高三生物二輪復(fù)習(xí)課件【知識(shí)精研精析】 C3C4CAM植物及光呼吸

第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)

光合作用和能量轉(zhuǎn)化第4課時(shí)

C3、C4、CAM植物、光呼吸如：水稻、小麥、棉花、大豆等大多數(shù)植物。C3植物CO2固定的最初產(chǎn)物是三碳化合物，這種反應(yīng)途徑稱為C3途徑。C3途徑——卡爾文循環(huán)如：如甘蔗、玉米、高粱等。C4植物固定CO2最初產(chǎn)物是四碳化合物，這種途徑為C4途徑C4途徑——將CO2固定為C4化合物特點(diǎn):“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)。①維管束鞘細(xì)胞含有葉綠體，無(wú)類囊體，有Rubisco，無(wú)法進(jìn)行光反應(yīng)；②葉肉細(xì)胞的葉綠體：有類囊體，無(wú)Rubisco，無(wú)法進(jìn)行暗反應(yīng)。PEP酶固定CO2的能力更強(qiáng)，能利用低濃度的CO2，被形象地稱為“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，適應(yīng)高溫、光照強(qiáng)烈、干旱條件。并且無(wú)光合午休現(xiàn)象。C4途徑——將CO2固定為C4化合物4.玉米葉片具有特殊的結(jié)構(gòu)，其維管束鞘細(xì)胞周圍的葉肉細(xì)胞可以利用PEP羧化酶固定較低濃度的CO2，并轉(zhuǎn)移到維管束鞘細(xì)胞中釋放，參與光合作用的暗反應(yīng)。據(jù)圖分析，下列說(shuō)法不正確的是A.維管束鞘細(xì)胞的葉綠體能進(jìn)行正常的光反應(yīng)B.維管束鞘細(xì)胞中暗反應(yīng)過(guò)程仍需要ATP和NADPHC.PEP羧化酶對(duì)環(huán)境中較低濃度的CO2具有富集作用D.玉米特殊的結(jié)構(gòu)和功能，使其更適應(yīng)高溫干旱環(huán)境√即學(xué)即練

大本p99T4CAM途徑是一種C4途徑。也是一種CO2濃縮的途徑。CAM植物主要是生活在干旱地區(qū)的植物，如:菠蘿、龍舌蘭、仙人掌和蘭花等。3.CAM途徑——將CO2固定為C4化合物CAM植物夜間吸進(jìn)CO2，淀粉經(jīng)糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在PEP羧化酶催化下，CO2與PEP結(jié)合，生成草酰乙酸，進(jìn)一步還原為蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中。從而表現(xiàn)出夜間淀粉減少，蘋果酸增加，細(xì)胞液pH下降。而白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中脫羧，放出CO2，進(jìn)入C3途徑合成淀粉；白天淀粉增加，蘋果酸減少，細(xì)胞液pH上升。例2

原本生活在干旱地區(qū)的多肉植物，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)其CO2固定過(guò)程非常特殊，被稱為景天酸代謝途徑。其光合作用產(chǎn)生的中間產(chǎn)物蘋果酸在CO2的固定和利用過(guò)程中起到重要作用，過(guò)程如圖所示。據(jù)圖分析，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.進(jìn)行景天酸代謝的植物白天進(jìn)行光反應(yīng)，積累ATP和NADPH，晚上進(jìn)行暗反應(yīng)合

成有機(jī)物B.圖示的代謝方式可以有效地避免植物蒸騰過(guò)度導(dǎo)致脫水，從而使該類植物適應(yīng)干

旱環(huán)境C.與常見的C3代謝途徑植物相比，夜間更適于放置在室內(nèi)的是景天酸代謝途徑植物D.多肉植物在其原生地環(huán)境中，其液泡中的pH會(huì)呈現(xiàn)白天升高晚上降低的周期性變化√即學(xué)即練

大本p97例22.景天酸代謝(CAM)途徑屬于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚氣孔開放，通過(guò)一系列反應(yīng)將CO2固定于蘋果酸，并儲(chǔ)存在液泡中(如圖甲)；白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸運(yùn)出液泡后放出CO2，供葉綠體的暗反應(yīng)(如圖乙)。下列關(guān)于這類植物的敘述，錯(cuò)誤的是A.在夜晚，葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器

只有線粒體B.景天酸代謝(CAM)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、蘋果酸、C3和有機(jī)物中D.若上午某一時(shí)刻，突然降低外界CO2濃度，葉肉細(xì)胞中C3的含量短時(shí)間內(nèi)會(huì)降低即學(xué)即練

大本p99T2√1.光呼吸定義

光呼吸是進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和高氧低二氧化碳情況下，吸收O2并放出CO2的過(guò)程。

①卡爾文循環(huán)中CO2固定的酶(Rubisco)具有兩面性(或雙功能)②Rubisco即RuBP羧化加氧酶a.高CO2濃度、低O2時(shí)，進(jìn)行羧化C5+CO22C3Rubiscob.低CO2濃度、高O2時(shí)，進(jìn)行加氧C5+O2C2+C3Rubisco2C2+O2C3+CO2ATP、[H]酶光呼吸1.光呼吸的危害①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CO2的形式散失，從而減少了光合產(chǎn)物的形成和積累。②光呼吸過(guò)程中消耗了ATP和還原氫，即造成了能量的損耗。2.光呼吸的意義①減少光抑制在高光強(qiáng)、高溫、干旱環(huán)境下，植物氣孔關(guān)閉，CO2不能進(jìn)入葉肉細(xì)胞，會(huì)導(dǎo)致光抑制。此時(shí)，植物的光呼吸釋放COz，消耗多余的能量，減少活性氧的產(chǎn)生，對(duì)光合器官起保護(hù)作用。②在有氧條件下避免損失過(guò)多的碳。光呼吸雖然損失一些有機(jī)碳，但通過(guò)C2循環(huán)可以彌補(bǔ)一些損失的碳。③光呼吸代謝中涉及多種氨基酸的轉(zhuǎn)變，這對(duì)細(xì)胞的氮代謝有利。④光呼吸可以為光合作用提供磷，參與某些蛋白的合成過(guò)程。光呼吸的危害和意義3.如圖為植物體內(nèi)發(fā)生的光合作用和光呼吸的示意圖，下列相關(guān)敘述正確的是A.光合作用過(guò)程中CO2在葉綠體類囊

體薄膜上被利用B.農(nóng)業(yè)上，控制好大棚中O2和CO2含

量有利于農(nóng)作物增產(chǎn)C.在高O2含量的環(huán)境中，植物不能進(jìn)行光合作用D.將植物突然置于黑暗環(huán)境中，葉綠體中C5與C3間的轉(zhuǎn)化不受影響√即學(xué)即練

大本p99T36.(2024·太原高一期末)根據(jù)光合作用中植物固定CO2的方式，可將植物分為C3植物和C4植物等類型。一些C4植物的葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞都含有葉綠體，但后者的葉綠體缺乏基粒，兩類細(xì)胞之間有大量的胞間連絲。葉肉細(xì)胞含磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)，該酶具有高CO2親和力，可在低濃度CO2條件下高效固定CO2。

圖甲是C3、C4途徑示意圖，圖乙表示C4植物光合作用的部分反應(yīng)過(guò)程。據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)C4的還原需要的NADPH來(lái)自葉肉細(xì)胞中葉綠體的____________(填場(chǎng)所)，NADPH在暗反應(yīng)中的作用是________________________。(2)結(jié)合圖甲分析，與C3途徑相比，C4途徑的特點(diǎn)有________________________(答出2點(diǎn))。類囊體薄膜提供能量并作為還原劑能富集CO2、需要PEPC等(3)據(jù)圖乙分析，結(jié)構(gòu)P為__________，葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞間具有大量該結(jié)構(gòu)的意義主要是___________________。胞間連絲提高物質(zhì)運(yùn)輸效率(4)已知高溫、高光強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度減小，結(jié)合圖甲