2026届新高考生物三轮热点复习+C3、C4植物、CAM途径植物光合作用和光呼吸的分析

高中物教学课件2026届新高考生物三轮热点复习C3、C4植物、CAM途径植物光合作用和光呼吸的分析酶能降低化学反应的活化能ATP是生命活动的直接能源物质细胞呼吸分解有机物，释放能量光合作用合成有机物，储存能量课标大单元概念大概念重要概念次位概念细胞的生存需要能量和营养物质细胞的功能绝大多数基于在细胞特定区域进行的化学反应酶的本质和作用生物学事实酶具有高效性、专一性酶的作用条件较温和ATP的结构与功能ATP的合成和利用细胞呼吸的类型和过程细胞呼吸的原理和应用捕获光能的色素和结构光合作用的原理光合作用的应用考点一：C3、C4植物、CAM途径植物光合作用C3、C4植物、CAM途径植物和光呼吸的分析目录考点二：光呼吸的分析重温高考

真题演练C3、C4植物、CAM途径植物光合作用

考点一考点情境绿色植物通过光合作用将CO2固定并合成有机物，根据固定CO2的途径不同，可将植物主要分为C3植物，C4植物和CAM植物，它们的部分特性如表所示。分类C3植物C4植物CAM植物CO2固定途径C3途径叶肉细胞中相关酶作用下催化CO2生成C4，C4被运到维管束鞘细胞后生成CO2)晚上气孔打开吸收CO2生成苹果酸储存在液泡，白天气孔关闭苹果酸释放CO2完成暗反应）1.C3植物对于水稻、小麦等大多数绿色植物，进入叶肉细胞的CO2与

反应，固定产生的第一个产物为

，因而将此类植物称为C3植物，其进行的固定途径称为

。C5C3了解C3、C4植物光合作用特点任务1C3途径例：水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物。关键能力(1)C4植物叶肉细胞的叶绿体和维管束鞘细胞的叶绿体共同完成CO2的固定。1.C4植物(2)在高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物的气孔大量关闭。这时，C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用。关键能力(3)进入叶肉细胞的CO2首先与

反应，固定产生的第一个产物为

,进而进入维管束鞘细胞中分解产生CO2将进入

,因而将此类植物称为C4植物,其进行的固定途径称为

。C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用。PEPC4C4途径卡尔文循环(4)例如：玉米、高粱、甘蔗都是C4植物，适于在高温、干燥和强光的条件下生长。注意其中PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于Rubisco关键能力结构

比较类型维管束鞘细胞叶肉细胞细胞大小叶绿体排列叶绿体C3植物C4植物(5)C3植物和C4植物叶片结构的比较C3植物C4植物小大不含含有排列疏松“花环状”环绕在维管束鞘细胞外含有含有关键能力【典例1】（2025·甘肃庆阳·模拟预测）高粱属于C4植物，其叶片存在内层为维管束鞘细胞、外层为叶肉细胞的“花环型”结构，叶肉细胞不能进行暗反应，但可通过C4途径初步固定CO2（酶1对CO2的亲和力极高），起到“CO2泵”的作用，把CO2“压进”维管束鞘细胞。这样可以把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来，光合作用部分过程如图所示。回答下列问题：考向突破考向突破酶1：PEP羧化酶(PEPC)；酶2：RuBP羧化酶(Rubisco)(1)图中X代表的物质是

，高粱植株体内固定CO2的场所是

。(2)据题推测，PEPC与无机碳的亲和力

（填“高于”“低于”）Rubisco。ATP和NADPH叶肉细胞叶绿体和维管束鞘细胞叶绿体高于考向突破(3)炎热夏季中午,高粱不会出现“光合午休”现象,光合速率仍较高,原因可能是

。(4)维管束鞘细胞的叶绿体通常只能进行暗反应，推测其叶绿体结构上的特点是

。分离光合色素所用的试剂是

，三高粱叶绿体含有酶1对CO2亲和力极高,能利用低浓度CO2,进行光合作用不含类囊体（或“不含基粒”）层析液考向突破三碳糖运出叶绿体，在细胞质基质中形成蔗糖，蔗糖

（填“有”或“没有”）还原性，比较稳定，以该形式运输到其他部位不会造成碳素的丢失。若夜间有三碳糖从维管束鞘细胞的叶绿体中运出，其来源最可能是

（填物质）。没有由淀粉转化而来考向突破【详解】（1）图中X是光反应产生的，参与暗反应过程，所以X是ATP和NADPH，高粱属于C4植物，从图中看出，固定CO2的物质有PEP和五碳糖，所以场所有叶肉细胞叶绿体和维管束鞘细胞叶绿体。（2）C4植物通过C4途径初步固定CO2（酶1对CO2的亲和力极高），起到“CO2泵”的作用，把CO2“压进”维管束鞘细胞，所以可以推测PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco。（3）炎热夏季中午，温度较高，部分气孔关闭，CO2供应减少，但高粱叶绿体含有的酶1对CO2的亲和力极高，能利用低浓度的CO2，进行光合作用，故不会出现“光合午休”现象。考向突破（4）类囊体薄膜是光反应场所，叶绿体基质是暗反应场所，维管束鞘细胞的叶绿体只进行暗反应，推测其叶绿体结构上的特点是可能不含类囊体（或“不含基粒”）。不同色素在层析液中溶解度不同，所以在滤纸上扩散速度不同，因此分离光合色素所用的试剂是层析液，蔗糖不是还原糖，没有还原性，夜间不能进行光合作用合成三碳糖，结合图示可知，夜间形成的三碳糖最可能由淀粉转化而来。考向突破气孔关闭，不吸收CO2,苹果酸分解释放CO2参与光合作用。考点情境起源于热带的植物，如景天科、仙人掌科、凤梨科、兰科等植物多具肉质茎、叶，叶片表面有较厚的角质层，叶肉细胞有很大的液泡，从形态结构上对高温、干旱有很强的适应性夜间：白天：气孔打开，吸收CO2并固定在苹果酸（C4）等有机酸中。此类植物具有两套羧化固定CO2的系统，这与C4植物很类似，但不同的是CAM植物没有明显的维管束鞘细胞，两类酶都存在于叶肉细胞中，是通过酶活性的昼夜调节，使羧化反应与CO2再固定分别在夜间和白天完成。了解景天科植物(CAM植物)任务21.景天科植物(CAM植物)2.光合作用CAM途径过程解读(1)景天科植物叶片表面积与体积比小、气孔开放度低,有利于

；而白天叶肉细胞紧密排列，有利于_____________________，因而这类植物能在

的环境中生存。减少蒸腾作用水分散失充分利用CO2干旱、少雨(2)夜晚，借助于

中淀粉分解产生的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),经PEPC(酶)催化固定生成草酰乙酸，最终转化为苹果酸贮存，过程②消耗的NADH最可能来源于叶肉细胞的_________过程。(3)白天，叶肉细胞光合作用消耗CO2的来源有

，通过卡尔文循环产生的丙糖磷酸迅速转化为淀粉或转运出叶绿体，其生理意义有

。

避免丙糖磷酸积累抑制光合作用（或降低叶绿体内液的渗透压）

苹果酸脱羧和细胞呼吸2.光合作用CAM途径过程解读

叶绿体基质有氧呼吸(1)白天气孔关闭，减少

作用，保持植物体内水分并分解苹果酸产生CO2进行光合作用;(2)夜晚开放气孔，吸收光合作用所需的

,使植物适应炎热干旱环境。(3)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

；而淀粉分解，最终转变成

，因此淀粉含量

；白天则相反，液泡内有机酸下降，pH

，而糖分

。2.分析CAM途径的意义蒸腾二氧化碳下降PEP增多上升下降CAM植物中CO2固定和糖的合成发生在

细胞内,但是时间

；而C4植物这些过程发生在同一时间内,但

。C3植物C4植物CAM植物3.对比分析C3、C4、CAM途径

不同

场所不同同一总结【典例2】（24-25高三上·广东·阶段练习）仙人掌、菠萝和许多肉质植物等景天科植物（CAM植物）在夜间时，大气中的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产生生后用于卡尔文循环。回答下列问题：考向突破(1)该类植物叶肉细胞白天淀粉含量和细胞液pH的变化分别是

、

，原因是

。(2)夜晚吸收的CO2没有马上用于卡尔文循环，而是先转变为苹果酸储存起来，试分析原因：

。上升增加白天苹果酸从液泡中释放出来,分解成CO2用于卡尔文循环，生成淀粉夜晚没有光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供足够的ATP和NADPH考向突破(3)这类植物特别适合在干旱地区种植，其适应性机制为：夜晚气孔开放，有利于

，白天气孔关闭，有利于

。(4)CAM植物可以通过

获得光合作用暗反应所需的CO2。苹果酸的分解和细胞呼吸从外界吸收CO2降低蒸腾作用，减少水分散失考向突破【详解】（1）白天时，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用于卡尔文循环，卡尔文循环会产生淀粉等有机物，所以淀粉含量增加。夜晚吸收CO2转化为苹果酸储存于液泡中，使液泡中的酸性物质增多，pH降低；白天苹果酸从液泡释放出来进行脱羧反应，液泡中的酸性物质减少，所以细胞液pH升高。故原因是白天苹果酸从液泡中释放出来，分解成CO2用于卡尔文循环（暗反应），生成淀粉。（2）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，故夜晚吸收的CO2没有马上用于卡尔文循环，而是先转变为苹果酸储存起来。考向突破（3）这类植物夜晚气孔开放，有利于从外界吸收CO2，这是因为干旱地区水分有限，白天气孔关闭可以降低蒸腾作用，有利于减少水分散失。（4）CAM植物可以通过苹果酸的分解和细胞呼吸获得光合作用暗反应所需的CO2。考向突破光合速率的测定方法

考点二1955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。即光呼吸现象。考点情境3.在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时:

RuBP羧化酶催化C5与CO2形成C3；CO2和水光合产物了解光呼吸过程任务31.暗反应催化CO2固定的酶(RuBP羧化酶)具有双功能性，且O2和CO2竞争Rubisco酶2.环境中CO2浓度高、O2浓度低时:O2会竞争Rubisco酶,在光的驱动下将碳水化合物氧化生成

。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

的25%～30%。过程如图所示：关键能力(1)光呼吸的不利影响：消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。(2)光呼吸的有利影响：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ATP和NADPH，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ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。(3)高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。

4.了解光呼吸的意义及危害关键能力【典例3】（2025·山西·三模）光呼吸是植物在光照条件下，Rubisco酶催化RuBP（核酮糖-1，5-二磷酸）与O2结合，消耗有机物的过程。该过程与光合作用密切相关。调控光呼吸对提高农作物产量至关重要。下图为植物叶肉细胞中卡尔文循环和光呼吸过程示意图。请回答下列问题：考向突破(1)能够为植物叶肉细胞中卡尔文循环提供CO2的生理过程有

。(2)卡尔文循环和光呼吸的共同场所是

。由图可知，RuBP的分配方向直接影响光合效率。降低光呼吸速率可促使RuBP优先参与卡尔文循环中的

过程，从而实现作物增产。(3)结合植物对逆境的响应机制，试分析干旱条件下光呼吸增强的原因是

。细胞呼吸、光呼吸叶绿体基质CO2的固定干旱条件下叶片上气孔大量关闭，CO2吸收减少，O2更容易与RuBP结合，从而使光呼吸增强考向突破(4)强光下，过剩的ATP和NADPH会产生破坏叶绿体膜的超氧阴离子自由基（O2）。推测在强光下光呼吸存在的意义是

。光呼吸可以消耗强光下过剩的ATP和NADPH，减少超氧阴离子自由基的产生，从而保护叶绿体膜考向突破【详解】（1）由图可知，光呼吸可产生CO2，另外细胞呼吸也产生CO2，二者都可以为卡尔文循环提供CO2。（2）由图可知，RuBP既参与光呼吸，又参与卡尔文循环，已知卡尔文循环的场所是叶绿体基质，因此光呼吸和卡尔文循环共同场所是叶绿体基质。RuBP的分配方向直接影响光合速率，降低光呼吸速率，可使更多的RuBP参与CO2固定过程，生成更多的C3，进而生成更多有机物，实现作物增产。（3）干旱时植物为减少水分散失，大量气孔关闭，导致叶肉细胞吸收的CO2降低，CO2与O2的比值下降，由于O2与CO2竞争性结合RuBP，Rubisco催化O2与RuBP结合的反应增多，光呼吸增强。考向突破（4）强光下，光反应产生的ATP和NADPH过剩，光呼吸可消耗这些过剩的ATP和NADPH，避免其产生过多超氧阴离子自由基破坏叶绿体膜，对叶绿体起到保护作用。考向突破重温高考•真题演练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)。O2、NADPH和ATP叶片自身呼吸作用需要消耗一部分光合产物经典真题(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【解析】

(1)光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体薄膜，光反应发生的物质变化包括水的光解以及NADPH和ATP的形成，因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、[H]和ATP。(2)叶片光合作用产物一部分用于自身呼吸消耗，其余部分被输送到植物体的储藏器官储存起来。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。(3)干旱会导致气孔开度减小，CO2吸收减少，由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物，则C4植物能够利用较低浓度的CO2，因此光合作用受影响较小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生长得好。经典真题2.(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经典真题(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)答案实验思路：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：B组液泡中的pH白天和夜晚无明显变化，A组液泡中的pH夜晚明显低于白天。经典真题【解析】

(1)白天植物的叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用过程中产生ATP的场所是叶绿体，呼吸作用过程中产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。据题干信息可知，白天储存在液泡中的苹果酸脱羧释放出CO2用于光合作用，同时叶肉细胞也进行细胞呼吸，细胞呼吸释放出来的CO2也可用于光合作用。(2)干旱的环境中，白天气孔关闭可以降低蒸腾作用，避免植物细胞过度失水；夜间气孔打开吸收CO2，通过生成苹果酸储存在液泡中，白天苹果酸脱羧释放的CO2为光合作用的进行提供原料，保证了光合作用的正常进行。经典真题(3)该实验的目的是验证植物甲在干旱环境中存在特殊的CO2固定方式，根据题干信息，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，推测苹果酸的存在会导致液泡中呈酸性，由于白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用，可判断苹果酸分解释放出CO2后液泡中酸性下降或趋于中性，因此实验中需要检测白天和夜晚叶肉细胞中液泡的pH。经典真题经典真题3.（2024·吉林·高考真题）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。经典真题光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。(1)反应①是

过程。(2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是

和

。CO2的固定细胞质基质线粒体基质(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT）得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自

和

（填生理过程）。7—10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是

。经典真题随着光照增强，光呼吸增强，转基因株系1和2