2026届高三生物二轮复习课件+C4植物、CAM植物

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C4植物、CAM植物专题5细胞呼吸与光合作用一、C3植物的光合作用过程C3植物的光合作用过程C3植物的叶片结构一、C3植物的光合作用过程C3植物的光合作用过程场所：叶肉细胞的叶绿体过程：光反应+暗反应CO2固定途径：CO2+C5(RUBP)———→2C3类群：大多数树木、烟草、粮食类植物等，多生长于暖湿条件下在高温晴朗白天有无光合午休？有Rubisco→部分气孔关闭，CO2吸收不足，Rubisco对CO2的亲和力弱C3途径二、C4植物的CO2浓缩机制C4植物的生存环境：主要生活在_____________________的热带地区，白天气孔开放时间

。2.C4植物的叶片结构：干旱、高温、高光强短花环形结构外圈：叶肉细胞内圈：维管束鞘细胞有基粒，无Rubisco无基粒，有Rubisco二、C4植物的CO2浓缩机制3.C4植物的CO2浓缩机制的过程叶肉细胞内的

作为CO2受体，在

的催化作用下，与环境中吸收的CO2结合，首先固定在

中；草酰乙酸转化为苹果酸,然后被运输到

中脱羧,放出的CO2在

催化下再与

反应生成

。PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)

PEP羧化酶C4(草酰乙酸)维管束鞘细胞RubiscoC5C3二、C4植物的CO2浓缩机制3.C4植物的CO2浓缩机制的意义(1)PEP羧化酶与CO2的亲和力

，可以固定

的CO2;(2)PEP羧化酶起到“CO2泵”的作用,把CO2“泵”进

中,使Rubisco羧化部位的CO2浓度_____，从而减少光呼吸,因而C4植物在强光下具有比C3植物更高的光合速率。(3)维管束鞘细胞中的光合产物可就近运入

,从而避免了光合产物累积对光合作用可能产生的

作用高低浓度维管束鞘细胞升高维管束抑制二、C4植物的CO2浓缩机制【思考1】C4植物光合作用的场所？光反应：CO2固定：（CH2O)生成：

叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜叶肉细胞的细胞质基质维管束鞘细胞的叶绿体基质维管束鞘细胞的叶绿体基质二、C4植物的CO2浓缩机制【思考2】用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为？

CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)二、C4植物的CO2浓缩机制【思考3】C4植物有无“光合午休”？为什么？

无。PEP羧化酶对CO2的亲和力高，叶片部分气孔关闭时C4植物可以利用低浓度CO2进行光合作用。二、C4植物的CO2浓缩机制【思考4】在干旱环境中，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？

干旱环境中，气孔开度减小，植物吸收CO2减少；C4植物的CO2补偿点低于C3植物，在低浓度CO2下C4植物就可以进行光合作用合成有机物，所以比C3植物生长的好。二、C4植物的CO2浓缩机制【思考5】C4植物的常见类群？

玉米、甘蔗、高粱等原产地在热带的植物。真题引领(2023·湖南，17)如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。请回答真题引领(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。3－磷酸甘油醛蔗糖(筛管/韧皮部中的筛管)韧皮部真题引领(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(答出三点即可)。高于①玉米PEPC对CO2的亲和力大，利用低浓度CO2的能力强；②维管束鞘细胞中CO2含量高、O2含量低，光呼吸弱；③玉米维管束鞘细胞的光合产物转运至输导组织的速度快。真题引领(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(答出三点即可)。①水稻的光吸收转化能力弱，产生的NADPH和ATP有限；②暗反应的酶数量和活性有限；③光合产物转运能力不强。三、CAM植物(景天科植物)具有的CO2浓缩机制1.生存环境：景天科植物(如

等)，生活在__________的环境中,气孔只有

开放，

关闭。景天、仙人掌和瓦松炎热、干旱晚上白天三、CAM植物(景天科植物)具有的CO2浓缩机制2.过程：(1)夜间：气孔开放，大气中的CO2从气孔进入，与

结合形成

，再经苹果酸脱氢酶作用还原为

，储存于

中;PEPOAA(草酰乙酸)苹果酸液泡三、CAM植物(景天科植物)具有的CO2浓缩机制2.过程：(2)白天：气孔关闭，液泡中的苹果酸进入

，经脱羧酶作用形成

，CO2进入

参与卡尔文循环形成淀粉等。CAM植物光合作用所需CO2来直接自于

。细胞质基质CO2和丙酮酸叶绿体苹果酸分解、细胞呼吸三、CAM植物(景天科植物)具有的CO2浓缩机制3.特点：①景天科植物

（有/无）光合午休现象；②如果白天适当提高环境中CO2浓度，其光合作用速率

；③夜晚该类植物______（能/不能）合成葡萄糖，原因是

。无基本不变没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH不能三、CAM植物(景天科植物)具有的CO2浓缩机制4.意义：①从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是

的结果，是对

(填“干旱”或“湿润”)环境的适应;②保障__________的正常进行；③有效避免白天旺盛的______作用造成______过多散失。干旱自然选择光合作用蒸腾水分比较暖湿条件粮食类植物、树木、烟草干旱、高温、高光强玉米、甘蔗、高粱炎热干旱景天科植物（仙人掌、瓦松等多肉植物）C4植物两次固定CO2是在空间上分开的CAM植物两次固定CO2是在时间上分开的四、蓝细菌的CO2浓缩机制注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。CO2依次以

和

方式通过细胞膜和光合片层膜;HCO3-

依次以

和

方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌通过CO2浓缩机制使羧化体中Rubisco周围的CO2浓度

，从而通过促进CO2固定进行光合作用，最终提高光合效率。自由扩散主动运输升高主动运输可能协助扩散带电离子几乎不可能以有意义的速率通过自由扩散跨膜。蓝细菌通过主动运输将细胞外的HCO3⁻积累至细胞质，形成高浓度“储备池”；羧化体内部的碳酸酐酶（CA）持续将HCO3⁻与H⁺转化为CO2，造成内部HCO3⁻

浓度低于细胞质，因此，HCO3⁻从高浓度的细胞质，通过光合片层膜（可能也需要特定的蛋白质通道或转运蛋白协助），顺浓度梯度扩散进入低浓度的羧化体内部。这个过程不直接消耗ATP，属于协助扩散。〖练习〗(2024丰台一模,3)CAM植物白天气孔关闭,夜晚气孔打开,以适应干旱环境,如图为其部分代谢途径,相关叙述不正确的是(

)A.催化过程①和过程②所需的酶不同B.卡尔文循环的场所是叶