2026届新高考生物精准冲刺复习特殊代谢类型

2026届新高考生物精准冲刺复习特殊代谢类型考点一C3途径、C4途径、CAM途径考点二

光抑制考点三

光呼吸1.概念：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，该循环称为C3途径，又称为卡尔文循环。C3途径01C3叶绿体基质卡尔文循环注：C3途径是所有植物光合作用碳同化的基本途径。蔗糖、淀粉常见的C3植物：大麦、小麦、大豆、水稻、马铃薯等。【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。C4途径01[资料]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：玉米、甘蔗、高粱等.【思考1】用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为?注：C4植物能利用更低浓度的CO2。CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)。【思考2】干旱环境中，哪种植物生长得更好？C4植物.C4途径01[资料]科学家研究玉米(C4植物)的叶片结构发现，其叶肉细胞和维管束鞘细胞紧密排列。①叶肉细胞中的叶绿体(有类囊体，没有Rubisco),能进行光反应，不能进行暗反应。②维管束鞘细胞中的叶绿体(没有类囊体，有Rubisco)不能进行光反应，能进行暗反应。③叶肉细胞中的CO2在PEP羧化酶(对CO2具有高亲和力)的作用下整合到C4化合物中，随后进入维管束鞘细胞，在维管束鞘细胞的叶绿体中(没有类囊体，但有Rubisco)，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物。【思考3】由资料和图片可得：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)注：C4植物能利用更低浓度的CO2。1.(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)。随堂小练·C3植物【P96】O2、NADPH和ATP叶片自身呼吸作用需要消耗一部分光合产物011.(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：

。随堂小练·C3植物【P96】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CO201CAM途径01[资料]生活在干旱炎热环境中的CAM植物，可通过CAM途径适应干旱环境。具体途径，如图所示。常见CAM植物：菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。【思考1】CAM植物夜间吸入CO2，淀粉经细胞呼吸第一阶段形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在PEP羧化酶催化下，CO2与PEP结合，生成

，进一步还原为

，储存在液泡中(从而表现出夜间淀粉

，苹果酸

，细胞液pH

)。苹果酸草酰乙酸减少增加下降CAM途径01[资料]生活在干旱炎热环境中的CAM植物，可通过CAM途径适应干旱环境。具体途径，如图所示。常见CAM植物：菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。【思考2】白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成

；形成的丙酮酸可以再还原成三碳糖，最后合成

，(从而表现为白天淀粉

，苹果酸

，细胞液pH

)。淀粉淀粉增加减少上升CAM途径01[资料]生活在干旱炎热环境中的CAM植物，可通过CAM途径适应干旱环境。具体途径，如图所示。常见CAM植物：菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。【思考3】夜晚，CAM植物能不能合成葡萄糖？【思考4】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。CAM途径01[资料]生活在干旱炎热环境中的CAM植物，可通过CAM途径适应干旱环境。具体途径，如图所示。常见CAM植物：菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。【思考5】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。【小结】C3植物、C4植物和CAM植物的比较特征C3植物C4植物CAM植物光反应的场所与CO2结合的物质RuBPPEPPEPCO2固定的最初产物C3C4草酰乙酸CO2固定的时间卡尔文循环的场所有无光合午休有无无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。白天白天夜晚和白天叶肉细胞的叶绿体基质维管束鞘细胞的叶绿体基质叶肉细胞的叶绿体基质叶肉细胞的类囊体薄膜012.(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。随堂小练·CAM植物【P97】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01【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)随堂小练·CAM植物【P97】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。预期结果：A组：

.B组：

.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。011.(2025·广东茂名统考)景天科植物(如景天、落地生根)的叶子有一种很特殊的CO2固定方式：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，其部分代谢途径如图1所示。回答下列问题：(1)植物在黑暗条件下通过细胞呼吸氧化分解有机物释放能量，释放的能量的去向有两个：①

；

②

；若该植物在有氧条件下释放的CO2量小于O2的吸收量，说明细胞呼吸氧化底物有

。随堂小练·CAM植物【P98】一部分以热能形式散失一部分转移至ATP中脂肪注：与糖类相比，脂肪的C、H占比较高，故耗氧量更大。01(2)据图1可知，景天科植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于：

。该类植物夜晚吸收的CO2

(填“能”或“不能”)合成葡萄糖，原因是：

。随堂小练·CAM植物【P98】苹果酸分解(脱羧作用)和细胞呼吸产生不能无光反应产生的ATP和NADPH用于暗反应01(3)研究发现，气孔的开放与保卫细胞的细胞壁松弛有关，细胞内pH的下降可导致细胞壁松弛。随堂小练·CAM植物【P98】夜间该类植物有机酸含量升高，导致细胞内pH下降，使细胞壁松弛，气孔开放如图2为该类植物叶片内有机酸含量的昼夜变化，据此推测该类植物夜间气孔开放的机理可能是：

.

。01活化氧磷脂、蛋白质等光合系统破坏光合效率

.光能＞光合作用转化能量光能

.攻击导致导致产生光抑制【P97】021.概念：植物的光合系统所接受的光能超过光合作用所能利用的量时，光合功能便降低，这就是光合作用的光抑制。2.机制：下降主要是PSII过剩光保护机制减弱①耗散热能②增强光能利用③改变形态结构④光呼吸光呼吸【P97】031.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

。RuBP羧化/加氧酶CO2CO2的固定O2光呼吸【思考】高O2环境下，光呼吸会明显

，

可明显抑制光呼吸。加强提高CO2浓度光呼吸【P97】033.影响：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

。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%。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。C5ATP和NADPH减弱降低ATP和NADPH【比较】光呼吸和细胞呼吸03比较项目细胞呼吸光呼吸过程底物发生部位反应条件能量共同点RuBP（C5）叶绿体、线粒体等需要光照消耗能量糖类等有机物细胞质基质、线粒体有无光照都可以释放能量消耗O2，释放CO21.大豆、玉米等植物的叶绿体中存在一种名为Rubisco的酶，参与卡尔文循环和光呼吸。在较强光照下，Rubisco以五碳化合物(RuBP)为底物，在CO2/O2值高时，使RuBP结合CO2发生羧化；在CO2/O2值低时，使RuBP结合O2发生氧化进行光呼吸，具体过程如图所示。下列有关说法正确的是()随堂小练【P97】A在较强光照下，Rubisco以五碳化合物(RuBP)为底物，①在CO2/O2值高时，使RuBP结合CO2发生羧化；②在CO2/O2值低时，使RuBP结合O2发生氧化进行光呼吸。03随堂小练·光呼吸【P97】A.大豆、玉米等植物的叶片中消耗O2的场所有叶绿体、线粒体B.光呼吸发生在叶肉细胞的细胞质基质和叶绿体中C.有氧呼吸和光呼吸均产生ATPD.干旱、晴朗的中午，叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会降低有氧呼吸消耗O2-线粒体内膜，光呼吸消耗O2-叶绿体基质，√；光呼吸发生的场所不包括细胞质基质，×；光呼吸会消耗多余的ATP、NADPH，×；干旱、晴朗的中午，胞间CO2浓度会降低，光呼吸强度较通常条件下会升高，×；1.下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco对CO2的Km为450μmol·L-1(Km越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环。又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。随堂小练·综合题【P95】03随堂小练·综合题【P96】(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是

(填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成

(填“葡萄糖/蔗糖/淀粉”)后，再通过

长距离运输到其他组织器官。3－磷酸甘油醛蔗糖韧皮部/维管组织03随堂小练·综合题【P96】(2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度

(填“高于/低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是：①

；②

；③

；

。高光照强度条件下玉米可以将光合产物及时转移玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco更高玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸高于03随堂小练·综合题【P96】(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是:①

；②

；③

。酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高受到ATP以及NADPH等物质含量的限制原核生物和真核生物的光合作用机制有所不同03随堂