第三單元　專題突破2　不同生物固定二氧化碳的方式比較-2025年高中生物大一輪復(fù)習(xí)

專題突破2不同生物固定二氧化碳的方式比較課標(biāo)要求說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能?？记榉治霾煌锕潭ǘ趸嫉姆绞奖容^2023·湖南·T172021·遼寧·T222021·天津·T152021·全國(guó)乙·T29典例示范某研究小組在研究小麥、玉米和蘆薈的光合作用時(shí)，分別測(cè)得三種植物一晝夜CO2吸收速率的變化量，結(jié)果如圖1：(1)圖1中小麥在10～12h光合作用速率下降的原因是_____________________________。(2)據(jù)圖1判斷蘆薈在10～16h光合作用速率________(填“是”或“不是”)0。(3)小麥進(jìn)行暗反應(yīng)時(shí)，CO2被C5固定后，形成C3，但科學(xué)家在研究玉米等原產(chǎn)在熱帶地區(qū)綠色植物的光合作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，這類植物固定CO2時(shí)，CO2中的碳首先轉(zhuǎn)移到含有四個(gè)碳原子的有機(jī)物(C4)中，然后才轉(zhuǎn)移到C3中，科學(xué)家將這類植物叫作C4植物，將其特有的固定CO2的途徑叫作C4途徑；此類作物沒有“光合午休”的現(xiàn)象。而像小麥等僅有C3參與CO2固定的植物叫作C3植物，將其固定CO2的途徑叫作C3途徑。若用14C標(biāo)記大氣中的CO2，則小麥植株中14C的轉(zhuǎn)移途徑為________________________；玉米植株中14C的轉(zhuǎn)移途徑為____________________________________________________。(4)請(qǐng)據(jù)圖2比較C3、C4植物的結(jié)構(gòu)并完善表格。細(xì)胞類別C3植物C4植物維管束形態(tài)?、賍_______鞘細(xì)胞葉綠體無有，但無基粒或基粒發(fā)育不良葉肉細(xì)胞排列柵欄組織、海綿組織部分葉肉細(xì)胞與維管束鞘細(xì)胞形成“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)葉綠體②________有，但不能進(jìn)行暗反應(yīng)(5)C3途徑的CO2固定是通過Rubisco來實(shí)現(xiàn)的；C4途徑的CO2固定是通過PEP羧化酶催化完成的，PEP羧化酶催化CO2連接到PEP上，形成四碳酸。這兩種酶對(duì)CO2的親和力不同，PEP羧化酶對(duì)CO2的親和力比Rubisco高出60多倍，有利于玉米等植物在葉肉細(xì)胞中把大氣中含量很低的CO2以C4的形式固定下來，形成C4后進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞并釋放CO2，PEP羧化酶被形象地稱為“CO2泵”。①請(qǐng)解釋玉米在10～12h光合作用速率不降反升的原因：___________________________。②強(qiáng)光下，可產(chǎn)生更多的NADPH和ATP，以滿足C4植物C4途徑對(duì)ATP的額外需求。③維管束鞘細(xì)胞中的光合產(chǎn)物可就近運(yùn)入維管束，從而避免了光合產(chǎn)物累積對(duì)光合作用可能產(chǎn)生的抑制作用。(6)生長(zhǎng)在干旱地區(qū)的植物如蘆薈、仙人掌等多肉植物，具有一種光合固定CO2的附加途徑——CAM途徑，具有CAM途徑的植物被稱為CAM植物。據(jù)圖3判斷：夜晚，植物______(填“能”或“不能”)進(jìn)行卡爾文循環(huán)。白天，植物進(jìn)行光合作用的CO2來源是___________。歸納總結(jié)C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比較(1)比較C4植物、CAM植物固定CO2的方式相同點(diǎn)：都對(duì)CO2進(jìn)行了兩次固定；不同點(diǎn)：C4植物兩次固定CO2在空間上錯(cuò)開；CAM植物兩次固定CO2在時(shí)間上錯(cuò)開。(2)比較C3、C4、CAM途徑C3途徑是碳同化的基本途徑，C4途徑和CAM途徑都只起固定CO2的作用，最終還是通過C3途徑合成有機(jī)物。對(duì)點(diǎn)精練1．(2024·合肥高三期末)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2．(2024·鹽城高三模擬)某些植物有如圖所示CO2濃縮機(jī)制。在葉肉細(xì)胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可將HCOeq\o\al(－,3)轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，該有機(jī)物經(jīng)過一系列的變化，最終進(jìn)入相鄰的維管束鞘細(xì)胞釋放CO2，提高了Rubisco(固定CO2的酶)附近的CO2濃度。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．推測(cè)PEPC對(duì)無機(jī)碳的親和力高于RubiscoB．具有圖示CO2濃縮機(jī)制的植物具有較低的CO2補(bǔ)償點(diǎn)C．為卡爾文循環(huán)提供能量的是腺苷三磷酸D．圖中植物無機(jī)碳的固定場(chǎng)所為葉肉細(xì)胞的葉綠體和維管束鞘細(xì)胞的葉綠體3．(2021·天津，15)Rubisco是光合作用過程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2與C5結(jié)合，形成C3和C2，導(dǎo)致光合效率下降。CO2與O2競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合Rubisco的同一活性位點(diǎn)，因此提高CO2濃度可以提高光合效率。(1)藍(lán)細(xì)菌具有CO2濃縮機(jī)制，如下圖所示。注：羧化體具有蛋白質(zhì)外殼，可限制氣體擴(kuò)散。據(jù)圖分析，CO2依次以________和________方式通過細(xì)胞膜和光合片層膜。藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，從而通過促進(jìn)__________和抑制____________提高光合效率。(2)向煙草內(nèi)轉(zhuǎn)入藍(lán)細(xì)菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍(lán)細(xì)菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，應(yīng)能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞的______中觀察到羧化體。(3)研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因煙草的光合速率并未提高。若再轉(zhuǎn)入HCOeq\o\al(－,3)和CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因并成功表達(dá)和發(fā)揮作用，理論上該轉(zhuǎn)基因植株暗反應(yīng)水平應(yīng)________，光反應(yīng)水平應(yīng)________，從而提高光合速率。1．(2021·全國(guó)乙，29節(jié)選)生活在干旱地區(qū)的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收CO2，吸收的CO2通過生成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲(chǔ)存的蘋果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用。若以pH作為檢測(cè)指標(biāo)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式。_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果)2．玉米具有特殊的CO2濃縮機(jī)制，在葉肉細(xì)胞中磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)可在PEPC的作用下和CO2結(jié)合生成草酰乙酸(OAA)，OAA經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化最后進(jìn)入相鄰維管束鞘細(xì)胞釋放出CO2，提高了葉肉細(xì)胞內(nèi)Rubisco周圍的CO2濃度。研究表明，水稻沒有上述CO2濃縮機(jī)制，由此推斷玉米抵抗干旱的能力________(填“強(qiáng)于”或“弱于”)水稻，判斷的依據(jù)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。已知PEPC與無機(jī)碳的結(jié)合力遠(yuǎn)大于Rubisco，據(jù)此可以推測(cè)，夏天玉米可能不存在“光合午休”現(xiàn)象，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________。3．玉米的葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞間具有大量胞間連絲，意義是________________。4．光合細(xì)胞可在光照下吸收O2釋放CO2，稱為光呼吸。存在光呼吸現(xiàn)象的根本原因在于Rubisc