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解惑练 1 C 植物、C 植物和 CAM 植物
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自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中 CO 的固定途径不同可以分为C 、C 和
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CAM三种类型。
1．C 途径：也称卡尔文循环，整个循环由RuBP(C )与CO 的羧化开始到RuBP(C )再生结束，
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在叶绿体基质中进行，可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。常见 C 植物有大麦、小麦、大豆、
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菜豆、水稻、马铃薯等。
2．C 途径：研究玉米的叶片结构发现，玉米的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列(如图1)。
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叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO 被整合到C 化合物中，随后C 化
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合物进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，在维管束鞘细胞中，C 化合
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物释放出的CO 参与卡尔文循环，进而生成有机物(如图2)。PEP羧化酶被形象地称为“CO
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泵”，它提高了C 植物固定CO 的能力，使C 植物比C 植物具有较强光合作用(特别是在
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高温、光照强烈、干旱条件下)能力，并且无光合午休现象。常见C 植物有玉米、甘蔗、高
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粱、苋菜等。
3．CAM途径：CAM植物夜间吸进CO ，淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在磷
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酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下，CO 与PEP结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存
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在液泡中。从而表现出夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降。而白天气孔关闭，苹
果酸转移到细胞质中脱羧，放出CO ，进入C 途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以形成PEP
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再还原成三碳糖，最后合成淀粉或者转移到线粒体，进一步氧化释放 CO ，又可进入C 途
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径。从而表现出白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升。常见的CAM植物有菠萝、
芦荟、兰花、百合、仙人掌等。归纳总结 C 植物、C 植物和CAM植物的比较
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特征 C 植物 C 植物 CAM植物
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与CO 结合的物质 RuBP(C ) PEP PEP
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CO 固定的最初产物 C C 草酰乙酸
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CO 固定的时间 白天 白天 夜晚和白天
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光反应的场所 叶肉细胞类囊体薄膜 叶肉细胞类囊体薄膜 叶肉细胞类囊体薄膜
维管束鞘细胞的叶绿
卡尔文循环的场所 叶肉细胞的叶绿体基质 叶肉细胞的叶绿体基质
体基质
有无光合午休 有 无 无
C 途径是碳同化的基本途径，C 途径和CAM途径都只起固定CO 的作用，最终还是通过C
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途径合成有机物。
跟踪训练
1．(2022·江苏高三模拟)自然界的植物丰富多样，对环境的适应各有差异，自卡尔文发现光
合作用中碳元素的行踪后，又有科学家发现碳元素行踪的其他路径。请据图回答下列问题。(1)图1是C 植物碳元素代谢途径的示意图。①、②、③、④代表的是物质，A、B、C、D
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代表的是生理过程，则①、④依次是________、________；D过程是____________________，
ATP的合成除发生在A过程外，还发生在________(填字母)过程。
(2)C 植物在干旱、炎热的环境中，由于气孔关闭造成____________________，从而不利于
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光合作用。
(3)图2是C 植物和CAM植物利用CO 途径的示意图。据图分析，这两类植物固定CO 的酶
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比C 植物多一种________酶，该酶比Rubisco对CO 的亲和力大且不与O 亲和，具有该酶
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的植物更能适应________________的环境。
(4)由图2可知，C 植物是在不同________进行CO 的固定，而CAM植物是在不同________
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进行 CO 固定。典型的 CAM 植物如仙人掌在夜晚吸收的 CO 能否立即用于 C 途径？
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________(填“能”或“不能”)，可能的原因是_______________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)氧气 C 有氧呼吸第二、三阶段 C、D
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(2)CO 不能进入叶片，同时引起O 在细胞内积累
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(3)PEP羧化 低CO 浓度 (4)细胞 时间 不能 没有光照，光反应不能正常进行，无法
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为暗反应提供足够ATP和NADPH
2．(2022·广东高三期中)玉米叶肉细胞能将CO 传递给维管束鞘细胞进行卡尔文循环。请据
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图回答下列问题：
(1)玉米光合作用光反应的场所是____________________，依据结构决定功能，据图分析最
可能的原因是__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)某农业大棚中同时种植玉米与大豆，由于工作人员工作失误，未及时通风导致大棚中
CO 浓度降低，____________(填“玉米”或“大豆”)的生长受影响更大，判断的理由是
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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若从玉米叶肉细胞中提取叶绿体，置于明暗交替进行的环境中，发现NADPH的含量在
一段时间内上升，请结合题干信息分析，该变化趋势的原因是__________________________
________________________________________________________________________。
(4)某生物兴趣小组在野外发现了一植物，利用本题所涉及的原理，通过显微镜观察的方法，
判断该植物是C 植物，还是C 植物，请写出具体的实验步骤、实验结果及结论。
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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)叶肉细胞中的叶绿体 叶肉细胞中的叶绿体有类囊体薄膜，可进行光反应；维管
束鞘细胞中的叶绿体没有类囊体薄膜，不能进行光反应
(2)大豆 密闭大棚中，随植物光合作用的进行，CO 浓度下降，当CO 浓度下降到一定程度
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时，由于不能利用低浓度CO，大豆光合作用受抑制，玉米中的PEP可利用低浓度CO
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(3)玉米叶肉细胞中的叶绿体在有光时，可进行光反应产生NADPH，而与暗反应有关的酶主
要位于维管束鞘细胞的叶绿体中，暗处理时，不进行暗反应消耗NADPH，含量上升 (4)将
该植物放置在适宜光照条件下一段时间，分别分离出叶肉细胞、维管束鞘细胞，将这两种细
胞分别用碘液染色后，制成临时装片，放置在显微镜下观察细胞的颜色。若叶肉细胞变蓝，
则该植物为C 植物；若维管束鞘细胞变蓝，则该植物为C 植物
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