存在时，叶绿体内C3酸的合成量减少 C.高O2环境中，C2和C6H12O6均可在线粒体内被彻底分解成CO2和H2O D.夏季中午，植物气孔关闭时，可通过光呼吸产生的CO2进行光合作用 BD 三、光抑制 正常在夏季，中午太阳直射的时候，光合作用的效率很低，其实在太阳光强度超过一定的阈值后（光饱和点），生物会启动自我保护机制，不再接收更多的光，这即是光抑制现象。造成光能转化效率下降。 1.光系统 植物体中存在两种色素系统，各有不同的吸收峰，进行不同的光反应。把吸收长波长光的系统称为光系统Ⅰ，吸收短波长 光的系统称为光系统Ⅱ 。#2.1 2. Ⅱ光抑制 三、光抑制 (1)光照强度越高，胁迫时间越长， 受损程度越大。研究表明强光直接抑制反应中心关键蛋白 蛋白的生物合成，从而造成光破坏。 (2)其他非生物胁迫，如高盐或低温，主要抑制 的修复。 (3)热胁迫通过阻滞蛋白重新合成，从而抑制修复，间接加剧 光破坏程度。 (4)对光抑制敏感性较低的植物通过减少损伤，增强 修复或二者兼有的方式减弱光抑制程度。 (5)较低水平的光抑制还与的快速修复和 蛋白快速周转有很大的关系。#3.5 3. Ⅰ光抑制#4.2 三、光抑制 (1)光照是发生光抑制的根本因素，温度是 发生光抑制的必要条件，当温度高于或低于临界温度时植物才会发生 光抑制。 (2)光合电子传递链 是将电能转变为活跃化学能的过程，当光照过强而导致激发态叶绿素不能驱动光化学反应时，过度光量子会诱导光抑制发生并通过 在叶绿体中产生大量 ，如单线态氧，并通过非酶促和酶促反应产生过氧化氢，后者在有还原态金属离子存在情况下转变成羟基自由基，并破坏光合结构，其中就包括 。 4.光抑制的防御机制： (1)减少光吸收，植物体也可以通过叶运动(减少叶片与主茎的夹角)或叶绿体运动这种对强光的快速响应以减少对光的吸收，从而避免光抑制。 (2)如叶片变小、变厚，减少色素的量，提高电子传递和碳同化能力。 (3)增加热耗散 (4)进行光呼吸 三、光抑制 例：当光照强度大于光饱和点时，常引起光抑制或光损伤。科研人员探究了某植物对强光的生理响应变化及机制。光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统等光合复合体组成，如图所示(活性氧：ROS，一种自由基)。下列叙述错误的是（ ） A.由图可知叶绿体膜是生成NADPH的场所 B.强光导致NADPH和电子累积可能是导致 光抑制的原因 C.强光导致活性氧大量增多可能是导致光 损伤的原因 D.适度增加铁氰化钾可能会解除光抑制 A 三、光抑制 三、光抑制 例（经典高考真题）当植物吸收的光能过 多时，过剩的光能会对光反应阶段的 复合 体造成损伤，使 活性降低，进而导 致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬 灭 将过剩的光能耗散，减少多余光能对的损伤。已知拟南芥的蛋白有2个功能：①修复损伤的；②参与 的调节。科研人员以拟南芥的野生型和 基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的 均造成了损伤。 (1)该实验的自变量为_________________________。该实验的无关变量中，影响 光合作用强度的主要环境因素有_______________（答出2个因素即可）。 光、蛋白（拟南芥种类） 浓度、温度 (2)根据本实验，______（填“能”或“不能”）比较出强光照射下突变体与野生型的 活性强弱，理由是_____________________________________________________ _______。 不能 突变体中损伤小但不能修复，野生型中损伤大但 能修复 三、光抑制 (3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量____ （填“多”或“少”）。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原 因是_____________________________________________________________________ _________。 突变体强度相对值大，损伤小，虽无蛋白修复但活性高，光反 应产物多 $