CO2固定方式的比較及光呼吸學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）以C3植物的光合作用為基礎(chǔ)，了解C4植物和景天科植物的光合作用過程。（生命觀念）（2）通過構(gòu)建“CO2固定途徑”和光呼吸，浸潤“物質(zhì)能量觀”，“進(jìn)化與適應(yīng)觀”，發(fā)展思維品質(zhì)，提升創(chuàng)新解決問題的能力。（科學(xué)思維、科學(xué)探究）（3）通過比較不同的CO2固定方式，認(rèn)識到生物是多樣性的，激發(fā)保護(hù)生物多樣性的意識。（社會責(zé)任）一、情境創(chuàng)設(shè)小明同學(xué)調(diào)查了學(xué)校開心農(nóng)場里種植的番茄、玉米和蘆薈的凈光合速率，結(jié)果如下圖所示：他提出疑問：1、為什么番茄在10：0012：00光合作用速率下降？2、玉米在10：0012：00光合作用速率為什么不降反升？3、蘆薈的凈光合速率曲線該如何解釋？二、深入探究【探究1】植物固定CO2的方式資料1番茄、水稻等植物在暗反應(yīng)階段，一個C02被一個C5固定后，形成兩個C3。但科學(xué)家在研究玉米、甘蔗等原產(chǎn)在熱帶地區(qū)綠色植物的光合作用時發(fā)現(xiàn)，這類植物固定CO2時，C02中的碳首先轉(zhuǎn)移到含有四個碳原子的有機(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。而像番茄、水稻等僅有C3參與CO2固定的植物叫作C3植物，將其固定二氧化碳的途徑叫作C3途徑。任務(wù)1根據(jù)植物固定CO2的方式確定番茄和玉米屬于哪種類型的植物。寫出番茄固定CO2的途徑。資料2C3植物葉片中的維管束鞘細(xì)胞不含葉綠體，維管束鞘外的葉肉細(xì)胞排列疏松含葉綠體；C4植物中構(gòu)成維管束鞘的細(xì)胞比較大，里面含有沒有基粒的葉綠體，這種葉綠體不僅數(shù)量比較多，且個體比較大，葉肉細(xì)胞含有正常的葉綠體。此外，C4植物的葉片中，圍繞著維管束的是呈花環(huán)型的兩圈細(xì)胞：里面的一圈是維管束鞘細(xì)胞，外面的一圈是排列緊密的葉肉細(xì)胞。任務(wù)2依據(jù)資料及圖片完成表格的填寫類型維管束鞘細(xì)胞葉綠體葉肉細(xì)胞葉綠體葉肉細(xì)胞排列C3植物C4植物資料3C3途徑的CO2固定是通過Rubisco酶來實(shí)現(xiàn)的，C4途徑的CO2固定是通過PEPC酶催化完成的，PEPC催化CO2連接到PEP上，形成四碳酸。這兩種酶均可固定CO2,但它們對CO2的親和力不同，C4植物的PEPC與CO2的親和力比C3植物高出60多倍，有利于甘蔗和玉米等植物在葉肉細(xì)胞中利用PEPC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)胞后釋放CO2,從而提高維管束鞘細(xì)胞中的CO2濃度，進(jìn)而為C3途徑提供原料。C4植物這種獨(dú)特的作用,被形象地比喻成“二氧化碳泵”。任務(wù)3小組討論，在C3途徑模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建C4途徑的模型?？偨Y(jié)：分析玉米在10：0012：00光合作用速率不降反升的原因資料4CAM途徑示意圖任務(wù)4補(bǔ)充光合作用CAM途徑過程羧化：夜晚氣孔，吸進(jìn)CO2，在PEP羧激酶作用下，與PEP結(jié)合，形成。還原：草酰乙酸（OAA）被還原氫（NADH）還原后轉(zhuǎn)變?yōu)?，積累于中。脫羧：白天氣孔，液泡中的蘋果酸便運(yùn)到胞質(zhì)溶膠，在NADP蘋果酸酶作用下，氧化脫羧生成丙酮酸，放出。CO2參與卡爾文循環(huán)，形成淀粉等。丙酮酸轉(zhuǎn)化生成淀粉等。再生：夜晚淀粉分解產(chǎn)生的丙糖磷酸通過糖酵解過程，形成，再進(jìn)一步循環(huán)。※C3、C4、CAM途徑的聯(lián)系與區(qū)別：1、聯(lián)系：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。2、CAM植物中CO2固定和糖的合成發(fā)生在同一細(xì)胞內(nèi)，但是；而C4植物這些過程發(fā)生在同一時間內(nèi)，但?！咎骄?】光呼吸任務(wù)5完成以下填空(1)光呼吸是所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在_______________情況下發(fā)生的一個生化過程。(2)光呼吸是光合作用一個（填消耗或產(chǎn)生）能量的副反應(yīng)。(3)此過程中消耗_____,產(chǎn)生_____。(填氣體名稱）任務(wù)6分析光呼吸對植物的不利影響和正面意義：※不利影響：光呼吸消耗掉暗反應(yīng)的底物，導(dǎo)致光合作用減弱，農(nóng)作物產(chǎn)量降低。※正面意義：①光呼吸是高耗能反應(yīng)，可以消耗光反應(yīng)階段生成的多余的和。②光呼吸的產(chǎn)物有CO2，可以彌補(bǔ)不足，維系暗反應(yīng)，暗反應(yīng)也可以消耗掉NADPH和ATP。③正常光照下體內(nèi)產(chǎn)生乙醇酸是不可避免的，乙醇酸對細(xì)胞有毒害作用，而光呼吸可以消耗乙醇酸。三、重溫真題(2022·江蘇，20)圖Ⅰ所示為光合作用過程中部分物質(zhì)的代謝關(guān)系(①～⑦表示代謝途徑)。Rubisco是光合作用的關(guān)鍵酶之一，CO2和O2競爭與其結(jié)合，分別催化C5的羧化與氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化則產(chǎn)生乙醇酸(C2)，C2在過氧化物酶體和線粒體協(xié)同下，完成光呼吸碳氧化循環(huán)。請據(jù)圖回答下列問題：(1)圖Ⅰ中，類囊體薄膜直接參與的代謝途徑有_____(從①～⑦中選填)，在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是__________________。(2)在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時生成的__________在過氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。(3)將葉片置于一個密閉小室內(nèi)，分別在CO2濃度為0和0.03%的條件下測定小室內(nèi)CO2濃度的變化，獲得曲線a、b(圖Ⅱ)。①曲線a,0～t1時段(沒有光照，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸)釋放的CO2源于細(xì)胞呼吸；t1～t2時段，CO2的釋放速度有所增加，此階段的CO2源于_________________。②曲線b，當(dāng)時間到達(dá)t2點(diǎn)后，室內(nèi)CO2濃度不再改變，其原因是___________________