微專題一光合作用相關情境突破一、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈（2021·湖南卷）圖a為葉綠體的結構示意圖，圖b為葉綠體中某種生物膜的部分結構及光反應過程的簡化示意圖?；卮鹣铝袉栴}：(1)圖b表示圖a中的結構，膜上發(fā)生的光反應過程將水分解成O2、H＋和e－，光能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化為和ATP中活躍的化學能。若CO2濃度降低，暗反應速率減慢，葉綠體中電子受體NADP＋減少，則圖b中電子傳遞速率會（填“加快”或“減慢”）。(2)為研究葉綠體的完整性與光反應的關系，研究人員用物理、化學方法制備了4種結構完整性不同的葉綠體，在離體條件下進行實驗，用Fecy或DCIP替代NADP＋為電子受體，以相對放氧量表示光反應速率，實驗結果如表所示。項目葉綠體A：雙層膜結構完整葉綠體B：雙層膜局部受損，類囊體略有損傷實驗一：以Fecy為電子受體時的放氧量100.0167.0實驗二：以DCIP為電子受體時的放氧量100.0106.7項目葉綠體C：雙層膜瓦解，類囊體松散但未斷裂葉綠體D：所有膜結構解體破裂成顆?；蚱螌嶒炓唬阂訤ecy為電子受體時的放氧量425.1281.3實驗二：以DCIP為電子受體時的放氧量471.1109.6注：Fecy具有親水性，DCIP具有親脂性。據(jù)此分析：①葉綠體A和葉綠體B的實驗結果表明，葉綠體雙層膜對以（填“Fecy”或“DCIP”）為電子受體的光反應有明顯阻礙作用，得出該結論的推理過程是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②該實驗中，光反應速率最高的是葉綠體C，表明在無雙層膜阻礙、類囊體又松散的條件下，更有利于________________________________________________________________________________________________________________________________________________，從而提高光反應速率。③以DCIP為電子受體進行實驗，發(fā)現(xiàn)葉綠體A、B、C和D的ATP產(chǎn)生效率的相對值分別為1、0.66、0.58和0.41。結合圖b對實驗結果進行解釋：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！緦忣}關鍵】信息①：光反應發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上，即圖b表示圖a的類囊體膜，光反應過程中，色素吸收的光能最終轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中活躍的化學能，若CO2濃度降低，暗反應速率減慢，葉綠體中電子受體NADP＋減少，則圖b中的電子去路受阻，電子傳遞速率會減慢。信息②：在無雙層膜阻礙、類囊體松散的條件下，更有利于類囊體上的色素吸收、轉(zhuǎn)化光能，從而提高光反應速率，所以該實驗中，光反應速率最高的是葉綠體C。信息③：根據(jù)圖b可知，ATP的合成依賴于水光解的電子傳遞和H＋順濃度梯度通過類囊體薄膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、C、D類囊體膜的受損程度依次增大，因此ATP的產(chǎn)生效率逐漸降低?！敬鸢浮?1)類囊體膜NADPH減慢(2)①FecyFecy是親水性物質(zhì)（電子受體），葉綠體A雙層膜結構完整，F(xiàn)ecy不容易進入葉綠體參與光反應；葉綠體B雙層膜局部受損，進入葉綠體的Fecy數(shù)量增多，從而明顯提高了光反應速率。而DCIP為親脂性物質(zhì)，葉綠體雙層膜是否完整對其進入葉綠體的影響無明顯差異，光反應速率無明顯變化②類囊體膜上光合色素吸收光能、光能轉(zhuǎn)化為電能和電子傳遞③ATP合成需要類囊體膜結構完成，以便水光解的電子傳遞和H＋跨膜運輸，形成跨膜H＋濃度差；結構破壞程度越高，跨膜H＋濃度差越低，ATP合成越少光系統(tǒng)是由蛋白質(zhì)和葉綠素等光合色素組成的復合物，具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的作用，包括光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)和光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)。注：圖中虛線表示該生理過程中電子(e－)的傳遞過程。(1)光系統(tǒng)Ⅱ進行水的光解，產(chǎn)生O2、H＋和自由電子(e－)，光系統(tǒng)Ⅰ主要介導NADPH的產(chǎn)生。(2)電子(e－)經(jīng)過電子傳遞鏈參與NADPH的形成。(3)電子傳遞過程是高電勢到低電勢（光系統(tǒng)Ⅱ和光系統(tǒng)Ⅰ中的電子傳遞由于光能的作用，從而逆電勢傳遞，這是一個吸能的過程），因此，電子傳遞過程中釋放能量，PQ利用這部分能量將質(zhì)子(H＋)逆濃度從類囊體的基質(zhì)側泵入囊腔側，從而建立了質(zhì)子濃度（電化學）梯度。當然，光系統(tǒng)Ⅱ在類囊體的囊腔側進行的水的光解產(chǎn)生質(zhì)子(H＋)以及在類囊體的基質(zhì)側H＋和NADP＋形成NADPH的過程，為建立質(zhì)子濃度（電化學）梯度也有所貢獻。(4)類囊體膜對質(zhì)子是高度不通透的，因此，類囊體內(nèi)的高濃度質(zhì)子只能通過ATP合成酶順濃度梯度流出，而ATP合成酶利用質(zhì)子順濃度流出的能量來合成ATP。1.如圖表示植物葉肉細胞葉綠體的類囊體膜上發(fā)生的部分代謝過程，其中運輸H＋的載體蛋白有兩種類型，從而實現(xiàn)H＋在膜兩側間的穿梭。下列分析不正確的是()A.圖中過程產(chǎn)生了O2、ATP和NADPH等B.H＋可由葉綠體基質(zhì)進入類囊體腔，該過程屬于主動運輸，但消耗的能量不是由ATP提供的C.通過類囊體膜轉(zhuǎn)運H＋的兩種機制不相同D.據(jù)圖分析，O2產(chǎn)生后擴散到細胞外共需要穿過3層生物膜【解析】D圖示過程為光合作用的光反應階段，發(fā)生在類囊體膜上，該過程產(chǎn)生了O2、ATP和NADPH等，A正確；圖中在類囊體膜上H＋的順濃度梯度的推動下促進了ATP的合成，顯然H＋由葉綠體基質(zhì)進入類囊體腔是逆濃度梯度進行的，屬于主動運輸，B正確；通過類囊體膜轉(zhuǎn)運H＋的兩種機制不相同，H＋進入類囊體腔是逆濃度進入的，屬于主動運輸，而從類囊體腔轉(zhuǎn)運出去是通過協(xié)助擴散完成的，C正確；O2在類囊體腔中產(chǎn)生，首先需要穿過類囊體膜達到葉綠體基質(zhì)中，再穿過葉綠體的兩層膜結構到達細胞質(zhì)基質(zhì)中，再穿過細胞膜到達細胞外，該過程穿過了4層生物膜，D錯誤。2.（2024·江蘇三模）光合作用被稱為“地球上最重要的化學反應”。光反應過程中光合電子傳遞鏈主要由幾大復合體組成，包括光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)、細胞色素復合體(Cb6/f)、光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)等。有些植物在強光下產(chǎn)生電子過多導致活性氧積累，細胞內(nèi)活性氧積累會加快細胞凋亡引發(fā)萎黃病。研究人員利用擬南芥對光合電子傳遞進行了有關研究?；卮鹣铝袉栴}：(1)光合作用的光反應發(fā)生在上，光系統(tǒng)是由其上的蛋白與光合色素結合形成的，具有功能。(2)光反應中的電子傳遞包括線性電子傳遞和環(huán)式電子傳遞。線性電子傳遞中，電子經(jīng)PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最終產(chǎn)生NADPH和ATP；環(huán)式電子傳遞中，電子在PSⅠ和Cb6/f間循環(huán)，僅產(chǎn)生ATP不產(chǎn)生NADPH。Cb6/f復合體位于PSⅡ和PSⅠ之間，同時參與線性電子傳遞和環(huán)式電子傳遞（圖1）。注：→表示線性電子傳遞，表示環(huán)式電子傳遞，·表示電子。①在光照條件下，光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)吸收光能產(chǎn)生高勢能電子，PSⅡ中部分葉綠素a失去電子轉(zhuǎn)化為強氧化劑從中奪取電子釋放O2。②光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)吸收光能產(chǎn)生強還原劑，使還原，其在暗反應中的作用是；PSⅡ產(chǎn)生的電子和PSⅠ產(chǎn)生的部分電子經(jīng)過Cb6/f復合體傳遞進入PSⅠ，在電子傳遞過程的同時形成跨膜的質(zhì)子動力勢，用于的合成，同時維持電子傳遞相對平衡。③環(huán)式電子傳遞與線性電子傳遞相比，能夠（填“提高”或“降低”）ATP/NADPH比例，提高暗反應的效率。(3)野生型擬南芥能適應一定的強光脅迫，但C37缺失突變體不能。與圖1相比，圖2表明在強光脅迫下，C37缺失導致電子從到的電子傳遞受阻，傳遞效率顯著下降，從而產(chǎn)生大量活性氧(ROS)。ROS積累到一定階段會促進并引發(fā)細胞凋亡，導致萎黃病。(4)上述研究揭示出植物可以通過以適應強光脅迫?！敬鸢浮?1)葉綠體類囊體薄膜吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能(2)①H2O②C3作為還原劑使C3還原為有機物和C5，提供能量ATP③提高(3)Cb6/f復合體PSⅠ葉綠素分解(4)調(diào)節(jié)光合電子傳遞鏈上的電子流動速率【解析】光合作用的光反應是一個非常復雜的物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)變過程，它需要類囊體上多種蛋白復合體和電子傳遞體的參與才能將光能轉(zhuǎn)變成電能，進而轉(zhuǎn)變電勢能和化學能。PSⅠ和PSⅡ指光合色素與各種蛋白質(zhì)結合形成的大型復合物，葉綠素a與蛋白質(zhì)結合構成PSⅠ和PSⅡ。轉(zhuǎn)化時處于特殊狀態(tài)的葉綠素a在光的照射下可以得失電子，從而將光能轉(zhuǎn)換成電能。葉綠素a被激發(fā)而失去電子(e－)，最終傳遞給NADP＋。失去電子的葉綠素a變成一種強氧化劑，能夠從水分子中奪取電子，使水分子氧化生成氧分子和氫離子(H＋)，葉綠素a由于獲得電子而恢復穩(wěn)態(tài)。二、光呼吸（2021·山東卷）光照條件下，葉肉細胞中O2與CO2競爭性結合C5，O2與C5結合后經(jīng)一系列反應釋放CO2的過程稱為光呼吸。向水稻葉面噴施不同濃度的光呼吸抑制劑SoBS溶液，相應的光合作用強度和光呼吸強度見下表。光合作用強度用固定的CO2量表示，SoBS溶液處理對葉片呼吸作用的影響忽略不計。SoBS濃度/(mg·L-1)0100200300400500600光合作用強度/（CO2μmol·m-2·s-1）18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強度/（CO2μmol·m-2·s-1）6.46.25.85.55.24.84.3(1)光呼吸中C5與O2結合的反應發(fā)生在葉綠體的中。正常進行光合作用的水稻，突然停止光照，葉片CO2釋放量先增加后降低，CO2釋放量增加的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)與未噴施SoBS溶液相比，噴施100mg·L-1SoBS溶液的水稻葉片吸收和放出CO2量相等時所需的光照強度（填“高”或“低”），據(jù)表分析，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)光呼吸會消耗光合作用過程中的有機物，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過適當抑制光呼吸以增加作物產(chǎn)量。為探究SoBS溶液利于增產(chǎn)的最適噴施濃度，據(jù)表分析，應在mg·L-1之間再設置多個濃度梯度進一步進行實驗?！緦忣}關鍵】(1)光合作用過程中CO2與C5結合發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，根據(jù)光呼吸的概念，葉肉細胞中O2與CO2競爭性結合C5，所以光呼吸中C5與O2結合的反應應該發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中。正常進行光合作用的水稻，突然停止光照，葉片中光反應停止，產(chǎn)生的ATP、NADPH減少，使暗反應減弱，暗反應中CO2與C5結合減弱，則C5與O2結合增加，CO2釋放量增加。(2)據(jù)表可知，與未噴施SoBS溶液相比，噴施100mg·L-1SoBS溶液的水稻葉片光合作用強度增大即光合作用固定的CO2增加，而光呼吸強度減小即光呼吸釋放的CO2減少，再結合題干中SoBS溶液處理對葉片呼吸作用的影響忽略不計，所以噴施SoBS溶液后，葉片的CO2吸收量增加、釋放量減少。因此，在更低的光照強度下，葉片光合作用吸收的CO2量和光呼吸與細胞呼吸釋放的CO2量即可相等。(3)光呼吸會消耗光合作用過程中的有機物，因此當光合作用強度與光呼吸強度差值最大時，最有利于農(nóng)作物增產(chǎn)。結合表中數(shù)據(jù)可知，當噴施SoBS溶液濃度為200mg·L-1時，光合作用強度與光呼吸強度差值最大，因此利于增產(chǎn)的最適噴施濃度應在100～300mg·L-1。【答案】(1)基質(zhì)光照停止，光反應產(chǎn)生的ATP、NADPH減少，暗反應消耗的C5減少，C5與O2結合增加，產(chǎn)生的CO2增多(2)低噴施100mg·L-1SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸釋放的CO2減少，即葉片的CO2吸收量增加、釋放量減少。此時，在更低的光照強度下，兩者即可相等(3)100～3001.光呼吸的過程：Rubisco是一個雙功能酶。光呼吸現(xiàn)象產(chǎn)生的分子機制是O2和CO2競爭Rubisco。在暗反應中，Rubisco能夠以CO2為底物實現(xiàn)CO2的固定；在光下，當O2濃度高、CO2濃度低時，O2會競爭Rubisco，在光的驅(qū)動下將碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一個高耗能的反應，正常生長條件下光呼吸就可損耗掉光合產(chǎn)物的25%～30%。過程如圖所示：如果在較強光下，光呼吸加強，使得C5氧化分解加強，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，光呼吸過程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的損耗。2.光呼吸的意義：(1)回收碳元素（2分子的C2形成1分子的C3和CO2，那1分子C3通過光呼吸過程又返回到卡爾文循環(huán)中）；(2)防止強光對葉綠體的破壞（強光下，光呼吸加強，會消耗光反應過程中積累的ATP和NADPH，從而減輕對葉綠體的傷害）。3.光呼吸與暗呼吸的比較比較項目光呼吸暗呼吸（有氧呼吸）底物乙醇酸糖、脂肪、蛋白質(zhì)發(fā)生部位葉綠體、過氧化物酶體、線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體反應條件光照有光或無光都可以能量消耗能量（消耗ATP和NADPH）產(chǎn)生能量共同點消耗O2，放出CO23.科學研究發(fā)現(xiàn)，正常進行光合作用的水稻，突然停止光照，葉片CO2釋放量先增加后降低，主要原因是光照條件下，葉肉細胞中O2與CO2競爭性結合C5，O2與C5結合后經(jīng)一系列反應釋放CO2的過程稱為光呼吸，具體過程如圖所示。下列說法正確是()注：PGA為3－磷酸甘油酸，是一種三碳化合物；PG為二碳化合物；Rubisco為核酮糖－1，5－二磷酸羧化酶。A.O2與C5結合的場所是葉綠體基質(zhì)，生成CO2的場所是線粒體B.突然停止光照，短時間內(nèi)暗反應消耗的C5減少，C5與O2結合減少，產(chǎn)生的CO2減少C.光呼吸消耗光合作用產(chǎn)物，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為增加產(chǎn)量，應采取措施完全抑制農(nóng)作物光呼吸D.與有氧呼吸不同，光呼吸只能在光下進行，并且能產(chǎn)生大量ATP【解析】AC5主要分布在葉綠體基質(zhì)中，所以O2與C5結合的場所是葉綠體基質(zhì)，據(jù)圖可知生成CO2的場所是線粒體，A正確；突然停止光照，光反應減弱，短時間內(nèi)產(chǎn)生的ATP、NADPH減少，消耗的C5減少，C5與O2結合增加，產(chǎn)生的CO2增多，B錯誤；光呼吸雖然消耗光合作用產(chǎn)物，但可以有效防止夏季中午光對植物的傷害，同時為光合作用提供原料，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不能完全抑制光呼吸，C錯誤；根據(jù)題干和圖示可知，與有氧呼吸不同，光呼吸只能在光下進行，消耗O2和有機物，產(chǎn)生CO2，消耗能量，不能產(chǎn)生ATP，D錯誤。4.（2024·黑龍江三模）Rubisco在O2濃度較高時會催化C5與O2反應，反應產(chǎn)物經(jīng)一系列變化消耗ATP和NADPH后生成CO2，該過程被稱為光呼吸，簡圖如下，同時Rubisco在CO2濃度較高時也能催化C5與CO2反應。結合所學知識，回答下列問題：(1)Rubisco位于（填具體部位）中，其可催化RuBP與CO2結合，然后生成C3，C3在一系列酶的催化下，將中的化學能轉(zhuǎn)化為糖類等有機物中的化學能。(2)夏季晴朗的午后，水稻進行光呼吸的速率會，以________________________________________________________________________________________________________________________________________________從而保護葉肉細胞，此時葉肉細胞釋放O2的速率會明顯下降，分析其可能的原因是。(3)已知乙醛酸和H2O2會氧化蛋白質(zhì)的二硫鍵，影響相關酶的活性，由圖推測過氧化物酶體具有________________________________________________________________________等功能。(4)藍細菌進行光呼吸的速率低于相同條件下的高等植物，從酶的角度分析，其可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)研究發(fā)現(xiàn)，光呼吸過程釋放的CO2的量與葉綠體中形成的乙醇酸的量成正比。研究者給大豆葉片噴施一定量的2，3－環(huán)氧丙酸（結構與乙醇酸類似），結果大豆光合速率比對照組高了18.7%，分析2，3－環(huán)氧丙酸的作用機理：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！敬鸢浮?1)葉綠體基質(zhì)NADPH和ATP(2)增強消耗光反應階段生成的多余的ATP和NADPH，減少對光合結構的損傷光呼吸可以消耗O2(3)轉(zhuǎn)化乙醛酸、水解H2O2、保護蛋白質(zhì)(4)藍細菌為原核生物，不具有生物膜系統(tǒng)，而高等植物具有生物膜系統(tǒng)，廣闊的膜面積為酶提供了大量的附著位點，為光呼吸的順利進行創(chuàng)造了有利條件(5)2，3－環(huán)氧丙酸會造成光呼吸的產(chǎn)物積累，抑制葉綠體中乙醇酸的合成，即C5與O2結合過程被抑制，則CO2更多地與C5結合形成C3，因此會促進暗反應的進行，以提高光合速率【解析】(1)Rubisco主要參與CO2的固定，故分布在葉綠體基質(zhì)中，光反應為暗反應提供NADPH和ATP，將C3還原成糖類等有機物。(2)Rubisco是一個雙功能酶，光照條件下，它既能催化C5與CO2發(fā)生羧化反應固定CO2，又能催化C5與O2發(fā)生加氧反應進行光呼吸，其催化方向取決于CO2和O2的濃度。強光下葉肉細胞內(nèi)氣孔導度下降，O2濃度升高，CO2濃度降低，O2在Rubisco的競爭中占優(yōu)勢，Rubisco更傾向于催化C5與O2發(fā)生反應，光呼吸增強，光呼吸可以消耗光反應階段生成的多余的ATP和NADPH，減少對光合結構的損傷，從而保護葉肉細胞，光呼吸是C5與O2發(fā)生的反應，可以消耗過多的能量和O2，此時葉肉細胞釋放O2的速率也會明顯下降。(3)由圖可知，乙醇酸被轉(zhuǎn)運至過氧化物酶體，在過氧化物酶體內(nèi)，乙醇酸在相關酶的作用下，被氧化成乙醛酸，H2O2被水解為O2和H2O，因此過氧化物酶體具有轉(zhuǎn)化乙醛酸、水解H2O2、保護蛋白質(zhì)等功能。(4)高等植物為真核生物，具有生物膜系統(tǒng)，藍細菌為原核生物，不具有生物膜系統(tǒng)，生物膜系統(tǒng)廣闊的膜面積為酶提供了大量的附著位點，為各種化學反應的順利進行創(chuàng)造了有利條件，因此藍細菌進行光呼吸的速率低于相同條件下的高等植物。(5)由圖可知，乙醇酸是光呼吸的產(chǎn)物，給大豆葉片噴施一定量的2，3－環(huán)氧丙酸（結構與乙醇酸類似），會造成光呼吸的產(chǎn)物積累，抑制葉綠體中乙醇酸的合成，即C5與O2結合過程被抑制，則CO2更多地與C5結合形成C3，因此會促進暗反應的進行，以提高光合速率。三、C3植物、C4植物與景天科植物（2023·湖南卷）如圖是水稻和玉米的光合作用暗反應示意圖?？栁难h(huán)的Rubisco酶對CO2的Km為450μmol·L-1（Km越小，酶對底物的親和力越大），該酶既可催化RuBP與CO2反應，進行卡爾文循環(huán)，又可催化RuBP與O2反應，進行光呼吸（綠色植物在光照下消耗O2并釋放CO2的反應）。該酶的酶促反應方向受CO2和O2相對濃度的影響。與水稻相比，玉米葉肉細胞緊密圍繞維管束鞘，其中葉肉細胞葉綠體是水光解的主要場所，維管束鞘細胞的葉綠體主要與ATP生成有關。玉米的暗反應先在葉肉細胞中利用PEPC酶（PEPC對CO2的Km為7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)與CO2反應生成C4，固定產(chǎn)物C4轉(zhuǎn)運到維管束鞘細胞后釋放CO2，再進行卡爾文循環(huán)?；卮鹣铝袉栴}：(1)玉米的卡爾文循環(huán)中第一個光合還原產(chǎn)物是（填具體名稱），該產(chǎn)物跨葉綠體膜轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)基質(zhì)合成（填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”）后，再通過長距離運輸?shù)狡渌M織器官。(2)在干旱、高光照強度環(huán)境下，玉米的光合作用強度（填“高于”或“低于”）水稻。從光合作用機制及其調(diào)控分析，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________（答出3點即可）。(3)某研究將藍細菌的CO2濃縮機制導入水稻，水稻葉綠體中CO2濃度大幅提升，其他生理代謝不受影響，但在光飽和條件下水稻的光合作用強度無明顯變化。其原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________（答出3點即可）。【審題關鍵】(1)玉米的光合作用過程與水稻相比，雖然CO2的固定過程不同，但其卡爾文循環(huán)的過程是相同的，結合水稻的卡爾文循環(huán)圖解可得出答案。(2)干旱、高光照強度時會導致植物氣孔關閉，吸收的CO2減少，而玉米的PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束鞘內(nèi)的CO2濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能將葉綠體內(nèi)的光合產(chǎn)物通過維管組織及時轉(zhuǎn)移出細胞。因此在干旱、高光照強度環(huán)境下，玉米的光合作用強度高于水稻。(3)影響光合作用的內(nèi)因和外因，外因主要為光照強度和CO2濃度，內(nèi)因包括色素含量和酶活性，此外產(chǎn)物的積累也會影響光合速率?！敬鸢浮?1)3-磷酸甘油醛蔗糖韌皮部（篩管）(2)高于玉米PEPC對CO2的親和力大，利用低濃度CO2的能力強；玉米能通過PEPC酶生成C4，再釋放CO2，使維管束鞘細胞內(nèi)CO2/O2的值高，抑制玉米的光呼吸；玉米維管束鞘細胞的光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)運至輸導組織的速度快(3)水稻的光吸收轉(zhuǎn)化能力弱；水稻細胞中暗反應的酶活性有限；同化產(chǎn)物轉(zhuǎn)運能力不強1.CO2固定的三種途徑(1)C3途徑：也稱卡爾文循環(huán)，整個循環(huán)由RuBP(C5)與CO2的羧化開始到RuBP(C5)再生結束，在葉綠體基質(zhì)中進行，可合成蔗糖、淀粉等多種有機物。常見的C3植物有大麥、小麥、大豆、菜豆、水稻、馬鈴薯等。(2)C4途徑：玉米的維管束鞘細胞和葉肉細胞緊密排列（如圖1），葉肉細胞的葉綠體中將CO2固定形成C4，隨后C4進入維管束鞘細胞，在維管束鞘細胞中，C4釋放出的CO2參與卡爾文循環(huán)，進而生成有機物（如圖2）。PEP羧化酶被形象地稱為“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有較強光合作用（特別是在高溫、光照強烈、干旱條件下）能力。常見的C4植物有玉米、甘蔗、高粱、莧菜等。(3)CAM途徑：景天科、仙人掌科及鳳梨科等肉質(zhì)植物生存在干旱地區(qū)，它們對CO2固定實行的是時間分離（晝夜節(jié)律）。它們的氣孔往往是白天關閉，夜間開放。這種植物有一種特殊的CO2固定方式，它們在夜間從大氣中吸收CO2，還原為蘋果酸大量積累于液泡中，在白天的光照下，夜間積累的蘋果酸脫羧，釋放出的CO2經(jīng)卡爾文循環(huán)形成淀粉。2.C3植物、C4植物和CAM植物的比較特征C3植物C4植物CAM植物與CO2結合的物質(zhì)RuBP(C5)PEPPEPCO2固定的最初產(chǎn)物C3草酰乙酸(C4)草酰乙酸(C4)CO2固定的時間白天白天夜晚和白天光反應的場所葉肉細胞類囊體薄膜葉肉細胞類囊體薄膜葉肉細胞類囊體薄膜卡爾文循環(huán)的場所葉肉細胞的葉綠體基質(zhì)維管束鞘細胞的葉綠體基質(zhì)葉肉細胞的葉綠體基質(zhì)有無光合午休有無無5.（2024·山西部分學校聯(lián)考）C4植物是指生長過程中從空氣中吸收CO2后首先合成含四個碳原子化合物的植物，其能濃縮空氣中低濃度的CO2用于光合作用。玉米屬于C4植物，較C3植物具有生長能力強、需水量少等優(yōu)點。如圖為C4植物光合作用固定CO2過程的簡圖。下列相關敘述錯誤的是()A.C4植物葉肉細胞固定CO2時不產(chǎn)生C3，而是形成蘋果酸或天冬氨酸B.據(jù)圖推測光反應的場所在葉肉細胞，暗反應開始于葉肉細胞C.由CO2濃縮機制可推測，PEP羧化酶與CO2親和力高于RubiscoD.圖中丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?C3)的過程屬于吸能反應【解析】B分析題圖可知，C4植物葉肉細胞固定CO2時不產(chǎn)生C3，而是形成草酰乙酸，然后通過還原作用和轉(zhuǎn)氨作用形成蘋果酸或天冬氨酸，A正確；據(jù)圖推測，暗反應開始于維管束鞘細胞，B錯誤；分析題意可知，C4植物能濃縮空氣中低濃度的CO2用于光合作用，由此可知，PEP羧化酶與CO2的親和力高于Rubisco，C正確；圖中丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?C3)的過程需要ATP水解提供能量，屬于吸能反應，D正確。6.（2024·重慶三模）研究發(fā)現(xiàn)，小麥屬于C3植物，通過卡爾文循環(huán)完成碳的固定和還原；玉米屬于C4植物，碳的固定多了C4途徑，其光合作用需要葉肉細胞和維管束鞘細胞共同完成，玉米葉肉細胞中的PEP酶具有很強的CO2親和力。研究人員繪制的圖1為玉米植株相關細胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，圖2為研究人員在晴朗的夏季白天測定玉米和小麥凈光合速率的變化。據(jù)圖回答