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课件网) 情境突破课4 二氧化碳固定的三种特殊途径、光呼吸 情境一 二氧化碳固定途径的多样性和适应性 命题情境阅读 不同的植物的CO2固定的过程不一样,而且叶片的解剖结构也不相同,这是植物对环境适应的结果。以下3种类型是因CO2的固定这一过程的不同而划分的。 (1)C3途径:C3途径是碳同化的基本途径,也称为卡尔文循环,可合成糖类等多种有机物。C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用,最终还是通过C3途径合成光合产物等。 通过C3途径固定CO2的植物称为C3植物,C3植物属于高光呼吸植物类型,光合速率较低,其种类多,分布广,多生长于暖湿条件下,如大多数树木、粮食类植物、烟草等。 (2)C4植物:通过C4途径固定CO2的植物称为C4植物,它们主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中,植物若长时间开放气孔吸收CO2,会导致水分通过蒸腾作用过快散失。所以,植物只能短时间开放气孔,CO2的摄入量必然少。植物必须利用这些少量的CO2进行光合作用,合成自身生长所需的物质。C4植物的两次CO2固定在空间上分开:在叶肉细胞内固定CO2,在维管束鞘细胞中同化CO2。 C4植物的叶片结构 (3)CAM途径(景天科酸代谢):CAM途径指生长在热带或亚热带干旱及半干旱地区的一些肉质植物所具有的一种光合固定CO2的附加途径。具有这种途径的植物称为CAM植物。该途径的特点是CAM植物气孔只有晚上开放,将CO2生成苹果酸等进行固定,白天气孔关闭,苹果酸等则由液泡转入叶绿体中再释放CO2,再通过卡尔文循环转变成糖类。这是植物对干旱环境的适应。 命题角度设计 (1)C4植物光反应发生在叶肉细胞的 上,而CO2固定发生在 细胞中。 (2)科学家用含 14C 标记的14CO2来追踪玉米光合作用中的碳原子的转移途径,这种碳原子的转移途径是 。暗反应阶段中 C3的还原在 细胞中完成。 (3)与水稻、小麦等 C3植物相比,C4植物的 CO2的补偿点较 。高温、干旱时C4植物还能保持高效光合作用的原因是 。 叶绿体类囊体薄膜 叶肉细胞和维管束鞘 14CO2→CO2→14C3→(14CH2O)、14C5 维管束鞘 低 PEP羧化酶对CO2具有高亲和力,C4植物可利用低浓度的CO2进行光合作用 (4)景天科植物吸收的CO2 (填“能”或“不能”)合成葡萄糖,原因是 。 (5)如果白天适当提高CO2浓度,景天科植物的光合作用速率变化是 (填“增加”“降低”或“基本不变”)。 不能 没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH 基本不变 情境突破训练 1.(2024·广东模拟)甘蔗、玉米是常见的C4植物,C4植物的叶片具有特殊的花环结构,其叶肉细胞中的叶绿体有类囊体但没有Rubisco,而维管束鞘细胞中的叶绿体没有类囊体但有Rubisco。C4植物的光合作用过程如图所示。已知PEP羧化酶对CO2的亲和力远高于Rubisco,下列叙述错误的是( ) A.维管束鞘细胞可以通过卡尔文循环制造糖类 B.叶肉细胞可以通过光反应产生ATP和NADPH C.甘蔗、玉米等C4植物具有较低的CO2补偿点 D.甘蔗、玉米等C4植物具有明显的光合午休现象 答案 D 解析 卡尔文循环属于暗反应过程,维管束鞘细胞中的叶绿体没有类囊体但有Rubisco,维管束鞘细胞可以通过卡尔文循环制造糖类,A项正确;叶肉细胞中的叶绿体有类囊体,类囊体薄膜上含有光合色素,因此叶肉细胞可以通过光反应产生ATP和NADPH,B项正确;PEP羧化酶对CO2的亲和力远高于Rubisco,在CO2浓度较低时,PEP羧化酶仍可催化CO2固定,CO2与某种C3结合成C4,C4从叶肉细胞运输至维管束鞘细胞,又释放出CO2,因此对低浓度CO2具有富集作用 ... ...
