最新人教版高中生物（必修一）同步課件微專題三C3、C4、CAM植物及光呼吸一、C3、C4和CAM植物自然界中的綠色植物根據(jù)光合作用暗反應(yīng)過(guò)程中CO2的固定途徑不同可以分為C3、C4和CAM三種類型。1.C3途徑：也稱卡爾文循環(huán)[固定CO2的初產(chǎn)物是三碳化合物(C3)]，整個(gè)循環(huán)由RuBP(C5)與CO2的羧化開(kāi)始到RuBP(C5)再生結(jié)束，在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行，可合成蔗糖、淀粉等多種有機(jī)物。常見(jiàn)的C3植物有大麥、小麥、大豆、水稻、馬鈴薯等。2.C4途徑：[固定CO2的初產(chǎn)物是四碳化合物(C4)]研究玉米的葉片結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，玉米的維管束鞘細(xì)胞和葉肉細(xì)胞緊密排列(如圖1)。葉肉細(xì)胞中的葉綠體有類囊體能進(jìn)行光反應(yīng)，同時(shí)，CO2被整合到C4化合物中，隨后C4化合物進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞，在維管束鞘細(xì)胞中，C4化合物釋放出的CO2參與卡爾文循環(huán)，進(jìn)而生成有機(jī)物(如圖2)。PEP羧化酶被形象地稱為“CO2泵”，它對(duì)CO2的親和力約是Rubisco的60倍，所以C4植物能利用葉肉細(xì)胞間隙含量很低的CO2進(jìn)行光合作用，反應(yīng)的空間分離導(dǎo)致維管束鞘細(xì)胞中CO2濃度比葉肉細(xì)胞增加10倍，從而確保在CO2受限的條件下進(jìn)行高效的碳固定。C4植物通常生長(zhǎng)在強(qiáng)光環(huán)境中，光合作用速率在所有植物中最高，如玉米、甘蔗、高粱等。3.CAM途徑：在CAM植物中，碳捕獲和固定的反應(yīng)在時(shí)間上是分離的。首先，在晚上(此時(shí)蒸騰速率低)捕獲CO2，然后轉(zhuǎn)變成蘋果酸存儲(chǔ)在液泡中。到了白天，氣孔關(guān)閉，蘋果酸脫羧，使得葉綠體中Rubisco周圍CO2濃度升高(如圖3)。大量的蘋果酸存儲(chǔ)需要更大的液泡和細(xì)胞，因此CAM植物一般具有肉質(zhì)的莖葉。歸納總結(jié)C3植物、C4植物和CAM植物的比較歸納總結(jié)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(guò)C3 途徑合成有機(jī)物。例1　下列有關(guān)C3植物和C4植物代謝和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的敘述，正確的是A.C3植物多為陰生植物，C4植物多為陽(yáng)生植物B.在進(jìn)行光合作用時(shí)，C3植物和C4植物將CO2中的C分別首先轉(zhuǎn)移到C3和 C4中C.C3植物的葉肉細(xì)胞具有正常葉綠體，C4植物的葉肉細(xì)胞具有無(wú)基粒的 葉綠體D.C4植物的維管束鞘外有“花環(huán)型”的兩圈細(xì)胞√例2　原本生活在干旱地區(qū)的多肉植物，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)其CO2固定過(guò)程非常特殊，被稱為景天酸代謝途徑。其光合作用產(chǎn)生的中間產(chǎn)物蘋果酸在CO2的固定和利用過(guò)程中起到重要作用，過(guò)程如圖所示。據(jù)圖分析，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.進(jìn)行景天酸代謝的植物白天進(jìn)行光反應(yīng)，積累ATP和NADPH，晚上進(jìn)行暗反應(yīng)合 成有機(jī)物B.圖示的代謝方式可以有效地避免植物蒸騰過(guò)度導(dǎo)致脫水，從而使該類植物適應(yīng)干 旱環(huán)境C.與常見(jiàn)的C3代謝途徑植物相比，夜間更適于放置在室內(nèi)的是景天酸代謝途徑植物D.多肉植物在其原生地環(huán)境中，其液泡中的pH會(huì)呈現(xiàn)白天升高晚上降低的周期性變化√二、光呼吸光呼吸是所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞(該處“細(xì)胞”包括原核生物和真核生物，但并非所有這些細(xì)胞都能進(jìn)行完整的光呼吸)在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個(gè)生化過(guò)程。該過(guò)程以光合作用的中間產(chǎn)物為底物，吸收氧、釋放二氧化碳。1.光呼吸的起因(1)植物體為什么會(huì)發(fā)生光呼吸呢？主要原因是在生物體的進(jìn)化過(guò)程中產(chǎn)生了一種具有雙功能的酶，該酶叫作RuBP羧化/加氧酶，可以縮寫為Rubisco。(2)二氧化碳和氧氣競(jìng)爭(zhēng)性地與Rubisco結(jié)合，當(dāng)二氧化碳濃度高時(shí)，Rubisco催化RuBP與二氧化碳形成兩分子C3進(jìn)行卡爾文循環(huán)；當(dāng)氧氣濃度高時(shí)，Rubisco催化RuBP與氧氣形成1分子C3和1分子磷酸乙醇酸(C2)，其中C3進(jìn)入卡爾文循環(huán)，而磷酸乙醇酸脫去磷酸基團(tuán)形成乙醇酸，乙醇酸就離開(kāi)葉綠體，走上了光呼吸的征途，這條路艱難而曲折，有害也有利?；具^(guò)程如圖所示。(3)由圖可見(jiàn)，光呼吸和光合作用的關(guān)系密切，它們之間的關(guān)系可以作一形象的理解：糖工廠內(nèi)(進(jìn)行光合作用的細(xì)胞，特別是植物)的葡萄糖生產(chǎn)線(光合作用)因一部機(jī)器(Rubisco)構(gòu)造不完善，一部分原材料(C5)不斷被錯(cuò)誤加工，產(chǎn)出次品(磷酸乙醇酸)，雖然有一補(bǔ)救措施，可將次品重加工并再次投入生產(chǎn)線，但是整個(gè)過(guò)程卻是非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。這個(gè)錯(cuò)誤加工和補(bǔ)救的過(guò)程就是光呼吸。2.光呼吸的危害如果在較強(qiáng)光照下，光呼吸加強(qiáng)，使得C5氧化分解加強(qiáng)，一部分碳以CO2的形式散失，從而減少了光合產(chǎn)物的形成和積累。其次，光呼吸過(guò)程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的損耗。3.光呼吸的意義其實(shí)光呼吸和卡爾文循環(huán)是一種動(dòng)態(tài)平衡，適當(dāng)?shù)墓夂粑鼘?duì)植物體有一定積極意義，這也許是進(jìn)化過(guò)程中形成光呼吸的原因。光呼吸的主要生理意義如下：(1)回收碳元素。2分子的C2形成1分子的C3和1分子的CO2，那1分子C3通過(guò)光呼吸過(guò)程又返回到卡爾文循環(huán)中，不至于全部流失掉。即通過(guò)光呼吸回收了3/4的碳元素。(2)防止強(qiáng)光對(duì)葉綠體的破壞。在干旱天氣和過(guò)強(qiáng)光照下，由于光反應(yīng)速率大于暗反應(yīng)速率，因此，葉肉細(xì)胞中會(huì)積累ATP和NADPH，這些物質(zhì)積累會(huì)產(chǎn)生自由基，尤其是超氧陰離子，這些自由基能損傷葉綠體，而強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，會(huì)消耗光反應(yīng)過(guò)程中積累的ATP和NADPH，從而減輕對(duì)葉綠體的傷害。當(dāng)然植物體還有很多避免強(qiáng)光下?lián)p傷葉綠體的機(jī)制，光呼吸算是其中之一。(3)消除乙醇酸對(duì)細(xì)胞的毒害。歸納總結(jié)光呼吸與暗呼吸的比較例3　植物葉肉細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)中有R酶，既能與CO2結(jié)合，催化CO2與C5反應(yīng)生成C3，也能與O2結(jié)合，催化C5的分解。CO2和O2在與R酶結(jié)合時(shí)具有競(jìng)爭(zhēng)性相互抑制(凈光合速率＝光合作用產(chǎn)生有機(jī)物總量－細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物總量)。下列分析正確的是A.植物葉肉細(xì)胞內(nèi)CO2的固定發(fā)生在葉綠體內(nèi)膜上B.R酶催化CO2與C5反應(yīng)時(shí)需要NADPH和ATPC.增大CO2濃度后，植物葉肉細(xì)胞內(nèi)的C3/C5的值增大D.增大O2/CO2的值，有利于提高植物的凈光合速率√例4　Rubisco是綠色植物光合作用過(guò)程中的關(guān)鍵酶，當(dāng)CO2濃度較高時(shí)，該酶催化CO2與C5反應(yīng)進(jìn)行光合作用。當(dāng)O2濃度較高時(shí)，該酶催化C5與O2反應(yīng)，最后在線粒體內(nèi)生成CO2，植物這種在光下吸收O2產(chǎn)生CO2的現(xiàn)象稱為光呼吸。下列敘述錯(cuò)誤的是A.綠色植物進(jìn)行光呼吸的場(chǎng)所有葉綠體基質(zhì)和線粒體B.植物光呼吸的進(jìn)行導(dǎo)致光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物減少C.光合作用過(guò)程中，CO2和C5反應(yīng)需要消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的能量D.植物細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2的場(chǎng)所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或線粒體基質(zhì)√1.下列關(guān)于高粱和玉米葉的結(jié)構(gòu)及其光合作用過(guò)程的敘述，正確的是①圍繞著維管束鞘的葉肉細(xì)胞排列疏松?、谌~肉細(xì)胞的葉綠體有正常的基?！、跱ADPH儲(chǔ)存了能量，并具有還原性　④CO2中的C首先轉(zhuǎn)移到C4中，然后才轉(zhuǎn)移到C3中　⑤光能轉(zhuǎn)化為電能時(shí)，電子的最終受體是ATP和NADP＋A.①③⑤ B.②③④ C.②④⑤ D.①②③√12345跟蹤訓(xùn)練612345跟蹤訓(xùn)練62.景天酸代謝(CAM)途徑屬于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚氣孔開(kāi)放，通過(guò)一系列反應(yīng)將CO2固定于蘋果酸，并儲(chǔ)存在液泡中(如圖甲)；白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸運(yùn)出液泡后放出CO2，供葉綠體的暗反應(yīng)(如圖乙)。跟蹤訓(xùn)練6下列關(guān)于這類植物的敘述，錯(cuò)誤的是A.在夜晚，葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器 只有線粒體B.景天酸代謝(CAM)途徑的出現(xiàn)，可能與 植物適應(yīng)干旱條件有關(guān)C.給植物提供14C標(biāo)記的14CO2,14C可以出現(xiàn)在OAA、蘋果酸、C3和有機(jī)物中D.若上午某一時(shí)刻，突然降低外界CO2濃度，葉肉細(xì)胞中C3的含量短時(shí) 間內(nèi)會(huì)降低√跟蹤訓(xùn)練6跟蹤訓(xùn)練63.如圖為植物體內(nèi)發(fā)生的光合作用和光呼吸的示意圖，下列相關(guān)敘述正確的是A.光合作用過(guò)程中CO2在葉綠體類囊 體薄膜上被利用B.農(nóng)業(yè)上，控制好大棚中O2和CO2含 量有利于農(nóng)作物增產(chǎn)C.在高O2含量的環(huán)境中，植物不能進(jìn)行光合作用D.將植物突然置于黑暗環(huán)境中，葉綠體中C5與C3間的轉(zhuǎn)化不受影響√12345跟蹤訓(xùn)練612345跟蹤訓(xùn)練612345跟蹤訓(xùn)練64.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(shuō)法不正確的是12345跟蹤訓(xùn)練6A.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(guò)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√12345跟蹤訓(xùn)練612345跟蹤訓(xùn)練612345跟蹤訓(xùn)練5.光照條件下，給C3植物和C4植物葉片提供14CO2，然后檢測(cè)葉片中的14C。下列有關(guān)檢測(cè)結(jié)果的敘述，錯(cuò)誤的是A.從C3植物的淀粉和C4植物的葡萄糖中可檢測(cè)到14CB.從C3植物和C4植物呼吸過(guò)程產(chǎn)生的中間產(chǎn)物中可檢測(cè)到14CC.隨光照強(qiáng)度增加，從C4植物葉片中可檢測(cè)到含14C的C4大量積累D.在C3植物葉肉組織和C4植物葉維管束鞘細(xì)胞的C3中可檢測(cè)到14C6√跟蹤訓(xùn)練6.(2024·太原高一期末)根據(jù)光合作用中植物固定CO2的方式，可將植物分為C3植物和C4植物等類型。一些C4植物的葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞都含有葉綠體，但后者的葉綠體缺乏基粒，兩類細(xì)胞之間有大量的胞間連絲。葉肉細(xì)胞含磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)，該酶具有高CO2親和力，可在低濃度CO2條件下高效固定CO2。 圖甲是C3、C4途徑示意圖，圖乙表示C4植物光合作用的部分反應(yīng)過(guò)程。據(jù)圖回答下列問(wèn)題：123456跟蹤訓(xùn)練(1)C4的還原需要的 NADPH來(lái)自葉肉細(xì)胞中葉綠體的____________(填場(chǎng)所)，NADPH在暗反應(yīng)中的作用是________________________。(2)結(jié)合圖甲分析，與C3途徑相比，C4途徑的特點(diǎn)有________________________(答出2 點(diǎn))。類囊體薄膜提供能量并作為還原劑能富集CO2、需要PEPC等123456跟蹤訓(xùn)練(3)據(jù)圖乙分析，結(jié)構(gòu)P為_(kāi)_________，葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞間具有大量該結(jié)構(gòu)的意義主要是___________________。123456胞間連絲提高物質(zhì)運(yùn)輸效率跟蹤訓(xùn)練(4)已知高溫、高光強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度減小，結(jié)合圖甲、乙分析，在高溫、高光強(qiáng)這種環(huán)境中，更適合生存的是________(填“C3 植物”或“C4植物”)，判斷依據(jù)是_____________________________________________。123456C4植物 C4植物能夠利用低濃度的CO2高效地進(jìn)行光合作用

英語(yǔ)朗讀寶
相關(guān)資料 更多
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，請(qǐng)掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費(fèi)推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)，申請(qǐng) 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細(xì)胞》電子課本

章節(jié)綜合與測(cè)試

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修1《分子與細(xì)胞》

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學(xué)案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來(lái)到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬(wàn)優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬(wàn)優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬(wàn)教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊(cè)
qrcode
二維碼已過(guò)期
刷新

微信掃碼，快速注冊(cè)

手機(jī)號(hào)注冊(cè)
手機(jī)號(hào)碼

手機(jī)號(hào)格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符，數(shù)字、字母或符號(hào)

注冊(cè)即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊(cè)協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊(cè)
手機(jī)號(hào)注冊(cè)
微信注冊(cè)

注冊(cè)成功

返回
頂部