光合作用二輪復(fù)習(xí)——逆境下幾種植物的代謝途徑光合作用二輪微專題4個——逆境微專題一光合作用二輪復(fù)習(xí)科學(xué)史中的7個探究點(diǎn)微專題二原因類解題技巧：因果搭橋法微專題三逆境下幾種植物的代謝途徑微專題四提高作物產(chǎn)量的措施與技術(shù)科學(xué)探究科學(xué)思維生命觀念社會責(zé)任01光呼吸干旱、炎熱條件下，植物會出現(xiàn)部分氣孔關(guān)閉適應(yīng)現(xiàn)象，長期會導(dǎo)致植物體內(nèi)CO2減少，O2增加。植物體內(nèi)有一種酶——Rubisco酶，進(jìn)行光呼吸代謝途徑。01光呼吸RuBP(C5)羧化加氧酶植物的綠色細(xì)胞依賴光照，吸收O2和放出CO2的過程，被稱為光呼吸。光呼吸過程也稱C2循環(huán)。01光呼吸1.光呼吸的發(fā)現(xiàn)1955年科學(xué)家德柯爾測定煙草光合速率時發(fā)現(xiàn):正在進(jìn)行光合作用的煙草葉片在光照停止后的很短時間內(nèi)，二氧化碳的釋放量會急劇增高，這種現(xiàn)象稱為“二氧化碳的猝發(fā)”1920年，生物化學(xué)家瓦布格發(fā)現(xiàn)：較高氧氣濃度可以抑制小球藻的光合作用，人們把氧對光合作用的抑制現(xiàn)象稱為“瓦布格效應(yīng)”。較高濃度O2會抑制光合作用停止光照后CO2釋放量急劇增加①A表示光下凈光合速率。②B和C表示光下時植物呼吸速率。③B表示無論是光下還是暗處都可進(jìn)行的呼吸速率。④C表示只有光下才有的呼吸速率。即光呼吸現(xiàn)象。01光呼吸停止光照后CO2釋放量急劇增加卡爾文循環(huán)中CO2固定的(Rubisco)具有兩面性(或雙功能)，Rubisco即RuBP(C5)羧化加氧酶高CO2濃度、低O2時，C5進(jìn)行羧化C5+O2C2+C3Rubisco卡爾文循環(huán)高O2濃度、低CO2時，C5進(jìn)行加氧光呼吸C5+CO22C3Rubisco卡爾文循環(huán)01光呼吸2.光呼吸產(chǎn)生的原因01光呼吸C52C3C3C2+線粒體CO2卡爾文循環(huán)糖高CO2高O22.光呼吸產(chǎn)生的原因葉綠體過氧化物酶體線粒體01光呼吸3.光呼吸場所01光呼吸4.光呼吸與細(xì)胞呼吸的比較比較項(xiàng)目光呼吸細(xì)胞呼吸底物C2化合物糖類等有機(jī)物發(fā)生部位葉綠體、線粒體等細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體反應(yīng)條件光照光照或黑暗都可以能量消耗能量產(chǎn)生能量共同點(diǎn)消耗O2、釋放CO201光呼吸5.光呼吸的危害RuBP(C5)羧化加氧酶①如果在較強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，使得C5氧化分解加強(qiáng)，一部分碳(1/4)以CO2的形式散失，從而減少了光合產(chǎn)物的形成和積累。②光呼吸過程中消耗了ATP和還原氫，即造成了能量的損耗。散失光合產(chǎn)物減少能量的損耗01光呼吸6.光呼吸的意義RuBP(C5)羧化加氧酶防止ATP和NADPH積累保護(hù)葉綠體①防止強(qiáng)光對葉綠體的破壞強(qiáng)光時，光反應(yīng)速率大于暗反應(yīng)速率，葉肉細(xì)胞中會積累ATP和NADPH，這些物質(zhì)積累會產(chǎn)生自由基，自由基會損傷葉綠體；強(qiáng)光下，光呼吸加強(qiáng)，會消耗光反應(yīng)過程中積累的ATP和NADPH，從而減輕對葉綠體的傷害。01光呼吸6.光呼吸的意義RuBP(C5)羧化加氧酶1/4的碳損失消除乙醇酸的毒害3/4的碳用于光合作用②回收了3/4的碳，避免了過多的碳損失。③消除乙醇酸(C2)，避免了乙醇酸(C2)積累,使細(xì)胞免受傷害。01光呼吸5.光呼吸的危害RuBP(C5)羧化加氧酶④在干旱和高輻射脅迫下，葉片氣孔關(guān)閉或外界CO2濃度降低、CO2進(jìn)入受阻時，光呼吸釋放的CO2能被卡爾文循環(huán)再利用，以維持糖類等有機(jī)物的合成。長期處于熱帶的植物，在高溫、干燥和強(qiáng)光的條件下怎樣生長?植物體內(nèi)有一種酶——PEP羧化酶，進(jìn)行C?植物代謝途徑。C4植物代謝途徑02C4植物代謝途徑玉米的葉肉細(xì)胞含有有類囊體的葉綠體,維管束鞘細(xì)胞含葉綠體結(jié)構(gòu)不完整（無類囊體）。在其進(jìn)行光合作用時，CO2中的碳首先轉(zhuǎn)移到有機(jī)物C4中,該過程稱為C4途徑。C4在維管束鞘細(xì)胞中再釋放出CO2，參與卡爾文循環(huán)。具體過程如圖所示，其中PEP羧化酶對CO2的親和力遠(yuǎn)大于Rubisco。像玉米這樣具有C4途徑的植物稱為C4植物,不具有C4途徑的植物稱為C3植物。常見C4植物有玉米、甘蔗、高粱、莧菜等。02C4植物代謝途徑玉米的維管束鞘細(xì)胞和葉肉細(xì)胞緊密排列C4途徑中的PEP羧化酶對CO2具有很強(qiáng)的親和力，可以促使PEP把大氣中含量很低的CO2以C4的形式固定下來，并且使C4集中到維管束鞘細(xì)胞內(nèi)的葉綠體中，供維管束鞘細(xì)胞內(nèi)葉綠體中的C3途徑利用?？茖W(xué)家把C4植物的這種獨(dú)特作用，形象地比喻成“二氧化碳泵”。同C3植物相比，C4植物大大提高了固定CO2的能力。在高溫、光照強(qiáng)烈和干旱的條件下，綠色植物的氣孔關(guān)閉。這時，C4植物能夠利用葉片內(nèi)細(xì)胞間隙中含量很低的CO2進(jìn)行光合作用。02C4植物代謝途徑1.C4植物的C4途徑的作用是什么?2.C4植物葉片中只有維管束鞘細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)淀粉粒，葉肉細(xì)胞沒有淀粉粒，而C3植物正好相反，原因是什么?C4植物光合作用中淀粉的合成只在維管束鞘細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行。02C4植物代謝途徑例：玉米是C4植物，通過C4途徑固定CO2；水稻為C3植物，通過C3途徑固定CO2。在玉米葉維管束的周圍有兩層細(xì)胞，內(nèi)層細(xì)胞是鞘細(xì)胞，葉綠體中幾乎無基粒；外層為葉肉細(xì)胞，葉綠體中有發(fā)達(dá)的基粒。甲圖是C3、C4途徑示意圖，乙圖為玉米在有光和黑暗條件下的CO2吸收速率?；卮鹣铝袉栴}：(1)玉米葉片中光反應(yīng)的場所是__________________。(2)與C3途徑相比，C4途徑的特點(diǎn)有_________(答出2點(diǎn))。(3)在暗期,玉米吸收的CO2并不能轉(zhuǎn)化為糖類等光合產(chǎn)物,原因是____。

葉肉細(xì)胞的葉綠體基粒(類囊體薄膜)上能富集CO2、消耗ATP、由C4運(yùn)載CO2、需要PEP羧化酶；暗期不進(jìn)行光反應(yīng)，缺少NADPH及ATP處于沙漠等干旱地區(qū)的條件下，植物怎樣生長?氣孔夜間開放，白天關(guān)閉，進(jìn)行CAM植物代謝途徑。CAM途徑03CAM途徑CAM途徑C3途徑C4途徑03CAM途徑CAM途徑C3途徑C4途徑常見C3植物有大麥、小麥、大豆、水稻、馬鈴薯等C4植物通常生長在強(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。夜間吸收CO2固定在蘋果酸(C4)中,白天分解釋放參與光合。常見的CAM植物有菠蘿、蘆薈、蘭花、百合、仙人掌等。特征C3植物C4植物CAM植物植物類型典型溫帶植物典型熱帶或亞熱帶植物典型干旱地區(qū)植物主要CO2固定酶RubiscoPEP羧化酶RubiscoPEP羧化酶RubiscoCO2

固定的時間白天和夜晚發(fā)生CO2固定的細(xì)胞葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞葉肉細(xì)胞卡爾文循環(huán)的場所葉肉細(xì)胞