第 5 章 细胞的能量供应和利用
第 1 节 降低化学反应活化能的酶
一、酶的概念及作用
活细胞产生的具有催化作用的有机物 绝大多数是蛋白质 少数是 细胞内外均可起作
概念 , , RNA(
用
)
等量 溶液
H２O２
分组 滴新鲜肝脏研磨液
不处理 水浴加热 滴 溶液 ２
９０℃ ２ FeCl３ 含过氧化氢酶
酶的 ( )
作用 现 气泡 基本无气泡 较少 较多 很多
验证 象 卫生香 复燃不明显 复燃明显
－ －
实验
水浴加热 过氧化氢酶均能加快 分解的速率
结论 (１) 、FeCl３、 H２O２ ;
与无机催化剂 相比 过氧化氢酶的催化效率要高得多
(２) FeCl３ ,
分析 作为已知的无机催化剂 在本实验中作为阳性对照
FeCl３ ,
6F ! "
FK+"6
作用机理——— L>+"6 注意 化 学 反
F F :
降低化学反应 应前后酶的数
L>+"6
的活化能 量和性质不变
'"
3 '1
0
D/
二、酶的特性
特性 图像 分析
*
高效性 C
' BF 酶只能改变化学反应的速率 但不改变最终生
同无机催化剂相比 " (１) ,
( , 成物的量
酶降低活化能的作用 ;
D 曲线相比较可以说明酶具有高效性
更显著 0 (２)a、b
) K
有些酶只作用于一种底物 如麦芽糖酶 其只能
专一性 (１) , ,
催化麦芽糖分解
一种酶只能催化一 ;
( 有些酶可作用于一类结构相近的底物 可催化
种或一类化学反应 (２) ,
) A 表示酶 ,B 表示底物 ,C、D 表示生成物 一类物质分解 , 如蛋白酶
在最适温度和 条件下 酶的活性最高
(１) pH , .
高温 强酸 强碱等条件会使酶的空间结构遭到
作用条件较温和 (２) 、 、
破坏而永久失活 低温条件下酶的活性很低 但空
; ,
间结构稳定
第 5章 细胞的能量供应和利用 ２５三、酶促反应速率的影响因素及探究实验
1.影响酶促反应速率的因素
pH 温度 底物浓度 酶浓度
图示
不同 下酶的最适温度一般不变 不同温 在其他条件适宜 酶量一定的情况下 酶促反应速率
(１) pH , (１) 、 ,
度下酶的最适 一般不变 随底物浓度的增加而加快 当达到一定底物浓度 点对
pH ; , (P
说明 温度与 通过影响酶活性 或酶的空间结 应的底物浓度 后 受酶量的限制 反应速率不再增加
(２) pH ( ) , , ;
构 影响酶促反应速率 底物浓度和酶浓度不改变酶的活性 而是通过影响酶
) ; (２) ,
酶制剂适合在低温 最适 条件下保存 与底物的接触影响酶促反应速率
(３) 、 pH
知识归纳
()酶促反应速率可用单位酶单位时间内底物的减少量或产物的增加量来表示,而酶活性是指酶催化特定化学反应
１
的能力,常用酶促反应速率表示.
()其他影响酶促反应速率的因素:激活剂(能提高酶活性的物质,如 是唾液淀粉酶的激活剂)、抑制剂、重金属等.
－
２ Cl
()竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂:一般随底物浓度增加,竞争性抑制剂的抑制作用可消除,而非竞争性抑制剂的
３
抑制作用不可消除.
2.探究温度和 pH 对酶活性的影响
探究温度对酶活性的影响 探究pH对酶活性的影响
实验变 自变量 温度t 自变量
: (); :pH;
量分析 因变量 淀粉酶活性 因变量 过氧化氢酶活性
: :
"1#" U "1F#" U
过程及 "1#" U "1F#" U 检测
"1#" U "1F#" U
O O
２６ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
F#" Q) )0#"
-" " ( !"
"M :7:7#" F#" Q) ) 0 #" " * 0 E + ( 7 *E(
F#" Q) )0#"
O
淀粉溶液和淀粉酶溶液必须在对应温度梯度下分别保温一段 本实验可先将不同 的缓冲液
(１) (１) pH
时间后再混匀 与过氧化氢酶混合 再加入
注意 ; , H２O２;
本实验不宜选用斐林试剂作为检测试剂 使用斐林试剂需水浴 本实验不宜选用淀粉 酸性条件
(２) ( (２) (
加热 不宜选用 加热条件下会分解 作为实验材料 下易分解 作为实验材料
), H２O２( ) )
小表达 (必修 、 )已知胃蛋白酶的最适 为 ,小肠液的 为 ,胃蛋白酶随食糜进入小肠后还能
１P８２P８４ pH １．５ pH ７．６
发挥作用吗? .为什么? .
答案:不能 因为没有了适宜的 ,胃蛋白酶活性大大下降甚至失活,不能发挥作用
pH
学生用书 P21
真题选改判 ２答案
． √
１( 河北,)作为生物催化剂 酶作用的反应 ３( 湖南,)添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂
．２０２４ ２ , ．２０２２ ３
物都是有机物 使用量 减少环境污染
. ( ) , . ( )
１答案 ３答案
． ✕ ． √
２( 浙江 月选考, )稀释 万倍的淀粉酶仍 ４( 北京, )在 探究温度对酶活性的影响
．２０２２ ６ １０ １００ ．２０２２ １２ “
有催化能力 是因为酶的作用具高效性 实验 中 应在室温下将淀粉溶液与淀粉酶溶
, . ( ) ” ,
液混匀后 在设定温度下保温 两者催化果胶水解得到的单糖不同
, . ( ) B．
４答案 两者催化果胶主链水解断裂的化学键不同
． ✕ C．
５( 浙江 月选考, )设计温度对蛋白酶活 酶催化需要最适温度 盐酸水解果胶不需要
．２０２１ ６ １６ D． ,
性影响的实验方案时 可选择斐林试剂检测 最适温度
,
反应产物 答案 A
. ( )
５答案 链接教材 必修 酶的应用
． ✕ １P８５
从真题到教材
１果胶酶能分解果肉 中的果胶 提
． ,
６有些酶需要特殊物质作用才能具有活性 如 高果汁产量 使果汁变得清亮
． , , .
耐高温的 聚合酶需要 存在的 １答案 细胞壁
DNA ．
情况下才能被激活(选必 )有的酶需要 ２溶菌酶能够溶解细菌的 具有抗
３P７７ , ． ,
被 后才能激活 激活后 酶的 菌消炎的作用 在临床上与抗生素混合使
ATP , , .
发生变化(必修 )( 全国 用 能增强抗生素的疗效
１P８８ ２０２２ , .
乙,)( 湖南,) ２答案 细胞壁
４ ２０２１ ５ . ．
６答案 ２＋ 磷酸化 空间结构 ３ 可用于促进伤口愈合和溶解
． Mg ．
教考衔接 血凝块 还可用于去除坏死组织 抑制污染微
, ,
生物的繁殖
典例 ( 浙江 月选考, , 分)用果胶酶处 .
２０２２ １ １７２
３答案 胰蛋白酶
理草莓 可以得到比较澄清的草莓汁 而利用稀 ．
, ;
４多酶片中含有多种 人在消化不
盐酸处理草莓可以制得糊状的草莓酱 果胶酶 ． ,
.
良时可以服用
和盐酸催化果胶水解的不同点在于 .
( )
４答案 消化酶
两者催化果胶水解得到的产物片段长度不同 ．
A．
第 5章 细胞的能量供应和利用 ２７
第 2 节 细胞的能量“货币”ATP
一、细胞的能量“货币”ATP
组成元素
C、H、O、N、P
名称 腺苷三磷酸
结构及
特点
主要功能 是驱动细胞生命活动的直接能源物质
ATP续表
"51 "51!?
"%1 1J 6F F "51 "51 F "%1 1J 6F "51 36 FUA
,+36"51 F
U"51"%1K+D
ATP与ADP
43136B B *'+L6F
D
EU$B36
的转化 '% 6F+L!
"51+ K,6U
6 *
'+6 36 6F # "51+6F "51+!?K, 6
*DD554
"51 6FC
650 M* "
知识拓展 续表
() 与 的关系 蛋白质磷酸化 蛋白质去磷酸化
１ATP RNA
细胞内许多蛋白质 如信号蛋白 结构蛋白 酶和
( 、 、
膜转运蛋白 的活性变化都是通过蛋白激酶 蛋
) /
()将 中的腺嘌呤替换为鸟嘌呤即为 , 、
２ ATP GTPCTP 白磷酸酶开关调节的 并具有靶蛋白特异性 如
, .
同理.
UTP ２＋ 经磷酸化的 ２＋ 泵主动运输到细胞外的过
() 与 的区别: 中的五碳糖是核糖, Ca Ca
３ ATP dATP ATP 程 如图所示
中的五碳糖是脱氧核糖. , .
dATP $B
知识归纳 辨析各物质中“ ”的含义
A $B $B D;+,%4
U"51!?F"=$"
实例 ""5511
() 中的“ ”代表腺苷,由腺嘌呤和核糖组成.
$B
１ATP A "51 0+.F D/D
() 中的“ ”代表腺嘌呤脱氧核苷酸. ;+ D;++.F U
２DNA A
() 中的“ ”代表腺嘌呤核糖核苷酸. 1111 """"%%11 ED/K,6F+D/
３RNA A
()核苷酸中的“ ”代表腺嘌呤.
４ A $B
二、蛋白质的磷酸化和去磷酸化 D;+.F/K4
* U$B 4 %D
111 ""%%11 6U$B F6
蛋白质磷酸化 蛋白质去磷酸化
在蛋白激酶催化下
,在蛋白磷酸酶的催化下
将 或 等 ,
ATP( GTP )磷酸化的蛋白质上的磷
过程 末端的磷酸基团转移
酸基团脱落 成为游离的
到蛋白质特定位点的 ,
磷酸
氨基酸残基上
图示
过程
２８ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
学生用书 P23
真题选改判 乏细胞呼吸相关酶 不能产生自身生命活动
,
１( 浙江 月选考,)婴儿的肠道上皮细胞吸收 所需能量 因此需从寄主吸收
．２０２４ １ ３
, ATP. ( )
母乳中的免疫球蛋白需要消耗 ２答案
ATP. ( ) ． √
１答案 ３( 浙江 月选考,)腺苷三磷酸分子由 个
． √ ．２０２２ １ ３ １
２( 天津,)衣原体是一类原核寄生生物 缺
．２０２３ １ ,
脱氧核糖 个腺嘌呤和 个磷酸基团组成 ４( 北京,) 必须在有氧条件下合成
、１ ３ . ．２０２１ １ATP .
( ) ( )
３答案 ４答案
． ✕ ． ✕
第 5章 细胞的能量供应和利用 ２９
第 3 节 细胞呼吸
一、细胞呼吸
实质 有机物在细胞内经过一系列的氧化分解 生成 或其他产物 同时释放能量 并生成
, CO２ , , ATP
过程
注意 无氧呼吸产物不同的直接原因是参与反应的酶不同 根本原因是基因不同或基因的选择性表达
: ,
方式 有氧呼吸 无氧呼吸
化学 酶
酶
酒精发酵 如酵母菌等 酒精 少量能量
反应 C６H１２O６＋６H２O＋６O２ → (１) , :C６H１２O６ →２C２H５OH( )＋２CO２＋ ;
酶
能量
式 乳酸发酵 如乳酸菌等 乳酸 少量能量
比 １２H２O＋６CO２＋ (２) , :C６H１２O６ →２C３H６O３( )＋
较 场所 细胞质基质 线粒体 细胞质基质
、
能量 大部分以热能形式散失 大部分存留在不彻底氧化产物 酒精或乳酸 中 少部分释放 释放的能量大部
, ( ) , ,
变化 少部分储存在 中 分以热能形式散失 少部分储存在 中
ATP , ATP
为生物体提供能量
意义 (１) ;
有氧呼吸第二阶段把糖类 蛋白质和脂肪等物质代谢联系起来 是生物体代谢的枢纽
(２) 、 ,
易混易错 ()哺乳动物成熟红细胞无线粒体,只进行无氧呼吸.需氧型原核生物虽无线粒体,但细胞含有与有氧呼吸
１
有关的酶,故可进行有氧呼吸.
()葡萄糖不能进入线粒体,需在细胞质基质中分解为丙酮酸,丙酮酸在 存在时进入线粒体被分解.
２ O２
()产酒精与产乳酸的无氧呼吸仅在第一阶段产生 ,且产生 的数量相同,两者在第二阶段消耗[ ]的数量相同.
３ ATP ATP H
知识拓展 癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生 ,这种现象称为“瓦堡效应”.这
ATP
种现象的意义在于能够产生大量中间产物,为合成 和蛋白质提供原料,从而有利于癌细胞的增殖.
DNA
小表达 动物吸入 标记的 后, (填“能”或“不能”)在其呼出的 中检测到 ,请说出理由:
１８ １８ １８
O O２ CO２ O
.
答案:能 中的 可经有氧呼吸第三阶段转移至 中,再经有氧呼吸第二阶段转移至 中
１８ １８ １８ １８
O２ O H２ O C O２二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
实验
原理
实验
装置
对比
(
实验
)
澄清石灰水浑浊程度高 且变化速度快 澄清石灰水浑浊程度低 且变化速度慢
(１) , ; (１) , ;
若将澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液 结果由蓝 若将澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液 结果
实验 (２) , → (２) ,
绿 黄 且变黄时间短 速度快 由蓝 绿 黄 且变黄时间长 速度慢
现象 → , 、 ; → → , 、 ;
向酵母菌培养液的滤液中加入酸性重铬酸钾溶液 无 向酵母菌培养液的滤液中加入酸性重铬酸钾
(３) , (３)
变化 溶液 变灰绿色
,
实验所用的培养液 葡萄糖溶液 应在使用前煮沸冷却 目的是灭菌 除 避免其他微生物的呼吸作用
(１) ( ) , 、 O２,
注意 对实验结果造成干扰 葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应而发生颜色变化 因此应将酵母菌的培养时间适
;(２) ,
事项 当延长以耗尽葡萄糖 本实验不能只用澄清石灰水是否变浑浊和溴麝香草酚蓝溶液是否变黄作为检测
;(３)
指标 因为两个实验组均能产生
, CO２
三、细胞呼吸方式的判断（多以葡萄糖为底物）
知识归纳 脂肪、蛋白质等也可作为细胞呼吸的底物.当脂肪作为底物时,因其含 、 比例比较高,单位质量耗氧
C H
量高,吸收的 量大于产生的 量.
O２ CO２
四、细胞呼吸的影响因素及应用
项目 浓度 温度 水 浓度
O２ CO２
是有氧呼吸所必需的 在一定范围内 自由水含 作为细胞呼吸的产物
O２ , 主要通过影响酶的活性 , ,
机理 且 对无氧呼吸有抑制 量越高 细胞呼吸速率 浓度过高会抑制细胞
O２ 影响细胞呼吸速率 ,
作用 越快 呼吸
曲线
３０ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学续表
项目 浓度 温度 水 浓度
O２ CO２
储藏 果蔬应置于低温 低氧 湿度适中的环境中 种子应置于低温 低氧 干燥的环境下
(１) : 、 、 , 、 、 .
农业 大棚夜间降低温度 可降低植物细胞呼吸速率 利于有机物积累 中耕松土利于根部细胞进行有氧
(２) : , , ;
呼吸 为植物吸收无机盐提供能量 及时排涝可避免根部细胞缺氧 否则洪涝会导致细胞进行无氧呼吸 产生
, ; , ,
应用 酒精或乳酸 少数植物 毒害细胞
( ) .
工业及食品 制备发酵产品 如利用乳酸菌制作泡菜和酸奶等 利用酵母菌制作果酒等
(３) : ( ; ).
人体健康 有氧运动可避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸 乳酸的大量积累会使肌肉酸
(４) : ,
胀乏力 用透气的创可贴或纱布包扎伤口可抑制厌氧菌 如破伤风芽孢杆菌 的繁殖
; ( )
学生用书 P25
真题选改判 中等强度运动时 主要供能物质是血糖
B． ,
１( 山东,)检测到水淹的玉米根有 的 高强度运动时 糖类中的能量全部转变
．２０２３ ４ CO２ C． ,
产生不能判断是否有酒精生成 为
. ( ) ATP
１答案 肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量
． √ D．
２( 湖南,)低温保存食品可抑制微生物的生命 答案 A
．２０２３ ５
活动 温度越低对食品保存越有利 链接教材 必修 糖类的分解、转化
, . ( ) １P９４
２答案 １肌糖原存在于肌肉中 剧烈运动时肌糖原可
． ✕ ． ,
３( 江苏,)蓝细菌没有线粒体 只能通过无 分解产生 经血液循环进入
．２０２２ ８ , , ,
氧呼吸分解葡萄糖产生 再转化成 以分解供能 在饥饿 寒
ATP. ( ) ; 、
３答案 冷等条件下 肌糖原也可以分解供能
． ✕ , .
４( 湖南, )农作物种子入库贮藏时 在无 １答案 乳酸 肝脏 葡萄糖
．２０２１ １２ , ．
氧和低温条件下呼吸速率降低 贮藏寿命显 ２细胞呼吸在细胞物质代谢中的作用 细胞呼
, ． :
著延长 吸除了能为生物体提供 还是生物
. ( ) ,
４答案 体 的枢纽
． ✕ .
教考衔接
的代谢 都可以通过细胞呼吸过
,
典例 ( 北京,, 分)运动强度越低 骨骼肌 程联系起来
２０２３ ２２ , .
的耗氧量越少 如图显示在不同强度体育运动 ２答案 能量 物质代谢 蛋白质 糖类和
. ． 、
时 骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量 脂质
, .
３若分解底物均为葡萄糖 则无氧运动中肌肉
． ,
细胞 产生量大于 消耗量 是否正确
CO２ O２ , ?
为什么
?
.
３答案 不正确 由于人体细胞无氧呼吸不产
． ,
生 只有有氧呼吸才能产生 因此以
CO２, CO２,
葡萄糖为底物时 肌肉细胞 的消耗量都会
对这一结果正确的理解是 , O２
( ) 与 的产生量相等
低强度运动时 主要利用脂肪酸供能 CO２
A． ,
第 5章 细胞的能量供应和利用 ３１
P
题型突破 呼吸电子传递与氧化磷酸化
学生用书 P26
细胞的有氧呼吸过程需要经过一系列复杂的化学反应,一些高考试题的情境会在课本细胞呼吸的
基础上进行适度地拓展.针对此类问题需结合所学知识和新情境中的已知信息进行审题、解题.(
２０２２
山东, )
１６
３２ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
典例 ( 重庆模拟调研,)如图所示 细胞呼 偶联因子是 ＋ 的转运蛋白 可能还具
２０２４ ７ , A．F１ＧF０ H ,
吸过程产生的 通过线粒体内膜上的呼 有催化 合成的作用
NADH, ATP
吸链将电子传递给氧生成 伴有 经蛋 在不发生质子漏的情况下 中的能量
H２O, H ＋ B． ,NADH
白复合体 从基质侧跨膜泵至内外膜之 都转移到 中
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ ATP
间的膜间隙 以维持基质和膜间隙一个极大的 熊在冬眠时肝细胞线粒体内质子漏的速率可
, C．
浓度梯度 经 偶联因子复合体合 能会增大
＋ ＋
H ,H F１ＧF０
成 同时也可能发生 ＋ 不经过 偶 水分子的生成是增大基质和膜间隙 ＋ 浓度
ATP. H F１ＧF０ D． H
联因子复合体而进入基质 这种现象叫作质子 梯度的原因之一
,
漏 质子漏发生过程中能量全部以热能的形式 答案 B
,
释放 质子漏的生理功能有产热 清除有害自
. 、
由基等 下列相关分析不合理的是
. ( )
拓宽思维边界 呼吸电子传递和氧化磷酸化
在有氧呼吸第三阶段 在酶的催化下释放电子和 电子转移至嵌在线粒体内
＋
,[H](NADH) H ,
膜上的电子传递链中 当电子沿着电子传递链依次传送时 其释放的能量用于驱动 跨膜转
＋
. , H
运 从线粒体基质转运到膜间隙 从而产生 浓度梯度 膜间隙的 沿着线粒体内膜上
＋ ＋
——— , H . H
合酶内部的通道顺浓度梯度流回线粒体基质 推动了 的合成 呼吸电子传递和氧化磷
ATP , ATP .
酸化过程如图所示
:图 图
１ ２
第 4 节 捕获光能的色素和光合作用的原理
一、捕获光能的色素
1.绿叶中色素的提取和分离
提取 分离
原 纸层析法 不同光合色素在层析液中溶解度不同 溶解度高的
光合色素能够溶解于有机溶剂 如无水乙醇 : ,
理 ( ) 随层析液在滤纸上扩散得快 反之则慢
,
实
验
步
注意 滤液细线要直 细 匀 每次画完待干燥后重复一到两
骤
(１)
无水乙醇
:
溶解色素
;(２)
二氧化硅
:
使研磨 :(１) 、 、 (
次 滤液细线不能接触层析液 防止色素溶于层析液中
更充分
;(３)
碳酸钙
:
防止研磨中叶绿素被破坏 );(２) ,
72.1 M7 F #? E
实 色素带的条数与色素种类有关 四条色素带说明有四种色素
(１) , ; 692 S7 P
验 色素带的宽窄与色素含量有关 色素带越宽说明此种色素含
(２) , S2 S7 D
结 量越多 色素带扩散速度与溶解度有关 扩散速度越快说明溶
;(３) , 42B :47
果 解度越高
42C S47 D
收集到的滤液颜色过浅
异 : 滤纸条色素带重叠
常 未加 研磨不充分 (１) :
现 ① SiO２, ; 滤液细线画得不直 滤液细线过粗
一次加入大量的无水乙醇 提取液浓度太 ① ;②
象 ② , 滤纸条无色素带 滤液细线接触到层析液 且时间较长 色
分 低 正确做法 分次加入少量无水乙醇 (２) : , ,
析 ( : ); 素全部溶解到层析液中
未加 或加入过少 色素分子被破坏
③ CaCO３ ,
第 5章 细胞的能量供应和利用 ３３2.光合色素的分布及功能
光合色素位于类囊体薄膜上 具有吸收 传递和转化光
(１) , 、 6 1692
能的功能 + 42C
. +
不同色素吸收光谱 如图 不同 其中叶绿素主要吸收 ! 42B
(２) ( ) ,
红光和蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
, . "JON
易混易错 ()叶绿体中的色素(即光合色素) 液泡中的色素(如水溶性的花青素) 光敏色素,光敏色素是一种
１ ≠ ≠
接收光信号的分子,调节植物的生长发育.
()叶绿素的组成元素为 、 、、、 ,类胡萝卜素的组成元素仅有 、 、,故土壤中缺少 可以使植株叶片黄化.
２ CH ON Mg CH O Mg
小表达 (必修 )海洋中的藻类,习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻,它们在海水中的垂直分布大致依次
１P１０１
是浅、中、深.这种现象与光能的捕获有关吗? 为什么?
.
答案:有关.不同颜色的藻类吸收不同波长的光.藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的.水对红、橙光的吸收
比对蓝、绿光的吸收要多,即到达深水层的光线是短波长的光,因此,吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅
层,吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方
二、光合作用的过程及原理
光反应 暗反应
场所 类囊体薄膜 叶绿体基质
条件 光 光合色素 酶 等 酶 等
＋
、 、 、H２O、ADP、Pi、NADP 、CO２、ATP、NADPH、C５
)0 0
$
? /"%1)
$0
E
6 72 /"%1 .F $
过程 "51
"%1 1J $)0
光
水的光解
＋ －
(１) :２H２O 叶绿体→O２＋４H ＋４e ;
酶
的固定
物质
的合成 能量
酶 (１)CO２ :CO２＋C５ →２C３;
变化 (２)ATP :ADP＋Pi＋ →ATP;
酶 的还原 NADPH
的 合 成 (２)C３ :２C３ 酶 → (CH２O)＋C５
(３)NADPH :NADP
＋
＋ H
＋
＋２e
－
→
、ATP
还原型辅酶
NADPH( Ⅱ)
能量 和 中活跃的化学能
光能 和 中活跃的化学能 ATP NADPH →
变化 →ATP NADPH 有机物中稳定的化学能
化学 光能
反应式 CO２＋H２O 叶绿体→ (CH２O)＋O２
光反应为暗反应提供 和 暗反应为光反应提供 和
＋
(１) NADPH ATP, NADP 、ADP Pi;
联系 暗反应不直接依赖光 若光反应停止 因 和 还没有消耗完 暗反应可继续进行一段时间
(２) , , NADPH ATP , ;
若暗反应无法进行 则导致 和 积累 从而抑制光反应进行
, ATP NADPH ,
３４ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学续表
光反应 暗反应
$E
环境改 & $0 "51 $ "5$ * $$
(１) /"%1) $*$"5
变时短 $0
时间内 $0
$*$ "5
& U "51/"%1)
各物质 (２)
$0 $ E $"5$*
$
$
"5F
"51/"%1)
含量变
注意 分析物质含量变化时从来源和去路两个方面考虑 先考虑环境因素直接影响的物质 再考虑此物质
化的分析 : , ,
含量变化对其他物质含量的影响
知识拓展 光合作用的产物 过韧皮部(筛管)由叶片(源)运往其他器官(库).由于蔗
糖具有较高的水溶性和运输速率且性质稳定,因此蔗糖
$0
"1 是糖类物质在植物体内运输的主要形式.
4 '
' 5
3 * #
小表达 光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入
１４ CO２
,一
.F2
6 + 定时间后杀死小球藻,同时提取产物并分析.实验发现,
仅仅 的时间,含 的放射性代谢产物多达几十种.
.F2 :2 ３０s １４ C
缩短光照时间到 ,发现含 的放射性代谢产物减少
１４
７s C
:2 M+F00 到 多种,想要探究 转化成的第一个产物,可能的
'9
１０ CO２
实验思路是 .
?6 "10 'B
+F 答案:不断缩短光照时间后杀死小球藻,同时提取产物并
光合作用的产物主要是蔗糖、淀粉等糖类,蔗糖在细 分析,直到最终提取物中只有一种含 的放射性代谢产
１４
C
胞质基质中合成,淀粉在叶绿体基质中合成,蔗糖最终经 物,该物质即为 转化成的第一个产物
CO２
第 5章 细胞的能量供应和利用 ３５
学生用书 P29
真题选改判 ４答案 无水乙醇 叶绿素 和叶绿素 主要
． a b
１( 江苏, )用有机溶剂提取色素时 加入碳酸 吸收蓝紫光和红光 胡萝卜素和叶黄素主要
．２０２３ １２ , ,
钙是为了防止类胡萝卜素被破坏 吸收蓝紫光 选择红光可排除类胡萝卜素的
. ( ) ,
１答案 干扰
． ✕
２( 全国乙,)用不同波长的光照射类胡萝 ５类囊体薄膜电子传递的最终产物是
．２０２３ ２ ． .
卜素溶液 其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰 羧化酶催化的底物是 和
, . RuBP CO２
(必修 — )( 湖南, )( 重庆, )
( ) １P１０３ １０４ ２０２３ １７ ２０２３ １９.
２答案 ５答案 核酮糖 二磷酸
． √ ． NADPH C５( Ｇ１,５Ｇ ;
３( 天津,)类囊体产生的 和 参与
．２０２０ ５ ATP O２
RuBP)
固定与还原 ６从物质和能量转化角度分析 叶绿体的光合
CO２ . ( ) ． ,
３答案 作用即在光能驱动下 水分解产生
． ✕
, ;
光能转化为电能 再转化为 中
从真题到教材
,
储存的化学能 用于暗反应的过程(必修
４提取光合色素时 可利用 作为溶 , １
． , )( 湖南, )( 山东, )
剂 测定叶绿素含量时 应选择红光而不能 P１０４ ２０２４ １７ ２０２４ ２１ .
. , ６答案 和
＋
和
选择蓝紫光 原因是 ． O２ H ATP NADPH
,
教考衔接
(必修
— )( 河北, )( 甘肃, ) 典例 ( 湖北, , 分)某植物的 种黄叶突
１P９８ ９９ ２０２４ １９ ２０２４ １７ . ２０２２ １２２ ２
变体表现型相似 测定各类植株叶片的光合色 分的吸收带较叶绿素 偏向长波方面 且吸
, b ,
素含量 单位 结果如表 下列有关 收光谱带比叶绿素 宽 叶绿素 在蓝紫光
－１
( : μgg ), . b , b
叙述正确的是 部分的吸收光谱带比叶绿素 填
( ) a (
植株 叶绿 叶绿 类胡萝 叶绿素 类 宽 或 窄
/ “ ” “ ”).
类型 素 素 卜素 胡萝卜素 １答案 宽
a b
野生型 ．
１２３５ ５１９ ４１９ ４．１９ ２研究表明 在遮光条件下 以蓝紫光为主的散
突变体 ． : ,
１ ５１２ ７５ ３７０ １．５９
突变体 光占比增加 请预测 在适当遮光的条件下
２ １１５ ２０ ３７９ ０．３５ . :
两种突变体的出现增加了物种多样性 叶片 比如同一植物底层叶片 中叶绿素
A．
( ) a/b
突变体 比突变体 吸收红光的能力更强 弱光下的吸光能力 有利
B． ２ １
, ,
两种突变体的光合色素含量差异 是由不同 于提高植物的捕光能力 是对弱光环境的一
C． , ,
基因的突变所致 种适应
.
叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致 ２答案 降低 增加
D． ．
突变体的叶片呈黄色 ３植物工厂里为什么不用发绿光的光源
． ?
答案 D
.
链接教材 必修 光合色素的吸收光谱
３答案 这种波长的光被光合色素吸收得最
．
１P９９
少 因此不能用于光合作用中合成有机物
１从叶绿素吸收光谱图可知 叶绿素 在红光部 ,
． : a
３６ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
第 5 节 光合作用的影响因素及应用
光合作用的影响因素及应用
原理分析 应用
遗传特性 色素含量 酶的数量及活性等 叶面积指数 叶龄等 如 阴生植物的光补偿点和光饱和点
内部因素 ( 、 )、 、 , :
都较阳生植物低续表
原理分析 应用
光照强度通过影响光反应 和 的产生来影响暗反应 最
ATP NADPH ,
终影响光合速率
光
$0
照 = $ 温室生产中 适当增加光照强
% K* ' #%K* '+=%U ,
强 K* ' & #%+& 度 以提高光合速率 使作物增产
光 U '6 *JU$ , ,
度 0 %+&K* '
# & +N %
N %
$0F "
单
光 光质影响光合作用强度 光合色素主要吸收红光和蓝紫光 几乎不吸 温室大棚可根据需要选择适合
因 , ,
质 收绿光 的光源 玻璃或塑料薄膜
子 、
$0 农田 正其行 通其风 及温室
外 “ 、 ”
"%=. E(0 E(U 大棚增施有机肥 被微生物分
部 CO２ 0 $0=%U#%=.$0N % (
浓度 " # $0" 解产生 等均可增大
因 CO２) CO２
$0 F 浓度 提高光合速率
素 ,
E(
温 ED F+" E(U 温室大棚内增加昼夜温差 有
,
'!+/
度 助于植物有机物的积累
0 #
矿质 等是合成叶绿素所必需的矿质元素 根据作物的需肥规律适时 适
(１)N、Mg ; 、
元素 参与 的形成 量施肥 提高农作物产量
(２)P ATP ,
水是光合作用的原料
水分 (１) ; 根据作物的需水规律合理灌溉
缺水时 气孔开度减小 吸收量减小
(２) , ,CO２
温室栽培时 在一定光照强度
,
下 白天适当提高温度 也可同
, (
多因子 时适当增加 浓度 可提高
CO２ )
外部因素 光合速率 当温度适宜时 可适
; ,
点前 限制因子主要为光照强度 点后 光照强度不再是限 当增加光照强度和 浓度以
(１)A : ;(２)B : CO２
制因子 光合速率还受温度 浓度等的影响 提高光合速率
, 、CO２
小表达 ()大棚生产中,为什么多施有机肥能够提高作物的产量? .
１
()影响气孔开闭的因素有 ,气孔的开闭 (填“是”或“不是”)受单一因素的影响,举例说明:
２
.
答案:()有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成了 和无机盐, 是光合作用的原料,无机盐有利于植物生长
１ CO２ CO２
()光照、含水量、植物激素、温度等 不是 干旱会影响脱落酸( )的合成,从而影响植物气孔开闭
２ ABA
学生用书 P30
真题选改判 传递光能的效率降低
. ( )
１( 湖北, )高温下作物减产的原因有 呼
２答案
．２０２３ １１ : ． ✕
３( 湖南,)合理密植和增施有机肥能提高
吸作用变强 消耗大量养分 光合作用强度减
．２０２１ ７
, ;
农作物的光合作用强度
弱 有机物合成减少等 . ( )
, . ( )
３答案
１答案
． √
． √
４( 湖南,)弱光条件下植物没有 的释
２( 湖南, )夏季晴朗无云的白天 时左 ．２０２１ ７ O２
．２０２２ １３ ,１２ 放 说明未进行光合作用
右光合作用强度明显减弱的原因可能是叶绿 , . ( )
４答案
体内膜上的部分光合色素被光破坏 吸收和 ． ✕
,
第 5章 细胞的能量供应和利用 ３７
５( 湖南,)在禾谷类作物开花期剪掉部分花 链接教材 必修 光合作用强度的影响因素
．２０２１ ７ １P１０５
穗 叶片的光合速率会暂时下降
根据光合作用的反应式可知 光合作用的原
, . ( )
,
５答案
料 动力 都是影响光
． √ ——— , ——— ,
教考衔接 合作用强度的因素 因此 只要影响到原料 能
. , 、
量的供应 都可能是影响光合作用强度的因素
典例 ( 辽宁,, 分)植物工厂是通过光调 , .
２０２１ ２２
如环境中 浓度 叶片 开闭情
控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业 ,
况 是光合作用的场所 影响其形成
生产系统 常采用无土栽培技术 下列有关叙 . ,
, .
和结构的因素 如无机营养 病虫害 也会影响
述错误的是 ( 、 )
( )
光合作用强度 此外 光合作用需要众多的
可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度 . ,
A．
参与 影响其活性的因素 如
应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同 , ( )
B．
也是影响因子
合理控制昼夜温差有利于提高作物产量 .
C．
答案 水 光能 气孔 叶绿体
适时通风可提高生产系统内的 浓度 、CO２ CO２
D． CO２
酶 温度
答案 B
３８ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
第 6 节 光合与细胞呼吸综合
学生用书 P31
光合作用与细胞呼吸的综合
6F
物质 )0 $0 * $)0 !
$0 )0
光合 转变 0
作用
&6
和细
/"%1) "51 '/
胞呼 6 "51+6 * M* "
能量 "B+6 +6
吸的
转化
F1F+6
联系
* 36续表
植物 净光合速率 总光合速率 呼吸速率
＝ －
“三率” 净光合速率 总光合速率 呼吸速率
分析 参照主体 细胞或植物体 叶绿体 线粒体 只考虑有氧呼吸
( )
吸收量 固定量 消耗量 利用量 释放量 黑暗
CO２ 、 、 ( )
释放量 产生量 吸收量 黑暗
O２ ( )
有机物 积累量 制造量 合成量 消耗量 黑暗
、 ( )
补偿点 和 饱和点 移动问题 分析时可利用 光合条件若变好 补偿饱和两边跑 光合条件若变差 补
“ ” “ ” : “ , ; ,
偿饱和中间靠 来判断 如 光合作用最适温度 细胞呼吸最适温度 若温度由 降至
” , : ２５℃, ３０℃, ３０℃
图中 三点分别向上 细胞呼吸速率减慢 左 光合作用变强 若要光合作用等于呼吸作
２５℃, A、B、C ( )、 ( ,
用 光照需变弱 右 光合作用变强 可固定更多光能 移动
, )、 ( , )
自然环境中 密闭容器中
: :
一昼夜
代谢曲线
图 图
１ ２
图 中 段及图 中 段可见 在夏季午时左右 光照强 温度高 叶片部分气孔关闭 吸收速
１ AB ２ FG , , 、 , ,CO２
率降低 导致光合速率降低 即光合午休
, ( )
小表达 给小球藻提供 ,在小球藻合成的有机物 $0FE(,
１８
O２
中检测到了
１８ O
,分析其最可能的转移途径是什么?
0
*E(, $0
E(
(
.
答案:有氧呼吸第三阶段 与[ ]结合生成了 , 0
１８ O２ H H２ １８ O & ' 9 &
有氧呼吸第二阶段利用 １８ 生成 １８ , １８ 再参与 " # $ % &
H２ O C O２ C O２
光合作用的暗反应生成含 的有机物( )
１８ １８ 甲 乙
O CH２ O
典例 “三率”分析 ( 届衡阳名校联考,)图 图甲中 光照强度为 时 水稻叶肉细胞的光
２０２５ ３ A． , B ,
甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为 合速率等于呼吸速率
A、
时的 释放速率和 产生速率的变 图甲中 光照强度为 时 水稻叶肉细胞从周
B、C、D CO２ O２ B． , D ,
化 图乙表示蓝细菌的 吸收速率与光照强 围环境中吸收 的速率相对值为
. CO２ CO２ ２
度的关系 下列说法正确的是 图乙中 光照强度为 时 蓝细菌产生
, ( ) C． , X , ATP
$0FE(0*E( 的场所有细胞质基质 线粒体和叶绿体
、
图乙中 限制 点光合速率的主要因素
D． , E、F、G
是光照强度
答案 B
第 5章 细胞的能量供应和利用 ３９
变式 同知识不同考查角度 一昼夜代谢曲线 点 点 点时 植物体的光合速率与呼
A．D 、H 、Q ,
吸速率相等
( 常德一中入学考,)生物兴趣小组将某绿
２０２４ ３
图 结果显示 经过 后容器中植物体内
色植物放在密闭透明的容器内 利用 传感
, CO２ B． １ , ２４h
有机物的含量减少
器检测其浓度随时间的变化 结果如图 曲线
, １
分析 浓度的变化 在图 中的 段会出
表示 图中 点为光合作用的开始点 水平虚线
, C , C． CO２ , １ HI
现图 的曲线
为实验开始时密闭容器内的 浓度 图 为
CO２ . ２ ２
点 点时 在植物叶肉细胞中的总体
某时间段内的容器中 浓度变化速率的情
D．C 、E ,CO２
CO２
移动趋势相同
况 下列说法正确的是
. ( )
K $0" 答案 A
$ % $0" E(
&
# 1
"
' ( ) * /
. 2
K 0 K
图 图
１ ２
４０ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
P
题型突破 光系统和电子传递及光抑制和光呼吸
学生用书 P33
近年来对光合作用的考查已经不再局限于教材上光合作用的过程,部分试题会从分子角度入手,
主要涉及光系统、光合作用的暗反应过程、光呼吸、光抑制等.( 黑、吉、辽, )( 湖北,)(
２０２４ ２１ ２０２３ ８ ２０２３
山东, )( 湖南, )( 山东, )( 江苏, )( 山东, )( 重庆,)
２１ ２０２３ １７ ２０２２ ２１ ２０２２ ２０ ２０２１ ２１ ２０２１ ６
一、光系统和电子传递 的反应
典例 1 ( 重庆,, 分)如图为类囊体膜蛋白 电子 － 的有序传递是完成光能转换的重
２０２１ ６２ D． (e )
排列和光反应产物形成的示意图 据图分析 要环节
. ,
下列叙述错误的是 答案 A
( )
拓宽思维边界
光系统 叶绿体进行能量转化需要依靠光系
１． :
统 光系统主要是由光合色素和蛋白质结合
,
形成的大型复合物 包括光系统 和
, Ⅰ(PSⅠ)
光系统 光系统能将光能转化为
Ⅱ(PSⅡ),
电能
.
光合电子传递和光合磷酸化 光系统产生的
２． :
水光解产生的 若被有氧呼吸利用 最少要 高能电子沿光合电子传递链依次传递 促使
A． O２ , ,
穿过 层膜 的形成 同时建立了 ＋ 浓度梯度
４ NADPH , H .
与电子 和质子 结合形 光合磷酸化即 顺浓度梯度驱动 合酶
＋ － ＋ ＋
B．NADP (e ) (H ) H ATP
成 的运转 将 磷酸化为 的过程 该过
NADPH , ADP ATP ,
产生的 可用于暗反应及其他消耗能量 程与有氧呼吸第三阶段类似 如图所示
C． ATP , .
度的变化 获得曲线 图
, a、b( Ⅱ).
二、光抑制和光呼吸
典例 2 ( 江苏, , 分)图 所示为光合作
２０２２ ２０９ Ⅰ 图
Ⅱ
用过程中部分物质的代谢关系 表示代
(①~⑦ 曲线 t 时段释放的 源于细胞呼
① a,０~ １ CO２
谢途径 是光合作用的关键酶之一
).Rubisco , 吸t t 时段 的释放速度有所增加 此
;１~ ２ ,CO２ ,
和 竞争与其结合 分别催化 的羧化
CO２ O２ , C５ 阶段的 源于
CO２ .
与氧化 羧化固定 合成糖 氧化后
.C５ CO２ ;C５ 曲线 当时间到达t 点后 室内 浓度
② b, ２ , CO２
可进一步产生乙醇酸 在过氧化物酶体
(C２),C２ 不再改变 其原因是
,
和线粒体协同下 完成光呼吸碳氧化循环 请
, .
.
据图回答下列问题
. 光呼吸可使光合效率下降 科学
(４) ２０％~５０％,
家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸脱
氢酶和南瓜的苹果酸合酶﹐形成了图 代谢途
Ⅲ
径﹐通过
降低了光呼吸 提高了植株生物量 上述工作
, .
体现了遗传多样性的 价值
.
图
Ⅰ
图 中 类囊体膜直接参与的代谢途径有
(１) Ⅰ ,
从 中选填 在红光照射条件
( ①~⑦ ),
图
下 参与这些途径的主要色素是 Ⅲ
, . 答案 叶绿素 叶绿素 和叶绿素
在 循环途径中 乙醇酸进入过氧化物酶 (１)①⑥ ( a b)
(２) C２ , 过氧化氢 光呼吸和细胞
体被继续氧化 同时生成的 在过氧化 (２)H２O２( ) (３)①
, 呼吸 光合作用速率等于细胞呼吸速率
氢酶催化下迅速分解为 和 ②
O２ H２O. 乙醇酸转化为苹果酸 直接和间接
将叶片置于一个密闭小室内 分别在 (４)
(３) , CO２
浓度为 和 的条件下测定小室内 浓
０ ０．０３％ CO２
第 5章 细胞的能量供应和利用 ４１
拓宽思维边界定义 强光抑制光合作用的现象
当光照强度超过叶绿体所能利用的最大光能时 过量光能会引起叶肉细胞内
＋
, NADP
光抑制 产生机制 不足 光合色素过量吸收光能产生的电子会超过 的可利用量 此时过量的电
＋
( NADP ),
及危害 子导致光有毒物质 如活性氧 的产生 这些光有毒物质会攻击 中的 蛋白
( ) . PSⅡ D１ 、
膜结构 核酸等物质 损坏光合结构 使光合速率下降
、 , ,
光呼吸与
暗反应的
关系
光呼吸与植物体内的酶 有关 当叶肉细胞中 浓度高时 该酶可催化
光呼吸 ———Rubisco , CO２ ,
生理过程 固定 进而合成有机物 当 浓度低时 该酶可催化 与 反应 产生
C５ CO２, ; CO２ , C５ O２ , C３、
磷酸乙醇酸 磷酸乙醇酸经一系列反应产生
, CO２
光呼吸是进行光合作用的细胞为适应高光照及高 低 的条件下 提高抗逆
(１) O２、 CO２ ,
性而形成的一条代谢途径
生理意义 ;
在干旱和高辐射等的环境中 气孔关闭 胞间 浓度降低 会导致光抑制 此时
(２) , , CO２ , .
光呼吸释放 消耗多余能量 对光合器官起保护作用 避免产生光抑制
CO２, , ,
题型突破 CO 浓缩机制 P
2 学生用书 P35
浓缩作为光合作用过程中的一个重要环节,涉及光合作用速率、植物对环境的适应性等核心概
CO２
念,是生物学命题的焦点之一.光合作用的命题越来越注重情境化,即通过创设真实或模拟的生物学情境
来考查学生对知识的理解和应用能力. 浓缩机制可能会结合具体的植物生理实验、生态系统中的碳
CO２
循环等情境来设计题目.考生应在充分掌握光合作用基本原理的基础上,提高自己的信息提取、问题分析
和综合应用能力.( 天津,)( 湖南, )( 辽宁, )( 天津, )( 全国乙, )
２０２３ ９ ２０２３ １７ ２０２１ ２２ ２０２１ １５ ２０２１ ２９
４２ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
典例 ( 辽宁, , 分)早期地球大气中的 海水中的无机碳主要以 和 － 两种
２０２１ ２２１３ (２) CO２ HCO３
浓度很低 到了大约 亿年前 大气中 浓 形式存在 水体中 浓度低 扩散速度慢 有
O２ , ３．５ , O２ , CO２ 、 ,
度显著增加 浓度明显下降 现在大气中的 些藻类具有图 所示的无机碳浓缩过程 图中
,CO２ . １ .
浓度约为 是限制植物光 浓度最高的场所是 填 细胞
CO２ ３９０μmolmol －１ , HCO３ － ( “
合作用速率的重要因素 核酮糖二磷酸羧化酶 外 或 细胞质基质 或 叶绿体 可为图示过
. / ” “ ” “ ”),
加氧酶 是一种催化 固定的酶 在 程提供 的生理过程有
(Rubisco) CO２ , ATP .
低浓度 条件下 催化效率低 有些植物在
CO２ , .
进化过程中形成了 浓缩机制 极大地提高
CO２ ,
了 所在局部空间位置的 浓度 促进
Rubisco CO２ ,
图
了 的固定 回答下列问题
１
CO２ . :
真核细胞叶绿体中 在 的催化下 某些植物还有另一种 浓缩机制 部分
(１) , Rubisco , (３) CO２ ,
被固定形成 进而被还原生成糖 过程见图 在叶肉细胞中 磷酸烯醇式丙酮酸
CO２ , ２. ,
类 此过程发生在 中 羧化酶 可将 转化为有机物 该
－
, . (PEPC) HCO３ ,
有机物经过一系列的变化 最终进入相邻的维 机制中碳的转变过程及相应场所 可以使用
, ,
管束鞘细胞释放 提高了 附近的 技术
CO２, Rubisco .
浓度 通过转基因技术或蛋白质工程技术 可能进
CO２ . (４) ,
一步提高植物光合作用的效率 以下研究思路
,
合理的有 多选
( ).
改造植物的 转运蛋白基因 增强
－
A． HCO３ ,
的运输能力
－
HCO３
改造植物的PEPC基因 抑制 的合成
B． , OAA
图 改造植物的Rubisco基因 增强 固定
２ C． , CO２
能力
由这种 浓缩机制可以推测 与无
① CO２ ,PEPC
将 浓缩机制相关基因转入不具备此机
机碳的亲和力 填 高于 或 低于 或
( “ ” “ ” D． CO２
制的植物
等于
“ ”)Rubisco.
答案 三碳化合物 叶绿体基质
图 所示的物质中 可由光合作用光反应提
② ２ ,
(１)C３( ) (２)
叶绿体 呼吸作用和光合作用 光反应
供的是 图中由 转变为
. Pyr
( ) (３)
高于 和 吸能反应
的过程属于 填 吸能反应
PEP ( “ ” ① ②NADPH ATP ③
同位素标记
或 放能反应
“ ”).
(４)ACD
若要通过实验验证某植物在上述 浓缩
③ CO２
第 5章 细胞的能量供应和利用 ４３
拓宽思维边界 浓度是限制光合作用的关键因素 因为 对 的亲和力较低
CO２ . Rubisco CO２ ,
浓度过低时 其催化 固定的过程会受限制 并使光呼吸增强 所以 各类光合生物演化出
CO２ , CO２ , . ,
不同的机制来提高胞内 浓度 从而促进光合作用 降低光呼吸
CO２ , , .
途径 主要内容 意义
蓝细菌或藻 蓝细菌或藻类可通过主动运输
类的 含量较低时 维持光
－ －
HCO３ HCO３(CO２ )
泵途径 以蓝 合作用高效进行 在水体中占据
( ,
细菌为例 优势
)续表
途径 主要内容 意义
羧化酶对 的亲和力
(１)PEP CO２
极高 提高了 植物固定 的
, C４ CO２
能力
;
羧化酶起到 泵 的
(２)PEP “CO２ ”
作用 把 压 进维管束细胞
, CO２“ ”
中 使 羧化部位的 浓
, Rubisco CO２
途径 度比 植物的高很多 从而减少
C４ C３ ,
光呼吸 因而 植物在强光下具
, C４
有比 植物更高的光合速率
C３ ;
维管束鞘细胞中的光合产物
首先在叶肉细胞内被固定在四碳化合物 草酰乙酸 这也是
(３)
CO２ ( , 可就近运入维管束 从而避免了
,
名字的由来 中 草酰乙酸转化为苹果酸 然后被运输到维管
“C４” ) , , 光合产物累积对光合作用可能产
束鞘细胞中脱羧 放出的 在 催化下再与 反应生
, CO２ Rubisco C５ 生的抑制作用
成
C３
白天 高温 植物气孔关闭 避免
( ), ,
途径 了水分散失 有利于植物在干旱环
CAM ,
境中生存
生活在干旱环境中的景天 仙人掌等植物夜间气孔开放 固定
、 , CO２
生成苹果酸进入液泡 白天气孔关闭 储存的苹果酸脱羧 放出
; , , CO２,
进入卡尔文循环
CO２
４４ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
