2026届高考生物一轮精准突破复习：光合作用类型课件

SHENGWUXUE光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型微专题(1)学生以C3植物的光合作用为基础，了解C4植物和景天科植物的光合作用过程。(2)学生通过本节课学习，能够了解光呼吸的原理、过程和意义。

(3)学生通过本节课对特殊光合作用过程和光呼吸的探究学习，能够做到知识迁移、发散思维和运用所学解答实际情境问题的能力。【学习目标】中国人要把饭碗端在自己手里，而且要装自己的粮食。——2018年9月25日习近平总书记在黑龙江省考察时的讲话

C4植物

：在绿色植物的光合作用中，二氧化碳中的碳首先转移到含有四个碳原子的有机物(C4)中，然后才转移到C3中，科学家将这类植物叫作C4植物，将其固定二氧化碳的途径，叫作C4途径。

胞间连丝

玉米、甘蔗等大豆、小麦等大有、进行光反应和暗反应（1）C4植物的叶肉细胞中的PEP羧化酶（PEPC）对CO2的亲和力极高，使细胞中有高浓度的CO2，从而促进暗反应。（2）维管束鞘细胞中的光合产物可就近运入维管束，从而避免了光合产物累积对光合作用可能产生的抑制作用。（3）C4植物的叶肉细胞中的PEP羧化酶（PEPC）对CO2的亲和力极高，使细胞中有高浓度的CO2，降低了光呼吸。这些都使C4植物可以具有较高的产量。C4植物具有较高光合速率的原因

C4植物没有午休现象①C4植物叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，而维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，所以C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上。②C4植物PEP羧化酶对CO2具有高亲和力，当外界环境干旱(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)，导致植物气孔导度减小时，C4植物比C3植物有较强光合作用能力，并且无光合“午休”现象。常见C4植物有玉米、高粱、甘蔗、苋菜等。

（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）。植物叶片产生的光合产物除运输至其他部位外，还要用于自身生长、发育等（其他答案合理均可）C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于Rubisco，因此可以将低浓度CO2固定成C4，C4释放出CO2用于卡尔文循环；而C3植物在低浓度CO2条件下不能生长。

深度思考：目前大气CO2浓度不断增加，对C3植物和C4植物谁更有益？C4植物能够利用低CO2浓度进行光合作用，C3不可以；高CO2浓度驱动卡尔文循环，抑制光呼吸，因此对C更有益。思考：那么C4植物的CO2补偿点较低的原因是

。

【实验探究】科学家以14CO2为原料,通过放射性同位素标记法探明了玉米光合作用过程中CO2中碳的转移途径。请推测该科学探究的实验思路:

。

①利用14CO2为原料培养玉米，培养一段时间后，检测含14C的物质。

②若含有14C的物质不止一种，则需要缩短反应时间，直至反应中只出现一种含14C的物质，即为CO2中碳转移形成的第一种化合物。③然后依次延长反应时间，检测出形成的第二种化合物，第三种化合物等，从而探明玉米光合作用过程中CO2中碳的转移途径。B【芝麻开花-13-例2】【芝麻开花-14-例4】B

(1)C4植物中可固定CO2的物质是

,光反应主要发生在

(填“叶肉细胞”、“维管束鞘细胞”或“叶肉细胞和维管束鞘细胞”)的叶绿体中。PEP、C5

叶肉细胞(2)干旱条件下,很多植物的光合作用速率降低,主要原因是

。一般来说,C4植物与C3植物相比,

植物的CO2补偿点较低,原因

。

干旱条件下，气孔导度下降，CO2吸收减少，暗反应减弱，光合速率降低。C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于Rubisco，因此可以将低浓度CO2固定成C4，C4释放出CO2用于卡尔文循环；而C3植物在低浓度CO2条件下不能生长C4

2.(2024·广东七校联考)甘蔗、玉米等一些植物的叶片具有特殊的结构，其叶肉细胞中的叶绿体有基粒，而维管束鞘细胞中的叶绿体不含基粒。维管束鞘细胞周围的叶肉细胞可以利用PEP羧化酶固定较低浓度的CO2，并转移到维管束鞘细胞中释放，参与光合作用的暗反应，其主要过程如图所示。请结合这些内容判断，下列说法中错误的是()B3.(2023·广东韶关市检测)根据光合作用过程中CO2固定后形成的产物不同，将植物分为C3植物(如大豆)、C4植物(如玉米)。实验测得大豆和玉米在生长后期的光合速率变化(如图甲)和气孔导度变化(如图乙)。据此回答下列问题：(1)大豆属于C3植物，判定依据是___________________________________________，可以用

方法研究两种植物CO2固定方式。若图中的光合速率为净光合速率，则可以用单位时间内

作为观察指标。

CO2与C5结合形成C3(或根据光合作用过程中CO2固定后形成的产物为C3)同位素示踪(同位素标记)CO2的吸收量(或O2的释放量、有机物的积累量)3.(2023·广东韶关市检测)根据光合作用过程中CO2固定后形成的产物不同，将植物分为C3植物(如大豆)、C4植物(如玉米)。实验测得大豆和玉米在生长后期的光合速率变化(如图甲)和气孔导度变化(如图乙)。据此回答下列问题：(2)结合示意图分析，生长后期的玉米中午时段的光合速率________(填“高于”或“低于”)大豆，由此推测玉米更适合种植在

的环境中。(3)图中显示生长后期的玉米能够利用叶片内细胞间隙中低含量的CO2进行光合作用，从影响细胞代谢的条件角度分析原因可能是__________________________。

高于高温、干旱

4.玉米是C4植物，通过C4途径固定CO2；水稻为C3植物，通过C3途径固定CO2。在玉米叶维管束的周围有两层细胞，内层细胞是鞘细胞，叶绿体中几乎无基粒；外层为叶肉细胞，叶绿体中有发达的基粒。甲图是C3、C4途径示意图，乙图为玉米在有光和黑暗条件下的CO2吸收速率。回答下列问题：(1)玉米叶片中光反应的场所是

。(2)与C3途径相比，C4途径的特点有

(答出2点)。(3)在暗期,玉米吸收的CO2并不能转化为糖类等光合产物,原因是________________________________。

叶肉细胞的叶绿体基粒(类囊体薄膜)上

能富集CO2、消耗ATP、由C4运载CO2、需要PEP羧化酶暗期不进行光反应，缺少NADPH及ATP

(4)PEP羧化酶(PEPC)是C4途径的关键酶，对CO2的亲和力高，C3植物缺少PEPC。胞内CO2浓度较低是限制C3植物光合速率的重要因素，请就改进C3植物、提高光合速率提出你的设想。通过基因工程将PEPC基因导入C3植物

5.（2023·湖南卷真题）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酶对CO2的Km为450μmol·L-1（K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。回答下列问题：

（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”或“淀粉”）后，再通过

长距离运输到其他组织器官。（2）在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度

（填“高于”或“低于”）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是(答出3点)

a.玉米的PEPC酶的Km小，可以利用低浓度的二氧化碳b、玉米的叶肉细胞光解水释放氧气，加上PEPC酶起到的二氧化碳泵的作用，维管束鞘细胞内二氧化碳/氧气的比值高，Rubsico的羧化大于加氧，光呼吸很弱

c、玉米的光合产物能及时从维管束运走高于3-磷酸甘油醛

蔗糖(筛管(韧皮部或韧皮部筛管)

（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:（答出三点）a、光反应生成的ATP、NADPH有限

(同化力有限)b、暗反应的酶活力有限

c、光合产物输出速率有限

6.（2022·湖北孝感·高三开学考试改编题）甘蔗和大豆是两种常见的农作物，但二者的光合作用途径有所不同。如图甲为甘蔗光合作用过程，其叶肉细胞中存在一种酶，这种酶对CO2有极强的亲和力，通过系列反应可以将CO2“泵”入维管束鞘细胞，这种酶被称为“CO2泵”，而大豆则缺乏“CO2泵”；图乙表示不同温度对大豆光合速率和呼吸速率的影响。

（1）图甲维管束鞘细胞中的物质A是____________，如果在甘蔗叶肉细胞中注入某种使“CO2泵”活性降低的抑制剂，则短期内A的含量将____________。据图甲推测，甘蔗的叶肉细胞____________（填“能”或“不能”）进行卡尔文循环。（2）当处于图乙所示光照条件下，温度为35℃时，大豆每小时可固定_____mg的CO2（3）研究人员发现，给大豆浇用18O标记的水，在周围的空气中却检测到了C18O2，原因是____________。

C3（三碳化合物）

降低6．5H218O在线粒体中与丙酮酸发生反应产生[H]和C18O2不能

（4）研究发现晴朗的夏季11:00时，光照增强，温度过高，叶片气孔开度下降，最终导致大豆光合作用速率明显下降；而此时甘蔗光合作用速率不仅没有下降，反而有所上升原因是____________。（5）一般来说甘蔗的CO2补偿点和CO2饱和点均______(填“高于”“等于”“低于”）大豆。甘蔗叶肉细胞内有“CO2泵”，在气孔开度下降，CO2浓度降低时，仍可以维持细胞内较高的CO2利用率（CO2的固定效率），且光照强度增强，光合作用增强低于

景天科植物在夜间，大气中CO2从气孔进入，被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化，与PEP结合形成草酰乙酸(OAA)，再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，储存于液泡中。在白天，苹果酸从液泡中释放出来，经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸，CO2产生后用于卡尔文循环。景天科植物(CAM植物)：

景天科植物(CAM植物)：CAM植物体内淀粉和液泡内pH的变化：植物体在夜晚液泡内有机酸含量十分高，pH下降；而淀粉分解，最终转变成PEP，因此淀粉含量下降；白天则相反，液泡内有机酸下降，pH上升，而糖分增多。

景天科植物(CAM植物)：CAM途径的意义:白天气孔关闭,减少蒸腾作用,有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失，保持植物体内水分并分解苹果酸产生CO2进行光合作用;夜晚开放气孔,吸收储存光合作用所需的二氧化碳。

总之该途径不仅可以维持光合作用还使植物适应炎热干旱环境。进化角度：自然选择

第一阶段和第二阶段（2）

景天科植物在______（填“白天”或“夜晚”）时进行卡尔文循环，发生的具体场所是____________。白天叶绿体基质作为还原剂，还原草酰乙酸

草酰乙酸

C3植物C4植物CAM植物如：水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物。如甘蔗、玉米、高粱等。如:菠萝、龙舌兰、仙人掌和兰花等。比较C3植物、C4植物和CAM植物

7.百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。下面为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图，据图分析错误的是（）A.图中B物质可能是葡萄糖B.线粒体和细胞质基质均能产生CO2C.PEP、RuBP均能与CO2结合D.夜间细胞液pH可能会下降A

作为还原剂，还原草酰乙酸第一阶段和第二阶段（2）景天科植物在______（填“白天”或“夜晚”）时进行卡尔文循环，发生的具体场所是____________。白天叶绿体基质

草酰乙酸

没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH

9.(2024·广东六校联考)光合作用中，有一种特殊的固定CO2和节省水的类型。菠萝、仙人掌和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用，这类植物统称为CAM植物，其特别适应干旱地区，特点是气孔夜晚打开，白天关闭。如图为菠萝叶肉细胞内的部分代谢途径(CAM途径)示意图，图中苹果酸是一种酸性较强的有机酸。据图分析下列问题：10.据图分析，推测图中叶肉细胞右侧a过程的活动发生在________(填“白天”或“夜晚”)，理由是__________________________________________________________________________________________________________。菠萝在夜晚吸收的CO2，能否立即用来完成图中叶肉细胞左侧的生命活动？________(填“能”或“不能”)，分析原因为____________________________________________________________________________________________。

夜晚没有光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供足够的ATP和NADPH

夜晚

题图中叶肉细胞右侧a过程显示CO2进入细胞并转变成苹果酸储存在液泡中，夜间气孔打开，细胞才能完成此项活动不能

(2)图中苹果酸通过过程a运输到液泡内，又会通过过程b运出液泡进入细胞质，推测过程b发生在________(填“白天”或“夜晚”)。过程a具有的生理意义是_______________________________________________________________________________________(写出两个方面即可)。白天一方面促进CO2的吸收，另一方面避免苹果酸降低细胞质基质的pH，影响细胞质基质内的反应

(3)长期在强光照、高温、缺水等逆境胁迫下，以菠萝为代表的CAM植物形成了适应性机制：夜晚气孔开放，有利于_______________，白天气孔关闭，有利于__________________________，且可以通过____________________________获得光合作用暗反应所需的CO2。从外界吸收CO2降低蒸腾作用，减少水分散失苹果酸的分解和细胞呼吸

11.（2022·山东高三月考

改编）如今在卧室中摆放多肉植物已成为一种时尚。绝大多数的多肉植物有一种特殊的CO2固定方式：夜间气孔开放，固定CO2产生苹果酸储存在液泡中(如图一)；白天气孔关闭，苹果酸脱羧释放CO2，用于光合作用(如图二)。据图分析回答下列问题。

（1）多肉植物细胞内参与CO2固定的物质有

；若上午10点突然降低环境中CO2浓度，则短时间内多肉植物细胞中C3的含量变化是_____。（2）夜间多肉植物细胞内的pH会下降，原因是______________________。磷酸烯醇式丙酮酸和C5基本不变

夜间多肉植物细胞固定CO2产生苹果酸；夜间多肉植物细胞呼吸作用产生CO2形成H2CO3

（3）研究表明，光质在植物的生长发育、形态建成和生理代谢方面具有明显的调控作用。欲研究一定比例组合(1：1与3：1)的红光和蓝光对某多肉植物幼苗光合作用的影响，实验应注意调节各组光源与幼苗的距离，使_____________。除了不同比例的红蓝光组，实验还应设置_______________作为对照组。本实验除了可以测量二氧化碳的吸收速率或者氧气的释放速率等表示光合速率的指标外，还可以测量气孔导度以及_______________________________________________(答出两点即可)。各组光照强度相同色素含量、色素比例、胞间CO2浓度、蒸腾速率皆可白光、红光、蓝光

（4）若将一株多肉植物置于密闭装置内进行遮光处理，用CO2传感器测定装置中CO2的变化速率，以此作为该植物的呼吸速率，这种做法不合理的原因是______________因为多肉植物在遮光条件下进行细胞呼吸（呼吸作用）产生CO2的同时也吸收CO2用于合成苹果酸，所以容器内CO2的变化速率作为该植物的呼吸速率不合理（“吸收CO2用于合成苹果酸”）

微专突破---光呼吸1.光呼吸的发现1955年科学家德柯尔用红外线气体分析仪测定烟草光合速率时发现正在进行光合作用的烟草叶片在光照停止后会快速释放CO2，这种现象称为“二氧化碳的猝发”（1）A表示光下净光合速率。（2）B和C表示光下时植物呼吸速率。（3）B表示无论是光下还是暗处都可进行的呼吸速率。（4）C表示只有光下才有的呼吸速率。即光呼吸速率。微专突破---光呼吸总结微专突破---光呼吸2.光呼吸的过程与光呼吸有直接关系的细胞器为叶绿体、线粒体。光呼吸产生的条件是光照、高O2含量和低CO2含量等叶绿体微专突破---光呼吸光呼吸：（1）卡尔文循环中CO2固定的酶(Rubisco)具有两面性(或双功能)（2）Rubisco即RuBP羧化加氧酶①高CO2浓度、低O2时，进行羧化②低CO2浓度、高O2时，进行加氧C5+CO22C3RubiscoC5+O2C2+C3Rubisco2C2+O2C3+CO2ATP、[H]酶C3进入卡尔文循环C3进入卡尔文循环3.光呼吸的起因微专突破---光呼吸3.光呼吸的危害

【资料】如果在较强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解加强，一部分碳以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。其次，光呼吸过程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的损耗。【作物减产、能量损耗】抑制植物的光呼吸可实现农作物的增产。微专突破---光呼吸4.光呼吸的意义1）防止强光对叶绿体的破坏。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ATP和还原氢，这些物质积累会产生自由基，尤其是超氧阴离子，这些自由基能损伤叶绿体，而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和还原力，从而减轻对叶绿体的伤害。又可以为暗反应阶段提供原料2）消除乙醇酸对细胞的不利影响乙醇酸对细胞有毒害作用，它的产生在代谢中是不可避免的。3）氮代谢的补充光呼吸代谢中涉及多种氨基酸（甘氨酸、丝氨酸等）的形成和转化过程，可为蛋白质合成提供部分原材料。辨析光呼吸与细胞呼吸的关系，构建解答“光呼吸类”题目的思维模型

光呼吸细胞呼吸底物底物是光照下叶绿体新形成的，如光合作用中的乙醇酸常用底物是葡萄糖，可以是新形成，也可以是储存的场所只发生在光合细胞中，在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体协同作用下进行所有活细胞中都可以进行条件光下，O2/CO2比值相对高时有氧、无氧都可进行，光下、暗处都可进行意义CO2供应不足时，消耗过多的NADPH和ATP，以避免对细胞造成伤害为生命活动提供直接能源物质ATP微专突破---光呼吸【芝麻开花-13-例3】AB【芝麻开花-13-练3】对点训练---光呼吸12.(2024·山东潍坊一模)光呼吸是O2/CO2偏高时与光合作用同时发生的生理过程，是经长期进化形成的适应机制。光呼吸和暗反应关系密切，机理如图所示。下列叙述错误的是(

)A.光呼吸可保证CO2不足时，暗反应仍能正常进行B.光合作用的光反应强于暗反应容易导致光呼吸发生C.光呼吸过程虽消耗有机物，但不产生ATPD.抑制光呼吸能大幅度提高光合作用强度D对点训练---光呼吸13.(2024·广东湛江质检)光呼吸是植物利用光能，吸收O2并释放CO2的过程。研究者将四种酶基因(GLO、CAT、GCL、TSR)导入水稻叶绿体，创造了一条新的光呼吸代谢支路(GCGT支路)，如图虚线所示。据图分析，下列推测正确的是(

)C对点训练---光呼吸14.(2021·山东卷)光照条件下，向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示，SoBS溶液对叶片呼吸作用的影响忽略不计。(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的________中，正常进行光合作用的水稻突然停止光照，叶片CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是———————————————————————————————。基质光照停止，产生的ATP、NADPH减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多对点训练---光呼吸14.(2021·山东卷)光照条件下，向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示，SoBS溶液对叶片呼吸作用的影响忽略不计。(2)与未喷施SoBS溶液相比，喷施100mg·L－1SoBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度______(填“高”或“低”)，据表分析，原因是______________________________________________________________低对点训练---光呼吸14.(2021·山东卷)光照条件下，向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示，SoBS溶液对叶片呼吸作用的影响忽略不计。（3）光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在________mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。100～300对点训练---光呼吸

叶绿体基质

对点训练---光呼吸

较高甲醇通过抑制乙醇酸氧化酶的活性来抑制光呼吸对点训练---光呼吸

微专突破---光抑制光抑制过程图解正常在夏季，中午太阳直射的时候，光合作用的效