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光呼吸、C4植物等特殊代谢类型(教师独具)

题型一光呼吸

光呼吸是指绿色植物在光照情况下吸收O2，将叶绿体中的C5分解产生CO2的过程。光呼吸是一个“耗能浪费”的生理过程，因此，抑制植物的光呼吸可实现农作物的增产。

光呼吸与光合作用的关系

[解读]①与光呼吸有直接关系的细胞器为叶绿体、线粒体。光呼吸产生的条件是光照、高O2含量和低CO2含量等。

②在干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭。此时的光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH和ATP，又可以为暗反应阶段提供原料，因此光呼吸对植物有重要的正面意义。

例1Rubisco是绿色植物光合作用过程中的关键酶，当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与C5反应进行光合作用。当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2，植物这种在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列叙述错误的是()

A.绿色植物进行光呼吸的场所有叶绿体基质和线粒体

B.植物光呼吸的进行导致光合作用产生的有机物减少

C.光合作用过程中，CO2和C5反应需要消耗光反应产生的能量

D.植物细胞呼吸产生CO2的场所为细胞质基质或线粒体基质

答案C

解析由题意可知，绿色植物进行光呼吸的过程为C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2，因此场所为叶绿体基质和线粒体，A正确；植物光呼吸的过程会消耗C5生成CO2，因此会导致光合作用产生的有机物减少，B正确；光合作用过程中，CO2与C5反应生成C3，不需NADPH和ATP参与，C错误。

题型二C3植物与C4植物

1.C3途径：也称卡尔文循环[固定CO2的初产物是三碳化合物(C3)]，整个循环由RuBP(C5)与CO2的羧化开始到RuBP(C5)再生结束，在叶绿体基质中进行，可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。常见C3植物有大麦、小麦、大豆、水稻、马铃薯等。

2.C4植物

[解读]①玉米、高粱、甘蔗都是C4植物，适于在高温、干燥和强光的条件下生长。

②C4植物叶肉细胞的叶绿体和维管束鞘细胞的叶绿体共同完成CO2的固定。

③在高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物的气孔大量关闭。这时，C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用。

例2玉米叶片具有特殊的结构，其维管束鞘细胞周围的叶肉细胞可以利用PEP羧化酶固定较低浓度的CO2，并转移到维管束鞘细胞中释放，参与光合作用的暗反应。据图分析，下列说法错误的是()

A.维管束鞘细胞的叶绿体能进行正常的光反应

B.维管束鞘细胞中暗反应过程仍需要ATP和NADPH

C.PEP羧化酶对环境中较低浓度的CO2具有富集作用

D.玉米特殊的结构和功能，使其更适应高温干旱环境

答案A

解析光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，基粒是由类囊体堆叠而成的，维管束鞘细胞的叶绿体无基粒，所以维管束鞘细胞的叶绿体不能进行光反应，A错误。

题型三景天科植物

[解读]①仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合于炎热干旱地区，其特点是气孔夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸；白天则气孔关闭，不吸收CO2，但同时却通过卡尔文循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖。

②这是一种节省水的光合作用，参与CO2转化的细胞器除了叶绿体之外，还有线粒体和液泡。

例3景天酸代谢(CAM)途径属于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中(如图甲)；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体的暗反应(如图乙)。下列关于这类植物的叙述错误的是()

A.在夜晚，叶肉细胞能产生ATP的细胞器只有线粒体

B.景天酸代谢(CAM)途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关

C.给植物提供14C标记的14CO2，14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中

D.若上午某一时刻，突然降低外界CO2浓度，叶肉细胞中C3的含量短时间内会降低

答案D

解析在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，对于该叶肉细胞来说，其暗反应不受影响，即C3的含量不受影响，D错误。