高考生物第一輪復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)挖空練習(xí)查缺補(bǔ)漏-03光呼吸（原卷版+答案解析）

回歸課本之新教材的查缺補(bǔ)漏-03光呼吸

專(zhuān)題3光呼吸

、光呼吸

光呼吸是所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的

一個(gè)生化過(guò)程。該過(guò)程以光合作用的中間產(chǎn)物為底物，吸收氧、釋放二氧化碳。

其生化途徑和在細(xì)胞中的發(fā)生部位也與一般呼吸(也稱(chēng)暗呼吸)不同。

1、起因：在生物體的進(jìn)化過(guò)程中產(chǎn)生了一種具有雙功能的酶，這個(gè)酶的名

字叫做RuBP竣化/加氧酶(核酮糖一1,5—二磷酸我化/加氧酶)，可以縮寫(xiě)為

Rubisco。核酮糖一1,5—二磷酸(RuBP)就是卡爾文循環(huán)中的C5。二氧化碳和氧氣

競(jìng)爭(zhēng)性與Rubisco結(jié)合，當(dāng)二氧化碳濃度高時(shí)，Rubisco催化RuBP與二氧化

碳形成兩分子3—磷酸甘油酸(PGA),就是卡爾文循環(huán)中的C3；進(jìn)行卡爾文循環(huán);

當(dāng)氧氣濃度高時(shí)，Rubisco催化RuBP與氧氣形成1分子PGA(C3)和1分子磷酸乙醇

酸(C2),其中PGA進(jìn)入卡爾文循環(huán)，而磷酸乙醇酸脫去磷酸基團(tuán)形成乙醇酸，乙醇酸離開(kāi)

葉綠體，進(jìn)行光呼吸。基本過(guò)程見(jiàn)下圖。

局CC)2卡

PGA（C0

爾

竣化文

RuBP_PGA（C3）循

（C）-環(huán)

5PGA（C）

加氧3

光呼吸

磷酸乙醇酸

高。2C2循環(huán)

2、卡爾文循環(huán)和光呼吸的詳細(xì)過(guò)程：光合碳循環(huán)中催化CO2固定的核酮糖

—1,5—二磷酸竣化酶同時(shí)具有加氧酶的功能，催化RuBP的加氧反應(yīng)，生成磷

酸乙醇酸和3—磷酸甘油酸(PGA),磷酸乙醇酸被磷酸酯酶分解生成乙醇酸，后

者在乙醇酸氧化酶催化下氧化成乙醛酸；乙醛酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨反應(yīng)變?yōu)楦拾彼岷?，由?/p>

分子甘氨酸生成絲氨酸、CO2和NE各一分子。這便是光呼吸的釋放CO2的反應(yīng)。

絲氨酸以后轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基丙酮酸，再被還原及磷酸化成為PGA,后者又進(jìn)入光合

CO2O2

每核酮糖-1,5-二

g磷酸(RuBP,C$)Ru[is￡|①

磷酸乙醇酸(C2)

3-磷酸甘油酸

H,O

(PGAC)2

ADP+Pf、73-磷酸甘Pi

ATP—>⑧油醛?3)1乙醇酸(G)

3-磷酸甘油酸

甘油酸(C：s)

'(PGA?)葉綠體

碳循環(huán)。甘油酸(C；,)乙醇酸?)

NAD+7

⑦③解。

NADH

乙醛酸I

羥基丙酮酸(CJ

(C2)H2O+1/2O2

f谷氨酸一ZD|?_______

a-酮戊二酸,

甘氨酸麗陽(yáng)

絲氨酸?3)

G)〔揚(yáng)C體J

NADHNAD+

絲氨酸一^^~~7——甘氨酸

COCO?H?ONH：(C2)(線(xiàn)粒體)

3、光呼吸的危害

如果在較強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，使得C5氧化分解加強(qiáng)，一部分碳以C02的

形式散失，從而減少了光合產(chǎn)物的形成和積累。其次，光呼吸過(guò)程中消耗了ATP

和NADPH,即造成了能量的損耗。

4、光呼吸的意義

光呼吸和卡爾文循環(huán)是一種動(dòng)態(tài)平衡，適當(dāng)?shù)墓夂粑鼘?duì)植物體有一定積極意

義，這也許是進(jìn)化過(guò)程中形成光呼吸的原因。光呼吸的主要生理意義如下：

(1)回收碳元素。就是2分子的C2形成1分子的C3和C02,那1分子C3通過(guò)

光呼吸過(guò)程又返回到卡爾文循環(huán)中，不至于全部流失掉。即通過(guò)光呼吸回收了

3/4的碳元素。

(2)防止強(qiáng)光對(duì)葉綠體的破壞。強(qiáng)光時(shí)，由于光反應(yīng)速率大于暗反應(yīng)速率，因

此，葉肉細(xì)胞中會(huì)積累ATP和NADPH,這些物質(zhì)積累會(huì)產(chǎn)生自由基，尤其是

超氧陰離子，這些自由基能損傷葉綠體，而強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，會(huì)消耗光反應(yīng)

過(guò)程中積累的ATP和NADPH,從而減輕對(duì)葉綠體的傷害。當(dāng)然植物體還有很

多避免強(qiáng)光下?lián)p傷葉綠體的機(jī)制。光呼吸算是其中之一。

（3）消除乙醇酸對(duì)細(xì)胞的毒害。

?例1-

1.Rubisco是光合作用暗反應(yīng)中催化C02與RuBP結(jié)合的酶。該酶同時(shí)具有催化Ch與RuBP

結(jié)合的活性。當(dāng)C02濃度相對(duì)較高時(shí)，該酶催化CO2與RuBP結(jié)合生成C3,并進(jìn)一步完成

卡爾文循環(huán)。當(dāng)。2濃度相對(duì)較高時(shí)，該酶催化02與RuBP結(jié)合生成C3和C2,C3進(jìn)入卡爾

文循環(huán):C2最后在線(xiàn)粒體內(nèi)生成CO2該過(guò)程稱(chēng)為光呼吸?？栁难h(huán)和光呼吸的過(guò)程如圖所

示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.卡爾文循環(huán)中，C3的還原需要消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH

B.CO2與RuBP結(jié)合的場(chǎng)所和02與RuBP結(jié)合的場(chǎng)所不同

C.溫室栽培蔬菜時(shí)增施有機(jī)肥，既減少光呼吸對(duì)光合產(chǎn)物的損耗又增加土壤肥力

D.干旱脅迫容易導(dǎo)致植物光呼吸強(qiáng)度增加

2.Rubisco酶是綠色植物光合作用過(guò)程中的關(guān)鍵酶，當(dāng)CO2濃度較高時(shí)，該酶催化C02與

C5反應(yīng)進(jìn)行光合作用o當(dāng)02濃度較高時(shí),該酶催化C5與02反應(yīng),最后在線(xiàn)粒體內(nèi)生成CO2,

植物這種在光下吸收02產(chǎn)生C02的現(xiàn)象稱(chēng)為光呼吸。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

A.綠色植物進(jìn)行光呼吸的場(chǎng)所有葉綠體基粒和線(xiàn)粒體

B.植物光呼吸的進(jìn)行導(dǎo)致光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物減少

C.Rubisco酶催化C02和C5反應(yīng)稱(chēng)作三碳化合物的還原

D.光合作用的暗反應(yīng)過(guò)程需要光反應(yīng)提供NADPH和ATP

3.下圖所示為光合作用過(guò)程中部分物質(zhì)的代謝關(guān)系（①?⑤表示代謝途徑）。Rubisco是光

合作用的關(guān)鍵酶之一，CO2和02競(jìng)爭(zhēng)與其結(jié)合，分別催化C5的竣化與氧化。C5竣化固定

CO2合成糖；C5氧化則產(chǎn)生乙醇酸(C2),C2在過(guò)氧化物酶體和線(xiàn)粒體協(xié)同下，完成光呼

吸碳氧化循環(huán)。據(jù)圖回答相關(guān)問(wèn)題：

(I)利用___________方法，可以研究C元素在圖示代謝中轉(zhuǎn)移途徑。圖示中，類(lèi)囊體膜直

接參與的代謝途徑有(從①?⑤中選填)，在紅光照射條件下，參與這些途徑的

主要色素是。在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過(guò)氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時(shí)生

成了過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫再分解生成和H2O。

(2)正常進(jìn)行光合作用的植物，突然停止光照，引起減少，導(dǎo)致暗反應(yīng)減弱，

C5與02結(jié)合增加，使細(xì)胞釋放的CO2(填“增加”或“減少”)。

(3)結(jié)合圖示分析，通過(guò)(填“提高”或“降低”)CO2/O2或者提高可

以降低光呼吸作用。

,0二、G途徑

1、基本概念

C4途徑是有一些植物對(duì)外界吸收的C02的固定反應(yīng)是在葉肉細(xì)胞的胞質(zhì)溶膠

中進(jìn)行的，在磷酸烯醇式丙酮酸叛化酶的催化下將CO2連接到磷酸烯醇式丙酮酸

(PEP)上，形成四碳酸：草酰乙酸(0AA),這種固定C02的方式稱(chēng)為C4途徑。C4

植物每同化1分子C02,需要消耗5分子ATP和2分子NADPHO

2、光合作用C4途徑產(chǎn)生的原因

因?yàn)镃4植物中含有能固定C02為C4的相關(guān)酶，即磷酸烯醇式丙酮酸竣化酶,

簡(jiǎn)稱(chēng)為PEP竣化酶（與CO2有很強(qiáng)的親和力）。可促使PEP把大氣中含量很低的

C02以C4的形式固定下來(lái)。C4植物這種獨(dú)特的作用，被形象的比喻成“二氧化碳

泵”。

3、C3植物與C4植物葉片結(jié)構(gòu)比較

C3植物葉片中維管束鞘細(xì)胞較小，其內(nèi)不含葉綠體，其葉肉細(xì)胞內(nèi)含有典

型的葉綠體，即可進(jìn)行光反應(yīng)又可進(jìn)行喑反應(yīng)。

C4植物葉片有“花環(huán)形結(jié)構(gòu)”的兩圈細(xì)胞，內(nèi)層為維管束鞘細(xì)胞,含有葉綠體，

只能進(jìn)行暗反應(yīng)。葉肉細(xì)胞中含典型葉綠體，能進(jìn)行光反應(yīng)，通過(guò)C4途徑固定

CO2o

4、C4植物具有較高光合速率的因素

（DC4植物的葉肉細(xì)胞中的PEP竣化酶（PEPC）對(duì)底物C02溶解產(chǎn)物HCO3

一的親和力極高，使細(xì)胞中有高濃度的CCh,從而促進(jìn)暗反應(yīng)，降低了光呼吸，且光

呼吸釋放的C02又易被再固定；

（2）高光強(qiáng)可產(chǎn)生更多的NADPH和ATP,以滿(mǎn)足C4植物C4循環(huán)對(duì)ATP

的額外需求；

（3）鞘細(xì)胞中的光合產(chǎn)物可就近運(yùn)入維管束，從而避免了光合產(chǎn)物累積對(duì)

光合作用可能產(chǎn)生的抑制作用。

這些都使C4植物可以具有較高的光合速率。

。例2

4.研究發(fā)現(xiàn)，玉米、甘蔗等植物除了和其他C3植物一樣具有卡爾文循環(huán)（固定CCh的初產(chǎn)

物為C3,簡(jiǎn)稱(chēng)C3途徑）外，還有另一條固定CO2的途徑，固定CO2的初產(chǎn)物為C4,簡(jiǎn)稱(chēng)

C4途徑，這種植物為C4植物，其固定C02的途徑如下圖。研究發(fā)現(xiàn)，C4植物中PEP竣化

酶對(duì)C02的親和力約是Rubisco酶的60倍。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）

A.圖中CO?進(jìn)入葉肉細(xì)胞被固定的最初產(chǎn)物是草酰乙酸

B.高溫條件下，C4植物光合效率高的原因是氣孔不關(guān)閉

C.低濃度C02條件下，C4植物可能比C3植物生長(zhǎng)得好

D.蘋(píng)果酸的主要作用是將葉肉細(xì)胞中的CO2轉(zhuǎn)入維管束鞘細(xì)胞

5.玉米葉肉細(xì)胞中的葉綠體較小數(shù)目也少但葉綠體內(nèi)有基粒；相鄰的維管束鞘細(xì)胞中葉綠

體較大數(shù)目較多但葉綠體內(nèi)沒(méi)有基粒。玉米細(xì)胞除C3途徑外還有另一條固定CO2的途徑，

簡(jiǎn)稱(chēng)C4途徑如下圖。研究發(fā)現(xiàn)，C4植物中PEP竣化酶對(duì)C02的親和力約是Rubisco酶的60

倍。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）

C3途徑和CO2的還

C4途徑（葉肉細(xì)原（維管束鞘細(xì)胞

胞中的葉綠體）

中的葉綠體）

..>C->PO2^^2C

co2c4-43NADPH

PEP較化酶

/多種酶NADP+

|c3(PEP)*2C5.參加催化ATP

(丙鬲酸)ADP+Pi

ADP+PiATP(CH2O)

A.維管束鞘細(xì)胞中光合作用所利用的co2都是c4分解釋放的

B.若葉肉細(xì)胞中光合作用速率大于細(xì)胞呼吸速率，植物的干重不一定增加

C.玉米的有機(jī)物是在維管束鞘細(xì)胞通過(guò)C3途徑合成的

D.干旱條件下C3途徑植物光合速率比C4途徑植物小

三、CAM途徑

1.光合作用CAM途徑基本定義

景天屬植物是一大類(lèi)肉質(zhì)植物，景天酸代謝(crassulaceanacidmetabolism,

CAM)首先就是在這類(lèi)植物中發(fā)現(xiàn)。景天屬植物夜間將吸收的C02固定在蘋(píng)果酸

(C4)中，白天蘋(píng)果酸分解釋放CO2參與光合作用。

2.光合作用CAM途徑過(guò)程圖解

3、光合作用CAM途徑特點(diǎn)

(l)CAM途徑的形成，是與植物適應(yīng)干旱地區(qū)有關(guān)。白天缺水，氣孔關(guān)閉，

植物便利用前一個(gè)晚上固定的CCh進(jìn)行光合作用。

(2)植物體在夜晚的有機(jī)酸含量十分高，而糖類(lèi)含量下降；白天則相反，

有機(jī)酸下降，而糖分增多。

(3)由于利用的CCh含量有限，CAM途徑光合作用強(qiáng)度較低，生物產(chǎn)量通

常較低。

。例3

6.為了應(yīng)對(duì)外界環(huán)境的變化，植物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中逐漸形成了自己獨(dú)特的代謝過(guò)程。

根據(jù)光合作用中的碳同化途徑的不同，可把植物分為C3植物、C4植物和CAM植物。C3植

物為典型溫帶植物，如水稻、小麥；C4植物為典型熱帶或亞熱帶植物，如玉米、甘蔗；CAM

植物(景天科植物)為典型干旱地區(qū)植物，如仙人掌。下圖1、2、3分別表示三類(lèi)植物的光

合作用的部分過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：

葉肉細(xì)胞

大氣中*(co2A(多種酶)②

的

C0?高"4

(CH,O)

葉肉細(xì)胞維管束鞘細(xì)胞

圖2

圖3

(I)圖1中過(guò)程①進(jìn)行的場(chǎng)所是細(xì)胞的.，過(guò)程②需要光反應(yīng)提供.

C3植物在干旱、炎熱的環(huán)境中，光合作用強(qiáng)度明顯減弱的原因是0

⑵與C3植物相比，C4植物葉肉細(xì)胞中固定CO2的酶與CO2的親和力更強(qiáng)，使得C4植物能

利用，因此，C4植物對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)。

(3)CAM植物葉肉細(xì)胞液泡的pH夜晚比白要(填“高”或"低”)。CAM植物之

所以適應(yīng)干旱地區(qū)的環(huán)境變化，是因?yàn)镃AM植物白天氣孔關(guān)閉進(jìn)行卡爾文循環(huán)，其利用的

CO2來(lái)源于；夜晚進(jìn)行過(guò)程。

7.某些植物可通過(guò)特有的景天酸代謝(CAM)途徑固定CO2。在夜晚，葉片的氣孔開(kāi)放,

通過(guò)一系列反應(yīng)將CCh固定成蘋(píng)果酸儲(chǔ)存在液泡中(甲)；在白天，葉片氣孔關(guān)閉，蘋(píng)果酸

運(yùn)出液泡后放出C02,供葉綠體進(jìn)行暗反應(yīng)(乙)。下列關(guān)于CAM植物的敘述，簿送的是

氣孔關(guān)閉

甲

A.在白天，葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的部位只有線(xiàn)粒體

B.該植物細(xì)胞在夜晚不能持續(xù)進(jìn)行光合作用合成有機(jī)物

C.CAM途徑的出現(xiàn)，可能與植物適應(yīng)干旱條件有關(guān)

D.若下午突然降低外界C02濃度，C3的含量突然減少

,b專(zhuān)項(xiàng)達(dá)標(biāo)

,■

8.綠色植物在進(jìn)行光合作用時(shí)會(huì)同時(shí)伴隨發(fā)生一種消耗能量、吸收和釋放C02的現(xiàn)象，被

稱(chēng)為光呼吸。下圖為光呼吸的關(guān)系示意圖。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

高co?含量環(huán)境下c5高。2含量環(huán)境下

糖類(lèi)

CO；

A.光呼吸吸收02、釋放C02的場(chǎng)所分別是葉綠體、線(xiàn)粒體

B.在光照條件下，若葉肉細(xì)胞中02含量下降、CO2含量升高，會(huì)促進(jìn)光呼吸

C.溫室栽培蔬菜時(shí)可通過(guò)增施有機(jī)肥減少光呼吸對(duì)光合產(chǎn)物的損耗

D.干旱高溫等逆境條件下，植物的光呼吸會(huì)增強(qiáng)

9.科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察到，正在進(jìn)行光合作用的葉片突然停止光照后，短時(shí)間內(nèi)會(huì)釋放出

大量的CO2,這一現(xiàn)象被稱(chēng)為“CO2的猝發(fā)”。研究表明植物除了細(xì)胞呼吸外還存在另一個(gè)釋

放C02的途徑——光呼吸。圖為適宜條件下某植物葉片遮光前C02吸收速率和遮光后C02

釋放速率隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)（單位：nmol-m-^s-1）,下列說(shuō)法正確的是（）

CO2遮光儻全黑暗）

吸收7

速率

A

0

CO：B時(shí)間

釋收3

速率5

A.突然遮光，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C5的含量會(huì)上升

B.光照條件下該植物產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所是葉綠體

C.若降低光照強(qiáng)度，則圖形A、B的面積均變小速率

D.該植物在光照條件下葉綠體固定CO2的速率為1211moi-mNs"

10.景天酸代謝（CAM）途徑屬于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚氣孔開(kāi)放，通過(guò)一系

列反應(yīng)將CO2固定于蘋(píng)果酸，并儲(chǔ)存在液泡中（甲）；白天氣孔關(guān)閉，蘋(píng)果酸運(yùn)出液泡后放出

CO2,供葉綠體的暗反應(yīng)（乙）利用。下列關(guān)于這類(lèi)植物的敘述錯(cuò)誤的是（）

甲

A.在夜晚，葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有線(xiàn)粒體和葉綠體

B.景天酸代謝途徑的出現(xiàn)，可能與植物適應(yīng)干旱條件有關(guān)

C.給植物提供14c標(biāo)記的14co2,14c可以出現(xiàn)在OAA、蘋(píng)果酸、C3和有機(jī)物中

D.在上午某一時(shí)刻，突然降低外界的CCh濃度，葉肉細(xì)胞中C3的含量短時(shí)間內(nèi)不變

11.光合作用的暗反應(yīng)過(guò)程被稱(chēng)為碳同化。植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中逐漸形成了多種碳同化途

徑，如圖1、圖2、圖3所示，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：

光合

C4植物葉肉細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)維管束鞘細(xì)胞葉綠體

產(chǎn)物

co2->coC

C

3Rubisco酶一￡

圖2：C4植物光合作用過(guò)程示意圖

圖3：CAM植物光合作用過(guò)程示意圖

⑴圖1中的①、②、③、④表示物質(zhì)，A、B、C、D表示生理過(guò)程，則①和④分別表示,

在A(yíng)、B、C、D中，能產(chǎn)生ATP的過(guò)程有（填字母）。

⑵在C4植物中，PEP化酶對(duì)CO2的親和力約是Rubisco酶的60倍，在顯微鏡下觀(guān)察植

物玉米的葉片發(fā)現(xiàn)，葉肉細(xì)胞包圍在維管束鞘細(xì)胞四周，形成花環(huán)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)合圖2推測(cè)，

維管束鞘細(xì)胞中CO2濃度（填“高于”或“低于”）葉肉細(xì)胞中的CO2濃度。

（3）由圖3推測(cè)，CAM植物葉肉細(xì)胞液泡的pH夜晚比白天要（填“高”或“低，CAM

植物白天氣孔關(guān)閉，用于光合作用的CO2來(lái)源于o

（4）由圖2和圖3可知,C4植物和CAM植物捕獲CO2和生成有機(jī)物的反應(yīng)分別是在____（填

“時(shí)間”或“空間”）上分離，這兩種途徑都有利于植物適應(yīng)環(huán)境。

12.小麥體內(nèi)只有一條固定CO2的途經(jīng)——卡爾文循環(huán)，也稱(chēng)為C3途經(jīng)；甘蔗除了具有C3

途經(jīng)外，還有另外一條途經(jīng)，即C4途經(jīng)。比較甘蔗和小麥的葉片結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，小麥的維管束

鞘細(xì)胞不含葉綠體，光合作用的全過(guò)程在葉肉細(xì)胞葉綠體中完成。而甘蔗的葉肉細(xì)胞的葉綠

體中基粒發(fā)達(dá)，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中無(wú)基粒。甘蔗細(xì)胞暗反應(yīng)中CO2固定過(guò)程如下圖

所示，能有效利用較低濃度的CO2。下列錯(cuò)誤的是（）

葉肉細(xì)胞維管束鞘細(xì)

中的葉綠體胞中的葉綠體

CO?------->I>c4（草酰乙酸）—>C4（蘋(píng)果酸）---->COi（3-磷酸該油酸）

胞間連絲’

c3（PEP）

ADP+PiATP（丙酮酸）

A.干旱環(huán)境小麥光合作用速率比甘蔗大

B.甘蔗葉肉細(xì)胞不能通過(guò)卡爾文循環(huán)產(chǎn)生有機(jī)物

C.甘蔗、小麥光反應(yīng)的場(chǎng)所發(fā)生在葉肉細(xì)胞中

D.甘蔗、小麥暗反應(yīng)過(guò)程中C02的受體不完全相同

13.黑藻固定C02有兩條途徑（如圖）：①CCh在核酮糖-1,5-二磷酸竣化酶（Rubisco）催

化下直接與C5反應(yīng)生成C3；②C02先在磷酸烯醇式丙酮酸藪化酶（PEPC）催化下與磷酸烯

醇式丙酮酸（PEP）反應(yīng)生成C4（四碳化合物），當(dāng)C4儲(chǔ)存到一定量時(shí)分解放出CO2參與暗

反應(yīng)。已知PEPC對(duì)C02親和力是Rubisco的幾十倍。

回答下列問(wèn)題：

（1）由圖可知，丙酮酸轉(zhuǎn)化為PEP的過(guò)程屬于（填“吸能”或“放能”）反應(yīng)。黑藻細(xì)胞

固定CO2的具體場(chǎng)所是。C3的還原需要提供能量。

（2）研究發(fā)現(xiàn)黑藻經(jīng)低濃度CCh處理后，PEPC與Rubisco的活性比值由0.47上升到4.17,試

分析發(fā)生這一變化的意義：。黑藻具有這種生理特性是長(zhǎng)期的結(jié)果。

(3)為了探究在低濃度CO2處理下黑藻固定CO2途徑改變的分子機(jī)制，研究人員檢測(cè)了低濃

度CO2處理前后黑藻體內(nèi)兩種PEPC基因的表達(dá)情況，結(jié)果如圖所示。

處理前處理后

由圖可知,在低濃度C02處理下黑藻固定CO2途徑改變的分子機(jī)制是o

14.光呼吸可使大豆、水稻和小麥等作物的光合效率降低20%至50%,造成產(chǎn)量損失。光

呼吸是由于。2競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合到卡爾文循環(huán)關(guān)鍵酶Rubisco酶上，引起核酮糖1,5二磷酸(C5)

加氧分解。下圖1表示葉肉細(xì)胞中有關(guān)代謝，其中①?④代表光呼吸過(guò)程。請(qǐng)據(jù)圖回答下列

催化CO2與C5結(jié)合，生成2分子C3,影響該反應(yīng)的內(nèi)部因素有(寫(xiě)出兩個(gè))。

(2)當(dāng)環(huán)境中02與CO2含量比值_______(填“偏高”或“偏低”)時(shí)，葉片容易發(fā)生光呼吸。正

常光合的葉片，突然停止光照后葉片會(huì)出現(xiàn)快速釋放CO2現(xiàn)象(CO2猝發(fā))，試解釋這一現(xiàn)象

產(chǎn)生的原因：?

(3)從能量代謝分析，光呼吸與有氧呼吸最大的區(qū)別是o

(4)水稻、小麥屬于C3植物，而高粱、玉米屬于C4植物，其特有的C4途徑如圖2所示。根

據(jù)圖中信息推測(cè)，PEP竣化酶比Rubisc。酶對(duì)CO2的親和力0葉肉細(xì)胞包圍在維管

束鞘細(xì)胞四周，形成花環(huán)狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)此結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)一步推測(cè)C4植物光呼吸比C3植物

(5)根據(jù)對(duì)光呼吸機(jī)理的研究，科研人員利用基因編輯手段設(shè)計(jì)了只在葉綠體中完成的光呼

吸替代途徑AP(依然具有降解乙醇酸產(chǎn)生CO2的能力)。同時(shí)利用RNA干擾技術(shù)，降低葉綠

體膜上乙醇酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)量。檢測(cè)三種不同類(lèi)型植株的光合速率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

據(jù)此回答：當(dāng)胞間C02濃度較高時(shí)，三種類(lèi)型植株中，AP+RNA干擾型光合速率最高的原

因可能是、，進(jìn)而促進(jìn)光合作用過(guò)程。

回歸課本之新教材的查缺補(bǔ)漏-03光呼吸

專(zhuān)題3光呼吸

、光呼吸

光呼吸是所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的

一個(gè)生化過(guò)程。該過(guò)程以光合作用的中間產(chǎn)物為底物，吸收氧、釋放二氧化碳。

其生化途徑和在細(xì)胞中的發(fā)生部位也與一般呼吸(也稱(chēng)暗呼吸)不同。

1、起因：在生物體的進(jìn)化過(guò)程中產(chǎn)生了一種具有雙功能的酶，這個(gè)酶的名

字叫做RuBP竣化/加氧酶(核酮糖一1,5—二磷酸我化/加氧酶)，可以縮寫(xiě)為

Rubisco。核酮糖一1,5—二磷酸(RuBP)就是卡爾文循環(huán)中的C5。二氧化碳和氧氣

競(jìng)爭(zhēng)性與Rubisco結(jié)合，當(dāng)二氧化碳濃度高時(shí)，Rubisco催化RuBP與二氧化

碳形成兩分子3—磷酸甘油酸(PGA),就是卡爾文循環(huán)中的C3；進(jìn)行卡爾文循環(huán);

當(dāng)氧氣濃度高時(shí)，Rubisco催化RuBP與氧氣形成1分子PGA(C3)和1分子磷酸乙醇

酸(C2),其中PGA進(jìn)入卡爾文循環(huán)，而磷酸乙醇酸脫去磷酸基團(tuán)形成乙醇酸，乙醇酸離開(kāi)

葉綠體，進(jìn)行光呼吸?；具^(guò)程見(jiàn)下圖。

局CC)2卡

PGA（C0

爾

竣化文

RuBP_PGA（C3）循

（C）-環(huán)

5PGA（C）

加氧3

光呼吸

磷酸乙醇酸

高。2C2循環(huán)

2、卡爾文循環(huán)和光呼吸的詳細(xì)過(guò)程：光合碳循環(huán)中催化CO2固定的核酮糖

—1,5—二磷酸竣化酶同時(shí)具有加氧酶的功能，催化RuBP的加氧反應(yīng)，生成磷

酸乙醇酸和3—磷酸甘油酸(PGA),磷酸乙醇酸被磷酸酯酶分解生成乙醇酸，后

者在乙醇酸氧化酶催化下氧化成乙醛酸；乙醛酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨反應(yīng)變?yōu)楦拾彼岷?，由?/p>

分子甘氨酸生成絲氨酸、CO2和NE各一分子。這便是光呼吸的釋放CO2的反應(yīng)。

絲氨酸以后轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基丙酮酸，再被還原及磷酸化成為PGA,后者又進(jìn)入光合

CO2O2

每核酮糖-1,5-二

g磷酸(RuBP,C$)Ru[is￡I①

磷酸乙醇酸(C2)

3-磷酸甘油酸

H,O

(PGAC)2

ADP+Pif|'73-磷酸甘Pi

ATP—>⑧油醛?3)1乙醇酸(G)

3-磷酸甘油酸

甘油酸(C：s)

'(PGA?)葉綠體

碳循環(huán)。甘油酸(C；,)乙醇酸?)

NAD+7

⑦③解。

NADH

乙醛酸I

羥基丙酮酸(CJ

(C2)H2O+1/2O2

f谷氨酸一ZD|?_______

a-酮戊二酸,

甘氨酸麗陽(yáng)

絲氨酸?3)

G)〔揚(yáng)C體J

NADHNAD+

絲氨酸—―廠(chǎng)一工^2甘氨酸

(C.3)CO2&ONHI"O(線(xiàn)粒體)

3、光呼吸的危害

如果在較強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，使得C5氧化分解加強(qiáng)，一部分碳以C02的

形式散失，從而減少了光合產(chǎn)物的形成和積累。其次，光呼吸過(guò)程中消耗了ATP

和NADPH,即造成了能量的損耗。

4、光呼吸的意義

光呼吸和卡爾文循環(huán)是一種動(dòng)態(tài)平衡，適當(dāng)?shù)墓夂粑鼘?duì)植物體有一定積極意

義，這也許是進(jìn)化過(guò)程中形成光呼吸的原因。光呼吸的主要生理意義如下：

(1)回收碳元素。就是2分子的C2形成1分子的C3和C02,那1分子C3通過(guò)

光呼吸過(guò)程又返回到卡爾文循環(huán)中，不至于全部流失掉。即通過(guò)光呼吸回收了

3/4的碳元素。

(2)防止強(qiáng)光對(duì)葉綠體的破壞。強(qiáng)光時(shí)，由于光反應(yīng)速率大于暗反應(yīng)速率，因

此，葉肉細(xì)胞中會(huì)積累ATP和NADPH,這些物質(zhì)積累會(huì)產(chǎn)生自由基，尤其是

超氧陰離子，這些自由基能損傷葉綠體，而強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，會(huì)消耗光反應(yīng)

過(guò)程中積累的ATP和NADPH,從而減輕對(duì)葉綠體的傷害。當(dāng)然植物體還有很

多避免強(qiáng)光下?lián)p傷葉綠體的機(jī)制。光呼吸算是其中之一。

（3）消除乙醇酸對(duì)細(xì)胞的毒害。

?例1-

1.Rubisco是光合作用暗反應(yīng)中催化C02與RuBP結(jié)合的酶。該酶同時(shí)具有催化Ch與RuBP

結(jié)合的活性。當(dāng)C02濃度相對(duì)較高時(shí)，該酶催化CO2與RuBP結(jié)合生成C3,并進(jìn)一步完成

卡爾文循環(huán)。當(dāng)。2濃度相對(duì)較高時(shí)，該酶催化02與RuBP結(jié)合生成C3和C2,C3進(jìn)入卡爾

文循環(huán):C2最后在線(xiàn)粒體內(nèi)生成CO2該過(guò)程稱(chēng)為光呼吸。卡爾文循環(huán)和光呼吸的過(guò)程如圖所

示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.卡爾文循環(huán)中，C3的還原需要消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH

B.CO2與RuBP結(jié)合的場(chǎng)所和02與RuBP結(jié)合的場(chǎng)所不同

C.溫室栽培蔬菜時(shí)增施有機(jī)肥，既減少光呼吸對(duì)光合產(chǎn)物的損耗又增加土壤肥力

D.干旱脅迫容易導(dǎo)致植物光呼吸強(qiáng)度增加

2.Rubisco酶是綠色植物光合作用過(guò)程中的關(guān)鍵酶，當(dāng)CO2濃度較高時(shí)，該酶催化C02與

C5反應(yīng)進(jìn)行光合作用o當(dāng)02濃度較高時(shí),該酶催化C5與02反應(yīng),最后在線(xiàn)粒體內(nèi)生成CO2,

植物這種在光下吸收02產(chǎn)生C02的現(xiàn)象稱(chēng)為光呼吸。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

A.綠色植物進(jìn)行光呼吸的場(chǎng)所有葉綠體基粒和線(xiàn)粒體

B.植物光呼吸的進(jìn)行導(dǎo)致光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物減少

C.Rubisco酶催化C02和C5反應(yīng)稱(chēng)作三碳化合物的還原

D.光合作用的暗反應(yīng)過(guò)程需要光反應(yīng)提供NADPH和ATP

3.下圖所示為光合作用過(guò)程中部分物質(zhì)的代謝關(guān)系（①?⑤表示代謝途徑）。Rubisco是光

合作用的關(guān)鍵酶之一，CO2和02競(jìng)爭(zhēng)與其結(jié)合，分別催化C5的竣化與氧化。C5竣化固定

CO2合成糖；C5氧化則產(chǎn)生乙醇酸(C2),C2在過(guò)氧化物酶體和線(xiàn)粒體協(xié)同下，完成光呼

吸碳氧化循環(huán)。據(jù)圖回答相關(guān)問(wèn)題：

(I)利用___________方法，可以研究C元素在圖示代謝中轉(zhuǎn)移途徑。圖示中，類(lèi)囊體膜直

接參與的代謝途徑有(從①?⑤中選填)，在紅光照射條件下，參與這些途徑的

主要色素是。在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過(guò)氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時(shí)生

成了過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫再分解生成和H2O。

(2)正常進(jìn)行光合作用的植物，突然停止光照，引起減少，導(dǎo)致暗反應(yīng)減弱，

C5與02結(jié)合增加，使細(xì)胞釋放的CO2(填“增加”或“減少”)。

(3)結(jié)合圖示分析，通過(guò)(填“提高”或“降低”)CO2/O2或者提高可

以降低光呼吸作用。

,0二、G途徑

1、基本概念

C4途徑是有一些植物對(duì)外界吸收的C02的固定反應(yīng)是在葉肉細(xì)胞的胞質(zhì)溶膠

中進(jìn)行的，在磷酸烯醇式丙酮酸叛化酶的催化下將CO2連接到磷酸烯醇式丙酮酸

(PEP)上，形成四碳酸：草酰乙酸(0AA),這種固定C02的方式稱(chēng)為C4途徑。C4

植物每同化1分子C02,需要消耗5分子ATP和2分子NADPHO

2、光合作用C4途徑產(chǎn)生的原因

因?yàn)镃4植物中含有能固定C02為C4的相關(guān)酶，即磷酸烯醇式丙酮酸竣化酶,

簡(jiǎn)稱(chēng)為PEP竣化酶（與CO2有很強(qiáng)的親和力）?？纱偈筆EP把大氣中含量很低的

C02以C4的形式固定下來(lái)。C4植物這種獨(dú)特的作用，被形象的比喻成“二氧化碳

泵”。

3、C3植物與C4植物葉片結(jié)構(gòu)比較

C3植物葉片中維管束鞘細(xì)胞較小，其內(nèi)不含葉綠體，其葉肉細(xì)胞內(nèi)含有典

型的葉綠體，即可進(jìn)行光反應(yīng)又可進(jìn)行喑反應(yīng)。

C4植物葉片有“花環(huán)形結(jié)構(gòu)”的兩圈細(xì)胞，內(nèi)層為維管束鞘細(xì)胞,含有葉綠體，

只能進(jìn)行暗反應(yīng)。葉肉細(xì)胞中含典型葉綠體，能進(jìn)行光反應(yīng)，通過(guò)C4途徑固定

CO2o

4、C4植物具有較高光合速率的因素

（DC4植物的葉肉細(xì)胞中的PEP竣化酶（PEPC）對(duì)底物C02溶解產(chǎn)物HCO3

一的親和力極高，使細(xì)胞中有高濃度的CCh,從而促進(jìn)暗反應(yīng)，降低了光呼吸，且光

呼吸釋放的C02又易被再固定；

（2）高光強(qiáng)可產(chǎn)生更多的NADPH和ATP,以滿(mǎn)足C4植物C4循環(huán)對(duì)ATP

的額外需求；

（3）鞘細(xì)胞中的光合產(chǎn)物可就近運(yùn)入維管束，從而避免了光合產(chǎn)物累積對(duì)

光合作用可能產(chǎn)生的抑制作用。

這些都使C4植物可以具有較高的光合速率。

。例2

4.研究發(fā)現(xiàn)，玉米、甘蔗等植物除了和其他C3植物一樣具有卡爾文循環(huán)（固定CCh的初產(chǎn)

物為C3,簡(jiǎn)稱(chēng)C3途徑）外，還有另一條固定CO2的途徑，固定CO2的初產(chǎn)物為C4,簡(jiǎn)稱(chēng)

C4途徑，這種植物為C4植物，其固定C02的途徑如下圖。研究發(fā)現(xiàn)，C4植物中PEP竣化

酶對(duì)C02的親和力約是Rubisco酶的60倍。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）

A.圖中CO?進(jìn)入葉肉細(xì)胞被固定的最初產(chǎn)物是草酰乙酸

B.高溫條件下，C4植物光合效率高的原因是氣孔不關(guān)閉

C.低濃度C02條件下，C4植物可能比C3植物生長(zhǎng)得好

D.蘋(píng)果酸的主要作用是將葉肉細(xì)胞中的CO2轉(zhuǎn)入維管束鞘細(xì)胞

5.玉米葉肉細(xì)胞中的葉綠體較小數(shù)目也少但葉綠體內(nèi)有基粒；相鄰的維管束鞘細(xì)胞中葉綠

體較大數(shù)目較多但葉綠體內(nèi)沒(méi)有基粒。玉米細(xì)胞除C3途徑外還有另一條固定CO2的途徑，

簡(jiǎn)稱(chēng)C4途徑如下圖。研究發(fā)現(xiàn)，C4植物中PEP竣化酶對(duì)C02的親和力約是Rubisco酶的60

倍。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）

C3途徑和CO2的還

C4途徑（葉肉細(xì)原（維管束鞘細(xì)胞

胞中的葉綠體）

中的葉綠體）

..>C->PO2^^2C

co2c4-43NADPH

PEP較化酶

/多種酶NADP+

|c3(PEP)*2C5.參加催化ATP

(丙鬲酸)ADP+Pi

ADP+PiATP(CH2O)

A.維管束鞘細(xì)胞中光合作用所利用的co2都是c4分解釋放的

B.若葉肉細(xì)胞中光合作用速率大于細(xì)胞呼吸速率，植物的干重不一定增加

C.玉米的有機(jī)物是在維管束鞘細(xì)胞通過(guò)C3途徑合成的

D.干旱條件下C3途徑植物光合速率比C4途徑植物小

三、CAM途徑

1.光合作用CAM途徑基本定義

景天屬植物是一大類(lèi)肉質(zhì)植物，景天酸代謝(crassulaceanacidmetabolism,

CAM)首先就是在這類(lèi)植物中發(fā)現(xiàn)。景天屬植物夜間將吸收的C02固定在蘋(píng)果酸

(C4)中，白天蘋(píng)果酸分解釋放CO2參與光合作用。

2.光合作用CAM途徑過(guò)程圖解

3、光合作用CAM途徑特點(diǎn)

(l)CAM途徑的形成，是與植物適應(yīng)干旱地區(qū)有關(guān)。白天缺水，氣孔關(guān)閉，

植物便利用前一個(gè)晚上固定的CCh進(jìn)行光合作用。

(2)植物體在夜晚的有機(jī)酸含量十分高，而糖類(lèi)含量下降；白天則相反，

有機(jī)酸下降，而糖分增多。

(3)由于利用的CCh含量有限，CAM途徑光合作用強(qiáng)度較低，生物產(chǎn)量通

常較低。

。例3

6.為了應(yīng)對(duì)外界環(huán)境的變化，植物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中逐漸形成了自己獨(dú)特的代謝過(guò)程。

根據(jù)光合作用中的碳同化途徑的不同，可把植物分為C3植物、C4植物和CAM植物。C3植

物為典型溫帶植物，如水稻、小麥；C4植物為典型熱帶或亞熱帶植物，如玉米、甘蔗；CAM

植物(景天科植物)為典型干旱地區(qū)植物，如仙人掌。下圖1、2、3分別表示三類(lèi)植物的光

合作用的部分過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：

葉肉細(xì)胞

大氣中*(co2A(多種酶)②

的

C0?高"4

(CH,O)

葉肉細(xì)胞維管束鞘細(xì)胞

圖2

圖3

（I）圖1中過(guò)程①進(jìn)行的場(chǎng)所是細(xì)胞的.，過(guò)程②需要光反應(yīng)提供.

C3植物在干旱、炎熱的環(huán)境中，光合作用強(qiáng)度明顯減弱的原因是0

⑵與C3植物相比，C4植物葉肉細(xì)胞中固定CO2的酶與CO2的親和力更強(qiáng)，使得C4植物能

利用，因此，C4植物對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)。

（3）CAM植物葉肉細(xì)胞液泡的pH夜晚比白要（填“高”或"低”）。CAM植物之

所以適應(yīng)干旱地區(qū)的環(huán)境變化，是因?yàn)镃AM植物白天氣孔關(guān)閉進(jìn)行卡爾文循環(huán)，其利用的

CO2來(lái)源于；夜晚進(jìn)行過(guò)程。

7.某些植物可通過(guò)特有的景天酸代謝（CAM）途徑固定CO2。在夜晚，葉片的氣孔開(kāi)放,

通過(guò)一系列反應(yīng)將CCh固定成蘋(píng)果酸儲(chǔ)存在液泡中（甲）；在白天，葉片氣孔關(guān)閉，蘋(píng)果酸

運(yùn)出液泡后放出C02,供葉綠體進(jìn)行暗反應(yīng)（乙）。下列關(guān)于CAM植物的敘述，簿送的是

氣孔關(guān)閉

甲

A.在白天，葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的部位只有線(xiàn)粒體

B.該植物細(xì)胞在夜晚不能持續(xù)進(jìn)行光合作用合成有機(jī)物

C.CAM途徑的出現(xiàn)，可能與植物適應(yīng)干旱條件有關(guān)

D.若下午突然降低外界C02濃度，C3的含量突然減少

,b專(zhuān)項(xiàng)達(dá)標(biāo)

,■

8.綠色植物在進(jìn)行光合作用時(shí)會(huì)同時(shí)伴隨發(fā)生一種消耗能量、吸收和釋放C02的現(xiàn)象，被

稱(chēng)為光呼吸。下圖為光呼吸的關(guān)系示意圖。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

高co?含量環(huán)境下c5高。2含量環(huán)境下

糖類(lèi)

CO；

A.光呼吸吸收02、釋放C02的場(chǎng)所分別是葉綠體、線(xiàn)粒體

B.在光照條件下，若葉肉細(xì)胞中02含量下降、CO2含量升高，會(huì)促進(jìn)光呼吸

C.溫室栽培蔬菜時(shí)可通過(guò)增施有機(jī)肥減少光呼吸對(duì)光合產(chǎn)物的損耗

D.干旱高溫等逆境條件下，植物的光呼吸會(huì)增強(qiáng)

9.科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察到，正在進(jìn)行光合作用的葉片突然停止光照后，短時(shí)間內(nèi)會(huì)釋放出

大量的CO2,這一現(xiàn)象被稱(chēng)為“CO2的猝發(fā)”。研究表明植物除了細(xì)胞呼吸外還存在另一個(gè)釋

放C02的途徑——光呼吸。圖為適宜條件下某植物葉片遮光前C02吸收速率和遮光后C02

釋放速率隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)（單位：nmol-m-^s-1）,下列說(shuō)法正確的是（）

CO2遮光儻全黑暗）

吸收7

速率

A

0

CO：B時(shí)間

釋收3

速率5

A.突然遮光，短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C5的含量會(huì)上升

B.光照條件下該植物產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所是葉綠體

C.若降低光照強(qiáng)度，則圖形A、B的面積均變小速率

D.該植物在光照條件下葉綠體固定CO2的速率為1211moi-mNs"

10.景天酸代謝（CAM）途徑屬于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚氣孔開(kāi)放，通過(guò)一系

列反應(yīng)將CO2固定于蘋(píng)果酸，并儲(chǔ)存在液泡中（甲）；白天氣孔關(guān)閉，蘋(píng)果酸運(yùn)出液泡后放出

CO2,供葉綠體的暗反應(yīng)（乙）利用。下列關(guān)于這類(lèi)植物的敘述錯(cuò)誤的是（）

甲

A.在夜晚，葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有線(xiàn)粒體和葉綠體

B.景天酸代謝途徑的出現(xiàn)，可能與植物適應(yīng)干旱條件有關(guān)

C.給植物提供14c標(biāo)記的14co2,14c可以出現(xiàn)在OAA、蘋(píng)果酸、C3和有機(jī)物中

D.在上午某一時(shí)刻，突然降低外界的CCh濃度，葉肉細(xì)胞中C3的含量短時(shí)間內(nèi)不變

11.光合作用的暗反應(yīng)過(guò)程被稱(chēng)為碳同化。植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中逐漸形成了多種碳同化途

徑，如圖1、圖2、圖3所示，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：

光合

C4植物伊肉細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)維管束鞘細(xì)胞葉綠體

產(chǎn)物

—閾

co2*co

C

3Rubisco酶一1

AC3

C3

圖2：C4植物光合作用過(guò)程示意圖

光

圖3：CAM植物光合作用過(guò)程示意圖

⑴圖1中的①、②、③、④表示物質(zhì)，A、B、C、D表示生理過(guò)程，則①和④分別表示,

在A(yíng)、B、C、D中，能產(chǎn)生ATP的過(guò)程有（填字母）。

⑵在C4植物中，PEP化酶對(duì)CO2的親和力約是Rubisco酶的60倍，在顯微鏡下觀(guān)察植

物玉米的葉片發(fā)現(xiàn)，葉肉細(xì)胞包圍在維管束鞘細(xì)胞四周，形成花環(huán)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)合圖2推測(cè)，

維管束鞘細(xì)胞中CO2濃度（填“高于”或“低于”）葉肉細(xì)胞中的CO2濃度。

（3）由圖3推測(cè)，CAM植物葉肉細(xì)胞液泡的pH夜晚比白天要（填“高”或“低，CAM

植物白天氣孔關(guān)閉，用于光合作用的CO2來(lái)源于o

（4）由圖2和圖3可知,C4植物和CAM植物捕獲CO2和生成有機(jī)物的反應(yīng)分別是在____（填

“時(shí)間”或“空間”）上分離，這兩種途徑都有利于植物適應(yīng)環(huán)境。

12.小麥體內(nèi)只有一條固定CO2的途經(jīng)——卡爾文循環(huán)，也稱(chēng)為C3途經(jīng)；甘蔗除了具有C3

途經(jīng)外，還有另外一條途經(jīng)，即C4途經(jīng)。比較甘蔗和小麥的葉片結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，小麥的維管束

鞘細(xì)胞不含葉綠體，光合作用的全過(guò)程在葉肉細(xì)胞葉綠體中完成。而甘蔗的葉肉細(xì)胞的葉綠

體中基粒發(fā)達(dá)，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中無(wú)基粒。甘蔗細(xì)胞暗反應(yīng)中CO2固定過(guò)程如下圖

所示，能有效利用較低濃度的CO2。下列錯(cuò)誤的是（）

葉肉細(xì)胞維管束鞘細(xì)

中的葉綠體胞中的葉綠體

CO?------->I>c4（草酰乙酸）—>C4（蘋(píng)果酸）---->COi（3-磷酸該油酸）

胞間連絲’

c3（PEP）

ADP+PiATP（丙酮酸）

A.干旱環(huán)境小麥光合作用速率比甘蔗大

B.甘蔗葉肉細(xì)胞不能通過(guò)卡爾文循環(huán)產(chǎn)生有機(jī)物

C.甘蔗、小麥光反應(yīng)的場(chǎng)所發(fā)生在葉肉細(xì)胞中

D.甘蔗、小麥暗反應(yīng)過(guò)程中C02的受體不完全相同

13.黑藻固定C02有兩條途徑（如圖）：①CCh在核酮糖-1,5-二磷酸竣化酶（Rubisco）催

化下直接與C5反應(yīng)生成C3；②C02先在磷酸烯醇式丙酮酸藪化酶（PEPC）催化下與磷酸烯

醇式丙酮酸（PEP）反應(yīng)生成C4（四碳化合物），當(dāng)C4儲(chǔ)存到一定量時(shí)分解放出CO2參與暗

反應(yīng)。已知PEPC對(duì)C02親和力是Rubisco的幾十倍。

回答下列問(wèn)題：

（1）由圖可知，丙酮酸轉(zhuǎn)化為PEP的過(guò)程屬于（填“吸能”或“放能”）反應(yīng)。黑藻細(xì)胞

固定CO2的具體場(chǎng)所是。C3的還原需要提供能量。

（2）研究發(fā)現(xiàn)黑藻經(jīng)低濃度CCh處理后，PEPC與Rubisco的活性比值由0.47上升到4.17,試

分析發(fā)生這一變化的意義：。黑藻具有這種生理特性是長(zhǎng)期的結(jié)果。

⑶為了探究在低濃度CO2處理下黑藻固定CO2途徑改變的分子機(jī)制，研究人員檢測(cè)了低濃

度CO2處理前后黑藻體內(nèi)兩種PEPC基因的表達(dá)情況，結(jié)果如圖所示。

處理前處理后

由圖可知，在低濃度C02處理下黑藻固定CO2途徑改變的分子機(jī)制是

14.光呼吸可使大豆、水稻和小麥等作物的光合效率降低20%至50%,造成產(chǎn)量損失。光

呼吸是由于。