2026屆新高考生物熱點(diǎn)沖刺復(fù)習(xí)

細(xì)胞呼吸和光合作用核心整合·能力提升突破點(diǎn)

特殊的代謝類(lèi)型

知識(shí)串聯(lián)1光呼吸

知識(shí)串聯(lián)2C4途徑

知識(shí)串聯(lián)3CAM途徑

光呼吸現(xiàn)象產(chǎn)生的分子機(jī)制是O2和CO2競(jìng)爭(zhēng)Rubisco酶。在暗反應(yīng)中，Rubisco酶能夠以CO2為底物實(shí)現(xiàn)CO2的固定；在光下，當(dāng)O2濃度高、CO2濃度低時(shí)，O2會(huì)競(jìng)爭(zhēng)Rubisco酶，在光的驅(qū)動(dòng)下將碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一個(gè)高耗能的反應(yīng)，正常生長(zhǎng)條件下光呼吸就可損耗掉光合產(chǎn)物的25%～30%。過(guò)程如圖所示：知識(shí)串聯(lián)1

光呼吸核心整合

特殊的代謝類(lèi)型

光呼吸的有利影響：強(qiáng)光時(shí)，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，這些自由基會(huì)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。知識(shí)串聯(lián)1

光呼吸核心整合三

特殊的代謝類(lèi)型

光呼吸的不利影響：消耗掉暗反應(yīng)的底物C5，導(dǎo)致光合作用減弱，農(nóng)作物

產(chǎn)量降低。核心歸納

高O2環(huán)境下，光呼吸會(huì)明顯加強(qiáng)，而提高CO2濃度可明顯抑制光呼吸?！镜淅?】光照條件下，葉肉細(xì)胞中的O?與CO?競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合C?，O?與C?結(jié)合后經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過(guò)程稱(chēng)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(yīng)的光合作用強(qiáng)度和光呼吸強(qiáng)度見(jiàn)下表。光合作用強(qiáng)度用固定的CO?量表示(見(jiàn)表)，SoBS溶液處理對(duì)葉片呼吸作用的影響忽略不計(jì)。下列敘述錯(cuò)誤的是（

）知識(shí)串聯(lián)1

光呼吸核心整合三

特殊的代謝類(lèi)型【例1】下列敘述錯(cuò)誤的是（

）A．光呼吸中C?與O?結(jié)合的反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的基質(zhì)中B．研究發(fā)現(xiàn)水稻光呼吸缺陷型不能在正常大氣CO?濃度條件下存活，只有在高

濃度條件才能存活，說(shuō)明在正常大氣CO?濃度條件下，光呼吸是不可缺少的生理活動(dòng)C．為探究SoBS溶液利于增產(chǎn)的最適噴施濃度,應(yīng)在100~300mg/L之間而不是0~200mg/L之間再設(shè)置有一定濃度梯度的一系列實(shí)驗(yàn)組進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)D．與未噴施SoBS溶液相比，噴施100mg/LSoBS溶液的水稻葉片的光補(bǔ)償點(diǎn)高知識(shí)串聯(lián)1

光呼吸核心整合三

特殊的代謝類(lèi)型D噴施100mg/LSoBS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(shí)，在更低的光照強(qiáng)度下，兩者即可相等【變式訓(xùn)練1】研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)光照條件下植物葉肉細(xì)胞會(huì)進(jìn)行光呼吸。光呼吸是由于O2競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合卡爾文循環(huán)關(guān)鍵酶Rubisco造成的。該酶既能催化C5與CO2反應(yīng)，完成光合作用；也能催化C5與O2反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后在線粒體中生成CO2，如下圖。下列說(shuō)法正確的是（）A．Rubisco是一個(gè)雙功能酶，不具備專(zhuān)一性B．光呼吸可以消耗掉多余的O2，減少自由基產(chǎn)生，降低對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷C．較強(qiáng)的光呼吸對(duì)于光合作用產(chǎn)物的積累是很有利的D．持續(xù)強(qiáng)光照時(shí)突然停止光照，CO2釋放量先減少后增加至穩(wěn)定知識(shí)串聯(lián)1

光呼吸核心整合三

特殊的代謝類(lèi)型B具有消耗較多的光反應(yīng)產(chǎn)物ATP和NADPH，對(duì)產(chǎn)物的積累不利光呼吸未立即停止，CO2釋放量先增加，后減少，然后至穩(wěn)定，

在綠色植物的光合作用中，二氧化碳中的碳首先轉(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(lèi)植物叫作C4植物，將其固定二氧化碳的途徑，叫作C4途徑。知識(shí)串聯(lián)2C4途徑核心整合三

特殊的代謝類(lèi)型C4植物PEP羧化酶對(duì)CO2具有高親和力，當(dāng)外界環(huán)境干旱導(dǎo)致植物氣孔導(dǎo)度

減小時(shí)，C4植物就能利用細(xì)胞間隙低濃度的CO2繼續(xù)生長(zhǎng)，而C3植物則不

能。故在干旱環(huán)境中，C4植物比C3植物生長(zhǎng)得好。知識(shí)串聯(lián)2C4途徑核心整合三

特殊的代謝類(lèi)型

用14C標(biāo)記CO2追蹤C(jī)4植物碳原子的轉(zhuǎn)移途徑為：

CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)。C4植物葉肉細(xì)胞的葉綠體有類(lèi)囊體能進(jìn)行光反應(yīng)，而維管束鞘細(xì)胞葉綠體

中幾乎無(wú)基粒。所以C4植物光反應(yīng)發(fā)生在葉肉細(xì)胞的葉綠體類(lèi)囊體薄膜上，

而CO2固定發(fā)生在葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和維管束鞘細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)中。核心歸納知識(shí)串聯(lián)2C4途徑核心整合三

特殊的代謝類(lèi)型核心歸納C4植物具有較高光合速率的原因高親和力的羧化酶：

PEP羧化酶對(duì)CO親和力極高，即使在大氣CO?濃度較低或氣孔部分關(guān)閉、胞間CO?濃度下降時(shí)，也能有效固定CO?。CO?濃縮機(jī)制：C4途徑通過(guò)將CO?從葉肉細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)到維管束鞘細(xì)胞，使維管束鞘細(xì)胞內(nèi)的CO?濃度顯著提高。高濃度的CO?一方面促進(jìn)了Rubisco催化的羧化反應(yīng)，另一方面抑制了其加氧反應(yīng)，從而減少了光呼吸，提高了光合碳同化效率，使光合速率增加。高光強(qiáng)利用能力：C4植物的光飽和點(diǎn)較高，高光強(qiáng)可促使C4植物的光反應(yīng)產(chǎn)生更多的ATP和NADPH，以滿(mǎn)足C4循環(huán)和卡爾文循環(huán)對(duì)能量和還原力的需求，提高光合產(chǎn)物的合成速率?？焖俚奈镔|(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)：C4植物葉肉細(xì)胞與維管束鞘細(xì)胞之間的胞間連絲豐富，利于C4化合物等光合中間產(chǎn)物在兩種細(xì)胞之間快速轉(zhuǎn)運(yùn)，減少了物質(zhì)和能量在細(xì)胞間傳遞過(guò)程中的損耗，提高了光合效率?！镜淅?】玉米是C4植物，通過(guò)C4途徑固定CO2；水稻為C3植物，通過(guò)C3途徑固定CO2。在玉米葉維管束的周?chē)袃蓪蛹?xì)胞，內(nèi)層細(xì)胞是鞘細(xì)胞，葉綠體中幾乎無(wú)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?wèn)題：知識(shí)串聯(lián)2C4途徑核心整合三

特殊的代謝類(lèi)型(1)玉米葉片中光反應(yīng)的場(chǎng)所是_______________。(2)與C3途徑相比，C4途徑的特點(diǎn)有(答出2點(diǎn))________________________________________。(3)乙圖中，暗期時(shí)玉米的CO2吸收速率大于零，原因是__________________________。在暗期，玉米吸收的CO2并不能轉(zhuǎn)化為糖類(lèi)等光合產(chǎn)物，原因是__________________。(4)PEP羧化酶(PEPC)是C4途徑的關(guān)鍵酶，對(duì)CO2的親和力高，C3植物缺少PEPC。胞內(nèi)CO2濃度較低是限制C3植物光合速率的重要因素，請(qǐng)就改進(jìn)C3植物、提高光合速率提出你的設(shè)想。______________________________葉肉細(xì)胞的葉綠體基粒(類(lèi)囊體薄膜)能富集CO2、消耗ATP、由C4運(yùn)載CO2、需要PEP羧化酶暗期玉米通過(guò)C4途徑吸收CO2的速率大于呼吸作用產(chǎn)生CO2的速率

暗期不進(jìn)行光反應(yīng)，缺少NADPH及ATP

通過(guò)基因工程將PEPC基因?qū)隒3植物【典例2】回答下列問(wèn)題：【變式訓(xùn)練2】自然界中C4植物比C3植物具有更強(qiáng)的固定低濃度CO2能力。現(xiàn)將取自A、B兩種植物且面積相等的葉片分別放置到相同大小的密閉小室中，在溫度均為25℃的條件下給予充足的光照，每隔一段時(shí)間測(cè)定一次小室中的CO2濃度，結(jié)果如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（

）A．A、B兩種植物中B植物可能為C4植物B．本實(shí)驗(yàn)的自變量為植物種類(lèi)和實(shí)驗(yàn)時(shí)間C．M點(diǎn)處兩種植物葉片的光合速率相等D．40min時(shí)B植物葉片光合速率等于呼吸速率C知識(shí)串聯(lián)2C4途徑核心整合三

特殊的代謝類(lèi)型呼吸速率未知知識(shí)串聯(lián)3CAM途徑核心整合三

特殊的代謝類(lèi)型

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(píng)果酸存儲(chǔ)在液泡中。到了白天，氣孔關(guān)閉，蘋(píng)果酸脫羧，使得葉綠體中Rubisco周?chē)鶦O2濃度升高。大量的蘋(píng)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。

仙人掌、菠蘿和許多肉質(zhì)植物都進(jìn)行這種類(lèi)型的光合作用。這類(lèi)植物特別適合于炎熱干旱地

區(qū)，其特點(diǎn)是氣孔夜間開(kāi)放，吸收并固定CO2，形成以蘋(píng)果酸為主的有機(jī)酸，儲(chǔ)存于液泡中；

白天時(shí)氣孔關(guān)閉，不吸收CO2，但同時(shí)卻通過(guò)卡爾文循環(huán)將從蘋(píng)果酸中釋放的CO2還原為糖，

該機(jī)制也稱(chēng)CAM途徑。核心歸納

分析圖中信息推測(cè)，CAM途徑是對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)；該途徑除維持光合作用外，對(duì)植物的生

理意義還表現(xiàn)在有效避免白天旺盛的蒸騰作用造成水分過(guò)多散失。

從進(jìn)化角度看，這種氣孔開(kāi)閉特點(diǎn)的形成是自然選擇的結(jié)果。但夜晚該類(lèi)植物不能合成葡萄糖，

原因是沒(méi)有光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH。

如果白天適當(dāng)提高CO2濃度，景天科植物的光合作用速率基本不變。知識(shí)串聯(lián)3CAM途徑核心整合三

特殊的代謝類(lèi)型【典例3】以景天科植物為代表的多種植物，其體內(nèi)具有特殊的CO2固定方式，即CAM途徑又稱(chēng)為景天酸代謝途徑。其過(guò)程為：夜晚氣孔開(kāi)放，在PEP羧化酶等酶催化作用下，通過(guò)一系列反應(yīng)將CO2固定于蘋(píng)果酸內(nèi)，儲(chǔ)存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，蘋(píng)果酸從液泡中運(yùn)出并釋放CO2，為葉綠體提供光合作用的原料。具體過(guò)程如下圖所示，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：（1）此類(lèi)植物夜晚吸收CO2，但并不能合成有機(jī)物，原因是________________。（2）白天進(jìn)行光合作用所需CO2的來(lái)源是

，CO2在卡爾文循環(huán)中首先被固定為_(kāi)_____。（3）白天葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的部位是______________________。（4）具有景天酸代謝過(guò)程的植物通過(guò)改變其代謝途徑以適應(yīng)特殊環(huán)境，這種特殊環(huán)境最可能是____________。此途徑可以使植物在白天___________________________，從而保證其生命活動(dòng)能夠正常進(jìn)行。知識(shí)串聯(lián)3CAM途徑核心整合三

特殊的代謝類(lèi)型夜晚沒(méi)有光照，不能進(jìn)行光反應(yīng)，不能為暗反應(yīng)提供ATP和[H]，不能進(jìn)行暗反應(yīng)生成有機(jī)物蘋(píng)果酸分解和呼吸作用

C