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【高考大一轮单元复习】高考生物单元复习课件与检测-微专题03《C4途径、CAM途径及光呼吸》（新教材新高考）
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这是一份【高考大一轮单元复习】高考生物单元复习课件与检测-微专题03《C4途径、CAM途径及光呼吸》（新教材新高考），共59页。PPT课件主要包含了C4途径，CAM途径，光呼吸，植物种类，线粒体和叶绿体，外界环境，C3三碳化合物，不生长，干旱环境，RuBP等内容，欢迎下载使用。
1.光合作用C4途径基本概念
C4途径是有一些植物对外界吸收的CO2的固定反应是在叶肉细胞的胞质溶胶中进行的，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的催化下将CO2连接到磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)上，形成四碳酸：草酰乙酸(OAA)，这种固定CO2的方式称为C4途径。C4植物每同化1分子CO2,需要消耗5分子ATP和2分子NADPH。
2. 光合作用C4途径过程图解
3. 光合作用C4途径过程解读
4.光合作用C4途径产生的原因
因为C4植物中含有能固定CO2为C4的相关酶，即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，简称为PEP羧化酶（与CO2有很强的亲和力）。可促使PEP把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来。C4植物这种独特的作用，被形象的比喻成“二氧化碳泵”。
1.光合作用C3、C4途径比较
（1）C3植物和C4植物定义人们根据光合作用碳素同化的最初光合产物的不同，把高等植物分成两类：①C3植物：这类植物的最初产物是3-磷酸甘油酸（三碳化合物），这种反应途径称为C3途径，如水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物。②C4植物：这类植物以草酰乙酸（四碳化合物）为最初产物，所以称这种途径为C4途径，如甘蔗、玉米、高梁等。
（2）C3植物与C4植物叶片结构比较
C3植物叶片中维管束鞘细胞较小，其内不含叶绿体，其叶肉细胞内含有典型的叶绿体，即可进行光反应又可进行暗反应。C4植物叶片有“花环形结构”的两圈细胞，内层为维管束鞘细胞，含有叶绿体，只能进行暗反应。叶肉细胞中含典型叶绿体，能进行光反应，通过C4途径固定CO2。
（3）C3和C4植物光合途径的比较
①在光反应阶段完全相同。②C4植物在光合的暗反应先在叶肉细胞中经C4途径将吸收的CO2固定在苹果酸（C4）中，然后C4转移到维管束细胞释放CO2，CO2进入卡尔文循环（C3途径）。③C3植物C3植物只利用卡尔文循环中1，5-二磷酸核酮糖直接固定CO2。一个CO2被一个五碳化合物（1，5-二磷酸核酮糖，简称RuBP）固定后形成两个三碳化合物（3-磷酸甘油酸，PGA），即CO2被固定后最先形成的化合物中含有三个碳原子。
2.C4植物具有较高光合速率的因素（1）C4植物的叶肉细胞中的PEP羧化酶（PEPC）对底物CO2溶解产物HCO3－的亲和力极高，使细胞中有高浓度的CO2，从而促进暗反应，降低了光呼吸，且光呼吸释放的CO2又易被再固定；（2）高光强可产生更多的[H]和ATP，以满足C4植物C4循环对ATP的额外需求；（3）鞘细胞中的光合产物可就近运入维管束，从而避免了光合产物累积对光合作用可能产生的抑制作用。这些都使C4植物可以具有较高的光合速率。
围绕光合作用C4途径，考查科学思维
从图1中看出，玉米是C4植物，其光补偿点和光饱和点比小麦低，从图2中看出，在CO2浓度较低的情况下，玉米的光合速率大于小麦。
1.玉米是C4植物，由于叶肉细胞中含有PEP羧化酶（CO2“泵”），对CO2的亲和力很强，可以把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来。下图是某兴趣小组对影响光合速率的因素的研究结果，据图回答下列相关问题：
（1）图1中自变量是光照强度和植物种类，因变量是CO2吸收速率，其余指标是无关变量，例如温度、水分及矿质元素等。
（1）图1实验的自变量为_____________________，无关变量为_________________________________。
温度、水分及矿质元素等
（2）光照强度为P时，植物细胞可以进行光合作用和呼吸作用，所以产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体；此时光合作用大于呼吸作用，所以叶绿体中CO2的来源有线粒体和外界环境；CO2固定速率是总光合作用，等于呼吸作用+净光合作用，在P点是玉米和小麦的CO2吸收速率相等，即净光合作用相等，但玉米的呼吸作用大于小麦，所以此时小麦植株的CO2固定速率大于米植株的CO2固定速率。
（2）光照强度为P时，植物细胞中可以产生ATP的细胞器有________________，该实验条件下叶绿体固定的CO2来源是__________________（场所），小麦植株的CO2固定速率______ (填“小于”、大于”、等于”)玉米植株的CO2固定速率，判断依据是_________________________________________________________________________________________________。
光照强度为P时，两种植株的净光合速率相等，但小麦植株的呼吸速率大于玉米植株的呼吸速率
（3）根据题干的信息“C4植物由于叶肉细胞中含有PEP羧化酶（CO2“泵”），对CO2的亲和力很强，可以把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来”，所以玉米比小麦的光合作用强度高，原因是：玉米叶肉细胞中有PEP羧化酶（或CO2“泵”），而小麦没有，所以玉米对CO2的亲和力更强，能更有效地利用低浓度的CO2进行光合作用；从图1中看出，玉米CO2补偿点和CO2饱和点均低于小麦。
（3）由图 2 可知在胞间 CO2浓度较低时(A 点之前)，玉米比小麦的光合作用强度高，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。一般来说，玉米CO2补偿点和CO2饱和点均______(填“高于”“等于”“低于”）小麦。
玉米叶肉细胞中有PEP羧化酶（或CO2“泵”），而小麦没有，所以玉米对CO2的亲和力更强，能更有效地利用低浓度的CO2进行光合作用
（4）光合作用光反应发生在基粒中，暗反应发生在基质中，由于叶肉细胞内的叶绿体具有基粒和基质，而维管束鞘细胞内的叶绿体只有基质，没有基粒，所以玉米叶片中只有叶肉细胞可以发生光反应。【点睛】本题结合C4植物的信息，考查光合作用的知识，考生需要识记光合作用的过程作为基本知识，掌握总光合作用和净光合作用的关系，同时结合题干中关于C4植物的信息进行解答。
（4）玉米植株叶片细胞内的叶绿体有两种类型，其中叶肉细胞内的叶绿体具有基粒和基质，而维管束鞘细胞内的叶绿体只有基质，没有基粒。由此可知，光合作用的光反应发生于玉米叶片的________（填“叶肉和维管束鞘”、“维管束鞘”、“叶肉”）细胞中。
分析甲图：甘蔗的叶肉细胞可以在较低浓度二氧化碳的条件下，通过二氧化碳泵固定二氧化碳，然后在维管束鞘细胞中利用，其中A是C3，①表示CO2的固定，②表示C3的还原。分析乙图：图乙表示不同温度对大豆光合速率和呼吸速率的影响，图中光照下二氧化碳的吸收速率代表净光合速率，黑暗中二氧化碳的释放速率代表呼吸速率。
2. 甘蔗和大豆是两种常见的农作物，但二者的光合作用途径有所不同。如图甲为甘蔗光合作用过程，其叶肉细胞中存在一种酶，这种酶对CO2有极强的亲和力，通过系列反应可以将CO2“泵”入维管束鞘细胞，这种酶被称为“CO2泵”，而大豆则缺乏“CO2泵”；图乙表示不同温度对大豆光合速率和呼吸速率的影响。
（1）据上分析可知，图甲维管束鞘细胞中的物质A是C3（三碳化合物）；当注入抑制剂后，"CO2泵"的活性降低，维管束鞘细胞中CO2含量降低，导致CO2的固定受阻，生成的C3减少，而C3的还原仍正常进行，所以在短时间内，维管束鞘细胞中C3的含量将降低。据图甲推测，甘蔗的叶肉细胞通过系列反应可以将CO2“泵”入维管束鞘细胞，完成C4途径，不能进行卡尔文循环（C3途径），卡尔文循环（即C3途径）在维管束鞘细胞内完成。
（1）图甲维管束鞘细胞中的物质A是__________________，如果在甘蔗叶肉细胞中注入某种使“CO2泵”活性降低的抑制剂，则短期内A的含量将____________。据图甲推测，甘蔗的叶肉细胞____________（填“能”或“不能”）进行卡尔文循环。
（2）由乙图可知，温度为35℃时，大豆光照下二氧化碳的吸收速率即净光合速率为3mg/h的CO2，黑暗中二氧化碳的释放速率即呼吸速率为3.5mg/h的CO2，故总光合速率即每小时可固定3+3.5=6.5mg的CO2，将大豆置于此条件下一昼夜（12小时光照，12小时光照）后，大豆一昼夜积累的有机物=3×12-3.5×12=-6小于零，表现为不生长。
（2）当处于图乙所示光照条件下，温度为35℃时，大豆每小时可固定____________mg的CO2，将大豆置于此条件下一昼夜（12小时光照，12小时光照）后，大豆表现为____________（填“生长”或“不生长”）。
（3）给大豆浇用18O标记的水，H218O在线粒体中与丙酮酸发生反应产生[H]和C18O2，故在周围的空气中能检测到C18O2。
（3）研究人员发现，给大豆浇用18O标记的水，在周围 的空气中却检测到了C18O2，原因是_________________________________________________________。
H218O在线粒体中与丙酮酸发生反应产生[H]和C18O2
（4）CO2直接参与暗反应中CO2的固定。当叶片气孔开度下降，原料CO2供应减少时，可通过影响暗反应的CO2的固定过程，最终导致大豆光合作用速率明显下降；而此时甘蔗光合作用速率不仅没有下降，反而有所上升，原因是甘蔗叶肉细胞内有CO2泵，仍可以维持细胞内较高的CO2浓度，此时光照强度增强，光合作用速率增加。
（4）研究发现晴朗的夏季11:00时，光照增强，温度过高，叶片气孔开度下降，最终导致大豆光合作用速率明显下降；而此时甘蔗光合作用速率不仅没有下降，反而有所上升原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
甘蔗叶肉细胞内有“CO2泵”，在气孔开度下降，CO2浓度降低时，仍可以维持细胞内较高的CO2利用率（CO2的固定效率），且光照强度增强，光合作用增强
1. 光合作用CAM途径基本定义景天属植物是一大类肉质植物，景天酸代谢(crassulacean acid metablism，CAM)首先就是在这类植物中发现。景天属植物夜间将吸收的CO2固定在苹果酸（C4）中，白天苹果酸分解释放CO2参与光合作用。
2. 光合作用CAM途径过程图解
3. 光合作用CAM途径过程解读
4.光合作用CAM途径特点（1）CAM途径的形成，是与植物适应干旱地区有关。白天缺水，气孔关闭，植物便利用前一个晚上固定的CO2进行光合作用。（2）植物体在夜晚的有机酸含量十分高，而糖类含量下降；白天则相反，有机酸下降，而糖分增多。（3）由于利用的CO2含量有限，CAM途径光合作用强度较低，生物产量通常较低。
C3、C4、CAM途径比较
围绕光合作用CAM途径，考查科学思维
【分析】1、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，光反应阶段：场所是类囊体薄膜，包括水的光解和ATP的生成；暗反应阶段：场所是叶绿体基质，包括CO2的固定和CO2的还原。2、景天科等植物夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中，夜晚能吸收CO2，却不能合成C6H12O6，故其白天进行光反应及暗反应合成有机物，夜晚只进行二氧化碳固定。
1.以景天科植物为代表的多种植物，其体内具有特殊的CO2固定方式，即CAM途径又称为景天酸代谢途径。其过程为：夜晚气孔开放，在PEP羧化酶等酶催化作用下，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸内，储存在液泡中；白天气孔关闭，苹果酸从液泡中运出并释放CO2，为叶绿体提供光合作用的原料。具体过程如下图所示，请据图回答下列问题：
（1）光反应需要光照，夜晚没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供[H]（NADPH）和ATP，不能进行暗反应生成有机物，故此类植物夜晚吸收CO2，但并不能合成有机物。
（1）此类植物夜晚吸收CO2，但并不能合成有机物，原因是________________________________________________________________________________________________。
夜晚没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供ATP和[H]，不能进行暗反应生成有机物
（2）白天植物既能进行光合作用，也能进行呼吸作用，光合作用需要的二氧化碳可以由呼吸作用产生和苹果酸分解提供；植物在暗反应过程中，CO2首先被固定为三碳化合物，即C3，卡尔文在研究碳循环过程中，利用了放射性同位素示踪法。
（2）白天进行光合作用所需CO2的来源是__________________________，CO2在卡尔文循环中首先被固定为______。
苹果酸分解和呼吸作用
（3）白天叶肉细胞能进行光合作用和呼吸作用，故产生ATP的部位是叶绿体、线粒体和细胞质基质。
（3）白天叶肉细胞产生ATP的部位是______________________________。
叶绿体、线粒体和细胞质基质
（4）具有景天酸代谢过程的植物夜间气孔开放，吸收的二氧化碳固定于苹果酸内，储存在液泡中，白天气孔关闭，由此推测其适于生活在干旱的环境；此途径可以使植物在白天因气孔关闭，降低蒸腾作用减少水分的散失，从而保证其生命活动能够正常进行。【点睛】本题考查的本质是对光合作用和呼吸作用过程的理解，解题的关键是要结合光合作用和呼吸作用的模式图以及相关的化学反应方程式，进行相关生理过程的分析。
（4）具有景天酸代谢过程的植物通过改变其代谢途径以适应特殊环境，这种特殊环境最可能是____________。此途径可以使植物在白天______________________________，从而保证其生命活动能够正常进行。
降低蒸腾作用减少水分的散失
甲图中：晚上，PEP可以与二氧化碳结合生成OAA，OAA转化为苹果酸，储存在液泡中，白天苹果酸分解为二氧化碳和C，二氧化碳可以用于暗反应，C可以进入线粒体中参与氧化分解产生二氧化碳。
2. 图甲为菠萝叶肉细胞内的部分代谢示意图，其以气孔白天关闭、晚上开放的特殊方式适应干旱环境。
（1）RuBP与CO2固定生成PGA，PEP与CO2固定生成OAA。C能够进入线粒体氧化分解，可能为丙酮酸。（2）据图分析，干旱条件下菠萝细胞白天光合作用需要的二氧化碳来源于苹果酸和其自身细胞呼吸，场所为细胞质基质和线粒体基质。
（1）图甲所示，PEP、OAA、RuBP、PGA、C为菠萝叶肉细胞内的部分相关代谢物质，能固定CO2的有_____________，推测进入线粒体的C是________。（2）干旱条件下，菠萝细胞白天能产生CO2的具体部位是___________________________。
细胞质基质、线粒体基质
3.某多肉植物在正常条件和长期干旱条件下（白天气孔关闭、晚上气孔开放）光合作用途径不同，如图甲所示。图乙表示该植物叶肉细胞CO2吸收速率的日变化情况。请据图问答下列问题：
（1）白天气孔关闭，主要是为了防止蒸腾作用过强而散失大量水分。正常情况下，突然增加CO2浓度，则C5固定CO2的速率会增大，而C5合成速率不变，因此短时间内C5含量会降低。
（1）干旱条件下，该植物在白天会关闭气孔，主要是为了防止_________________________________，在正常条件下，若上午11时突然增加环境中CO2浓度，则短时间内该植物叶肉细胞中C5含量会_________。
因蒸腾作用过强而散失大量水分
（2）长期干旱条件下，图乙0~4时无光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供ATP和[H]，吸收的CO2不能用来合成(CH2O)。
（2）在长期干旱条件下，图乙0一4时无光照，但该植物叶肉细胞的CO2吸收速率大于0，该时段内吸收的CO2能否被直接用来合成（CH2O）？_____（填 “能”或“不能”），原因是__________________________________________________________。
没有光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供ATP和[H]
（3）由图甲可知，在长期干旱条件下，叶肉细胞夜晚吸收的CO2可以与PEP反应生成草酰乙酸，草酰乙酸再转化为苹果酸储存在液泡中，在白天，苹果酸从液泡运出并通过分解产生CO2，供光合作用利用，此外，线粒体中丙酮酸分解产生的CO2也会供光合作用利用，因而长期干旱条件下，该植物叶肉细胞在白天虽然气孔关闭，但仍能正常进行光合作用。
（3）请结合图甲CO2的变化途径分析，长期干旱条件下该植物在白天仍能正常进行光合作用的机制是__________
夜晚吸收的CO2经过一系列反应转化为苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭后，一方面苹果酸从液泡运出并通过分解提供CO2，另一方面丙酮酸氧化分解提供CO2，以保证光合作用的正常进行
1. 光呼吸基本定义植物的叶肉细胞在光下有一个与呼吸作用不同的生理过程，即在光照条件下，叶肉细胞中 O2与 CO2 竞争性结合 RuBP(C5)，O2与 RuBP结合后经一系列反应释放 CO2的过程。这种反应在光照下进行，与有氧呼吸类似，故称光呼吸。由于光呼吸过程中几种主要化合物如乙醇酸、乙醛酸、甘氨酸等都是二碳化合物，因此光呼吸也称C2循环（C2 cycle）。
Rubisc(兼性酶)
当温度升高时，提高了Rubisc与O2的亲和力，O2的吸收增加，表现光呼吸增加
比值增大，羧化反应增强，进行光合作用
比值减小，加氧反应增强，进入C2途径
高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸
加氧反应（C5+O2→C3+C2）
羧化反应（C5+CO2→2C3）
5.光呼吸的生理意义（1）不利影响光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。（2）有利影响①消除乙醇酸对细胞的不利影响乙醇酸对细胞有毒害作用，它的产生在代谢中是不可避免的。光呼吸是消除乙醇酸的代谢，使细胞免受伤害。②氮代谢的补充光呼吸代谢中涉及多种氨基酸（甘氨酸、丝氨酸等）的形成和转化过程，可为蛋白质合成提供部分原材料，它对绿色细胞的氮代谢是一个补充。
5.光呼吸的生理意义（2）有利影响③防止强光对光合机构的破坏在强光下，光反应中形成的NADPH和ATP会超过暗反应的需要，叶绿体中NADPH/NADP、ATP/ADP的比值增高，由光激发的高能电子会传递给O2，形成超氧阴离子自由基O2-，O2-对光合机构具有伤害作用，而光呼吸可消耗过剩的同化力和高能电子，减少O2-的形成，从而保护光合机构。
围绕光呼吸原理，考查科学思维能力
由题干信息可知，植物在光下会进行一种区别于光合作用和呼吸作用的生理作用，即光呼吸作用，该作用在光下吸收O2形成C3和C2，该现象与植物的Rubisc酶有关，它催化五碳化合物反应取决于CO2和O2的浓度，当CO2的浓度较高时，会进行光合作用的暗反应阶段，当O2的浓度较高时，会进行光呼吸。
1.（2021·天津高考真题）Rubisc是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisc的同一活性位点，因此提高CO2浓度可以提高光合效率。（1）蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。
注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散
（1）据图分析，CO2进入细胞膜的方式为自由扩散，进入光合片层膜时需要膜上的CO2转运蛋白协助并消耗能量，为主动运输过程。蓝细菌通过CO2浓缩机制使羧化体中Rubisc周围的CO2浓度升高，从而通过促进CO2固定进行光合作用，同时抑制O2与C5结合，进而抑制光呼吸，最终提高光合效率。
据图分析，CO2依次以___________和___________方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisc周围的CO2浓度，从而通过促进___________和抑制___________提高光合效率。
（2）若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，暗反应的场所为叶绿体基质，故能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的叶绿体中观察到羧化体。（3）若转入HCO3-和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上可以增大羧化体中CO2的浓度，使转基因植株暗反应水平提高，进而消耗更多的[H]和ATP，使光反应水平也随之提高，从而提高光合速率。
（2）向烟草内转入蓝细菌Rubisc的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的___________中观察到羧化体。（3）研究发现，转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HCO3-和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上该转基因植株暗反应水平应___________，光反应水平应___________，从而提高光合速率。
2．Rubisc酶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NADPH要消耗和ATP D．植物黑暗中细胞呼吸产生CO2的场所为细胞质基质或线粒体基质
A、绿色植物进行光呼吸的过程为C5与O2反应，最后在线粒体生成CO2，因此场所为叶绿体基质和线粒体，A正确；B、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；C、光合作用过程中CO2与C5反应生成C3，不需NADPH和ATP参与，而在C3的还原过程中需NADPH和ATP参与，C错误；D、植物细胞黑暗中可以进行无氧呼吸或有氧呼吸，因此产生CO2的场所为细胞质基质或线粒体基质，D正确。
附加题：（多选）下图为植物体内发生的光合作用和光呼吸作用的示意图，相关叙述正确的是（ ）
A、光合作用过程中CO2参与暗反应，场所是叶绿体基质中，A正确； B、分析题图可知，O2和CO2的浓度会影响光合作用和细胞呼吸，故农业上，控制好大棚中 O2和CO2含量有利于农作物增产，B正确； C、在高 O2含量的环境中，产生的C3也可用于卡尔文循环，进而生成糖， C错误； D、光合作用暗反应的进行，需要光反应提供 NADPH和ATP，黑暗条件下，光反应不能进行，不能为暗反应提供NADPH和ATP，因而C5与 C3之间的转化受影响，D错误。
A．光合作用过程中CO2在叶绿体基质中被利用B．农业上，控制好大棚中O2和CO2含量有利于农作物增产C．在高O2含量的环境中，植物不能进行光合作用D．将植物突然置于黑暗环境中，叶绿体中C3与C3间的转化不受影响
【分析】题意分析，光呼吸会抑制暗反应，光呼吸会产生CO2。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂 SBS 溶液后由表格数据可知，光合作用的强度随着SBS浓度的增加出现先增加后下降的现象。【详解】（1）C5位于叶绿体基质中，则O2与C5结合发生的场所在叶绿体基质中。突然停止光照，则光反应产生的ATP、[H]减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多。
3．（2021·山东高考真题）光照条件下，叶肉细胞中 O2与 CO2 竞争性结合 C5，O2与 C5结合后经一系列反应释放 CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂 SBS 溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的 CO2量表示，SBS 溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
（1）光呼吸中 C5与 O2结合的反应发生在叶绿体的_____中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片 CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是______________________________________________________________________________________________________。
光照停止，产生的ATP、[H]减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多
（2）叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度即为光饱和点，与对照相比，喷施100mg/L SBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等。
（2）与未喷施 SBS 溶液相比，喷施 100mg/L SBS 溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度________(填：“高”或“低”)，据表分析，原因是：
喷施 SBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等
1.光合作用C4途径基本概念
C4途径是有一些植物对外界吸收的CO2的固定反应是在叶肉细胞的胞质溶胶中进行的，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的催化下将CO2连接到磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)上，形成四碳酸：草酰乙酸(OAA)，这种固定CO2的方式称为C4途径。C4植物每同化1分子CO2,需要消耗5分子ATP和2分子NADPH。
2. 光合作用C4途径过程图解
3. 光合作用C4途径过程解读
4.光合作用C4途径产生的原因
因为C4植物中含有能固定CO2为C4的相关酶，即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，简称为PEP羧化酶（与CO2有很强的亲和力）。可促使PEP把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来。C4植物这种独特的作用，被形象的比喻成“二氧化碳泵”。
1.光合作用C3、C4途径比较
（1）C3植物和C4植物定义人们根据光合作用碳素同化的最初光合产物的不同，把高等植物分成两类：①C3植物：这类植物的最初产物是3-磷酸甘油酸（三碳化合物），这种反应途径称为C3途径，如水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物。②C4植物：这类植物以草酰乙酸（四碳化合物）为最初产物，所以称这种途径为C4途径，如甘蔗、玉米、高梁等。
（2）C3植物与C4植物叶片结构比较
C3植物叶片中维管束鞘细胞较小，其内不含叶绿体，其叶肉细胞内含有典型的叶绿体，即可进行光反应又可进行暗反应。C4植物叶片有“花环形结构”的两圈细胞，内层为维管束鞘细胞，含有叶绿体，只能进行暗反应。叶肉细胞中含典型叶绿体，能进行光反应，通过C4途径固定CO2。
（3）C3和C4植物光合途径的比较
①在光反应阶段完全相同。②C4植物在光合的暗反应先在叶肉细胞中经C4途径将吸收的CO2固定在苹果酸（C4）中，然后C4转移到维管束细胞释放CO2，CO2进入卡尔文循环（C3途径）。③C3植物C3植物只利用卡尔文循环中1，5-二磷酸核酮糖直接固定CO2。一个CO2被一个五碳化合物（1，5-二磷酸核酮糖，简称RuBP）固定后形成两个三碳化合物（3-磷酸甘油酸，PGA），即CO2被固定后最先形成的化合物中含有三个碳原子。
2.C4植物具有较高光合速率的因素（1）C4植物的叶肉细胞中的PEP羧化酶（PEPC）对底物CO2溶解产物HCO3－的亲和力极高，使细胞中有高浓度的CO2，从而促进暗反应，降低了光呼吸，且光呼吸释放的CO2又易被再固定；（2）高光强可产生更多的[H]和ATP，以满足C4植物C4循环对ATP的额外需求；（3）鞘细胞中的光合产物可就近运入维管束，从而避免了光合产物累积对光合作用可能产生的抑制作用。这些都使C4植物可以具有较高的光合速率。
围绕光合作用C4途径，考查科学思维
从图1中看出，玉米是C4植物，其光补偿点和光饱和点比小麦低，从图2中看出，在CO2浓度较低的情况下，玉米的光合速率大于小麦。
1.玉米是C4植物，由于叶肉细胞中含有PEP羧化酶（CO2“泵”），对CO2的亲和力很强，可以把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来。下图是某兴趣小组对影响光合速率的因素的研究结果，据图回答下列相关问题：
（1）图1中自变量是光照强度和植物种类，因变量是CO2吸收速率，其余指标是无关变量，例如温度、水分及矿质元素等。
（1）图1实验的自变量为_____________________，无关变量为_________________________________。
温度、水分及矿质元素等
（2）光照强度为P时，植物细胞可以进行光合作用和呼吸作用，所以产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体；此时光合作用大于呼吸作用，所以叶绿体中CO2的来源有线粒体和外界环境；CO2固定速率是总光合作用，等于呼吸作用+净光合作用，在P点是玉米和小麦的CO2吸收速率相等，即净光合作用相等，但玉米的呼吸作用大于小麦，所以此时小麦植株的CO2固定速率大于米植株的CO2固定速率。
（2）光照强度为P时，植物细胞中可以产生ATP的细胞器有________________，该实验条件下叶绿体固定的CO2来源是__________________（场所），小麦植株的CO2固定速率______ (填“小于”、大于”、等于”)玉米植株的CO2固定速率，判断依据是_________________________________________________________________________________________________。
光照强度为P时，两种植株的净光合速率相等，但小麦植株的呼吸速率大于玉米植株的呼吸速率
（3）根据题干的信息“C4植物由于叶肉细胞中含有PEP羧化酶（CO2“泵”），对CO2的亲和力很强，可以把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来”，所以玉米比小麦的光合作用强度高，原因是：玉米叶肉细胞中有PEP羧化酶（或CO2“泵”），而小麦没有，所以玉米对CO2的亲和力更强，能更有效地利用低浓度的CO2进行光合作用；从图1中看出，玉米CO2补偿点和CO2饱和点均低于小麦。
（3）由图 2 可知在胞间 CO2浓度较低时(A 点之前)，玉米比小麦的光合作用强度高，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。一般来说，玉米CO2补偿点和CO2饱和点均______(填“高于”“等于”“低于”）小麦。
玉米叶肉细胞中有PEP羧化酶（或CO2“泵”），而小麦没有，所以玉米对CO2的亲和力更强，能更有效地利用低浓度的CO2进行光合作用
（4）光合作用光反应发生在基粒中，暗反应发生在基质中，由于叶肉细胞内的叶绿体具有基粒和基质，而维管束鞘细胞内的叶绿体只有基质，没有基粒，所以玉米叶片中只有叶肉细胞可以发生光反应。【点睛】本题结合C4植物的信息，考查光合作用的知识，考生需要识记光合作用的过程作为基本知识，掌握总光合作用和净光合作用的关系，同时结合题干中关于C4植物的信息进行解答。
（4）玉米植株叶片细胞内的叶绿体有两种类型，其中叶肉细胞内的叶绿体具有基粒和基质，而维管束鞘细胞内的叶绿体只有基质，没有基粒。由此可知，光合作用的光反应发生于玉米叶片的________（填“叶肉和维管束鞘”、“维管束鞘”、“叶肉”）细胞中。
分析甲图：甘蔗的叶肉细胞可以在较低浓度二氧化碳的条件下，通过二氧化碳泵固定二氧化碳，然后在维管束鞘细胞中利用，其中A是C3，①表示CO2的固定，②表示C3的还原。分析乙图：图乙表示不同温度对大豆光合速率和呼吸速率的影响，图中光照下二氧化碳的吸收速率代表净光合速率，黑暗中二氧化碳的释放速率代表呼吸速率。
2. 甘蔗和大豆是两种常见的农作物，但二者的光合作用途径有所不同。如图甲为甘蔗光合作用过程，其叶肉细胞中存在一种酶，这种酶对CO2有极强的亲和力，通过系列反应可以将CO2“泵”入维管束鞘细胞，这种酶被称为“CO2泵”，而大豆则缺乏“CO2泵”；图乙表示不同温度对大豆光合速率和呼吸速率的影响。
（1）据上分析可知，图甲维管束鞘细胞中的物质A是C3（三碳化合物）；当注入抑制剂后，"CO2泵"的活性降低，维管束鞘细胞中CO2含量降低，导致CO2的固定受阻，生成的C3减少，而C3的还原仍正常进行，所以在短时间内，维管束鞘细胞中C3的含量将降低。据图甲推测，甘蔗的叶肉细胞通过系列反应可以将CO2“泵”入维管束鞘细胞，完成C4途径，不能进行卡尔文循环（C3途径），卡尔文循环（即C3途径）在维管束鞘细胞内完成。
（1）图甲维管束鞘细胞中的物质A是__________________，如果在甘蔗叶肉细胞中注入某种使“CO2泵”活性降低的抑制剂，则短期内A的含量将____________。据图甲推测，甘蔗的叶肉细胞____________（填“能”或“不能”）进行卡尔文循环。
（2）由乙图可知，温度为35℃时，大豆光照下二氧化碳的吸收速率即净光合速率为3mg/h的CO2，黑暗中二氧化碳的释放速率即呼吸速率为3.5mg/h的CO2，故总光合速率即每小时可固定3+3.5=6.5mg的CO2，将大豆置于此条件下一昼夜（12小时光照，12小时光照）后，大豆一昼夜积累的有机物=3×12-3.5×12=-6小于零，表现为不生长。
（2）当处于图乙所示光照条件下，温度为35℃时，大豆每小时可固定____________mg的CO2，将大豆置于此条件下一昼夜（12小时光照，12小时光照）后，大豆表现为____________（填“生长”或“不生长”）。
（3）给大豆浇用18O标记的水，H218O在线粒体中与丙酮酸发生反应产生[H]和C18O2，故在周围的空气中能检测到C18O2。
（3）研究人员发现，给大豆浇用18O标记的水，在周围 的空气中却检测到了C18O2，原因是_________________________________________________________。
H218O在线粒体中与丙酮酸发生反应产生[H]和C18O2
（4）CO2直接参与暗反应中CO2的固定。当叶片气孔开度下降，原料CO2供应减少时，可通过影响暗反应的CO2的固定过程，最终导致大豆光合作用速率明显下降；而此时甘蔗光合作用速率不仅没有下降，反而有所上升，原因是甘蔗叶肉细胞内有CO2泵，仍可以维持细胞内较高的CO2浓度，此时光照强度增强，光合作用速率增加。
（4）研究发现晴朗的夏季11:00时，光照增强，温度过高，叶片气孔开度下降，最终导致大豆光合作用速率明显下降；而此时甘蔗光合作用速率不仅没有下降，反而有所上升原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
甘蔗叶肉细胞内有“CO2泵”，在气孔开度下降，CO2浓度降低时，仍可以维持细胞内较高的CO2利用率（CO2的固定效率），且光照强度增强，光合作用增强
1. 光合作用CAM途径基本定义景天属植物是一大类肉质植物，景天酸代谢(crassulacean acid metablism，CAM)首先就是在这类植物中发现。景天属植物夜间将吸收的CO2固定在苹果酸（C4）中，白天苹果酸分解释放CO2参与光合作用。
2. 光合作用CAM途径过程图解
3. 光合作用CAM途径过程解读
4.光合作用CAM途径特点（1）CAM途径的形成，是与植物适应干旱地区有关。白天缺水，气孔关闭，植物便利用前一个晚上固定的CO2进行光合作用。（2）植物体在夜晚的有机酸含量十分高，而糖类含量下降；白天则相反，有机酸下降，而糖分增多。（3）由于利用的CO2含量有限，CAM途径光合作用强度较低，生物产量通常较低。
C3、C4、CAM途径比较
围绕光合作用CAM途径，考查科学思维
【分析】1、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，光反应阶段：场所是类囊体薄膜，包括水的光解和ATP的生成；暗反应阶段：场所是叶绿体基质，包括CO2的固定和CO2的还原。2、景天科等植物夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中，夜晚能吸收CO2，却不能合成C6H12O6，故其白天进行光反应及暗反应合成有机物，夜晚只进行二氧化碳固定。
1.以景天科植物为代表的多种植物，其体内具有特殊的CO2固定方式，即CAM途径又称为景天酸代谢途径。其过程为：夜晚气孔开放，在PEP羧化酶等酶催化作用下，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸内，储存在液泡中；白天气孔关闭，苹果酸从液泡中运出并释放CO2，为叶绿体提供光合作用的原料。具体过程如下图所示，请据图回答下列问题：
（1）光反应需要光照，夜晚没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供[H]（NADPH）和ATP，不能进行暗反应生成有机物，故此类植物夜晚吸收CO2，但并不能合成有机物。
（1）此类植物夜晚吸收CO2，但并不能合成有机物，原因是________________________________________________________________________________________________。
夜晚没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供ATP和[H]，不能进行暗反应生成有机物
（2）白天植物既能进行光合作用，也能进行呼吸作用，光合作用需要的二氧化碳可以由呼吸作用产生和苹果酸分解提供；植物在暗反应过程中，CO2首先被固定为三碳化合物，即C3，卡尔文在研究碳循环过程中，利用了放射性同位素示踪法。
（2）白天进行光合作用所需CO2的来源是__________________________，CO2在卡尔文循环中首先被固定为______。
苹果酸分解和呼吸作用
（3）白天叶肉细胞能进行光合作用和呼吸作用，故产生ATP的部位是叶绿体、线粒体和细胞质基质。
（3）白天叶肉细胞产生ATP的部位是______________________________。
叶绿体、线粒体和细胞质基质
（4）具有景天酸代谢过程的植物夜间气孔开放，吸收的二氧化碳固定于苹果酸内，储存在液泡中，白天气孔关闭，由此推测其适于生活在干旱的环境；此途径可以使植物在白天因气孔关闭，降低蒸腾作用减少水分的散失，从而保证其生命活动能够正常进行。【点睛】本题考查的本质是对光合作用和呼吸作用过程的理解，解题的关键是要结合光合作用和呼吸作用的模式图以及相关的化学反应方程式，进行相关生理过程的分析。
（4）具有景天酸代谢过程的植物通过改变其代谢途径以适应特殊环境，这种特殊环境最可能是____________。此途径可以使植物在白天______________________________，从而保证其生命活动能够正常进行。
降低蒸腾作用减少水分的散失
甲图中：晚上，PEP可以与二氧化碳结合生成OAA，OAA转化为苹果酸，储存在液泡中，白天苹果酸分解为二氧化碳和C，二氧化碳可以用于暗反应，C可以进入线粒体中参与氧化分解产生二氧化碳。
2. 图甲为菠萝叶肉细胞内的部分代谢示意图，其以气孔白天关闭、晚上开放的特殊方式适应干旱环境。
（1）RuBP与CO2固定生成PGA，PEP与CO2固定生成OAA。C能够进入线粒体氧化分解，可能为丙酮酸。（2）据图分析，干旱条件下菠萝细胞白天光合作用需要的二氧化碳来源于苹果酸和其自身细胞呼吸，场所为细胞质基质和线粒体基质。
（1）图甲所示，PEP、OAA、RuBP、PGA、C为菠萝叶肉细胞内的部分相关代谢物质，能固定CO2的有_____________，推测进入线粒体的C是________。（2）干旱条件下，菠萝细胞白天能产生CO2的具体部位是___________________________。
细胞质基质、线粒体基质
3.某多肉植物在正常条件和长期干旱条件下（白天气孔关闭、晚上气孔开放）光合作用途径不同，如图甲所示。图乙表示该植物叶肉细胞CO2吸收速率的日变化情况。请据图问答下列问题：
（1）白天气孔关闭，主要是为了防止蒸腾作用过强而散失大量水分。正常情况下，突然增加CO2浓度，则C5固定CO2的速率会增大，而C5合成速率不变，因此短时间内C5含量会降低。
（1）干旱条件下，该植物在白天会关闭气孔，主要是为了防止_________________________________，在正常条件下，若上午11时突然增加环境中CO2浓度，则短时间内该植物叶肉细胞中C5含量会_________。
因蒸腾作用过强而散失大量水分
（2）长期干旱条件下，图乙0~4时无光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供ATP和[H]，吸收的CO2不能用来合成(CH2O)。
（2）在长期干旱条件下，图乙0一4时无光照，但该植物叶肉细胞的CO2吸收速率大于0，该时段内吸收的CO2能否被直接用来合成（CH2O）？_____（填 “能”或“不能”），原因是__________________________________________________________。
没有光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供ATP和[H]
（3）由图甲可知，在长期干旱条件下，叶肉细胞夜晚吸收的CO2可以与PEP反应生成草酰乙酸，草酰乙酸再转化为苹果酸储存在液泡中，在白天，苹果酸从液泡运出并通过分解产生CO2，供光合作用利用，此外，线粒体中丙酮酸分解产生的CO2也会供光合作用利用，因而长期干旱条件下，该植物叶肉细胞在白天虽然气孔关闭，但仍能正常进行光合作用。
（3）请结合图甲CO2的变化途径分析，长期干旱条件下该植物在白天仍能正常进行光合作用的机制是__________
夜晚吸收的CO2经过一系列反应转化为苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭后，一方面苹果酸从液泡运出并通过分解提供CO2，另一方面丙酮酸氧化分解提供CO2，以保证光合作用的正常进行
1. 光呼吸基本定义植物的叶肉细胞在光下有一个与呼吸作用不同的生理过程，即在光照条件下，叶肉细胞中 O2与 CO2 竞争性结合 RuBP(C5)，O2与 RuBP结合后经一系列反应释放 CO2的过程。这种反应在光照下进行，与有氧呼吸类似，故称光呼吸。由于光呼吸过程中几种主要化合物如乙醇酸、乙醛酸、甘氨酸等都是二碳化合物，因此光呼吸也称C2循环（C2 cycle）。
Rubisc(兼性酶)
当温度升高时，提高了Rubisc与O2的亲和力，O2的吸收增加，表现光呼吸增加
比值增大，羧化反应增强，进行光合作用
比值减小，加氧反应增强，进入C2途径
高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸
加氧反应（C5+O2→C3+C2）
羧化反应（C5+CO2→2C3）
5.光呼吸的生理意义（1）不利影响光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。（2）有利影响①消除乙醇酸对细胞的不利影响乙醇酸对细胞有毒害作用，它的产生在代谢中是不可避免的。光呼吸是消除乙醇酸的代谢，使细胞免受伤害。②氮代谢的补充光呼吸代谢中涉及多种氨基酸（甘氨酸、丝氨酸等）的形成和转化过程，可为蛋白质合成提供部分原材料，它对绿色细胞的氮代谢是一个补充。
5.光呼吸的生理意义（2）有利影响③防止强光对光合机构的破坏在强光下，光反应中形成的NADPH和ATP会超过暗反应的需要，叶绿体中NADPH/NADP、ATP/ADP的比值增高，由光激发的高能电子会传递给O2，形成超氧阴离子自由基O2-，O2-对光合机构具有伤害作用，而光呼吸可消耗过剩的同化力和高能电子，减少O2-的形成，从而保护光合机构。
围绕光呼吸原理，考查科学思维能力
由题干信息可知，植物在光下会进行一种区别于光合作用和呼吸作用的生理作用，即光呼吸作用，该作用在光下吸收O2形成C3和C2，该现象与植物的Rubisc酶有关，它催化五碳化合物反应取决于CO2和O2的浓度，当CO2的浓度较高时，会进行光合作用的暗反应阶段，当O2的浓度较高时，会进行光呼吸。
1.（2021·天津高考真题）Rubisc是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisc的同一活性位点，因此提高CO2浓度可以提高光合效率。（1）蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。
注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散
（1）据图分析，CO2进入细胞膜的方式为自由扩散，进入光合片层膜时需要膜上的CO2转运蛋白协助并消耗能量，为主动运输过程。蓝细菌通过CO2浓缩机制使羧化体中Rubisc周围的CO2浓度升高，从而通过促进CO2固定进行光合作用，同时抑制O2与C5结合，进而抑制光呼吸，最终提高光合效率。
据图分析，CO2依次以___________和___________方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisc周围的CO2浓度，从而通过促进___________和抑制___________提高光合效率。
（2）若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，暗反应的场所为叶绿体基质，故能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的叶绿体中观察到羧化体。（3）若转入HCO3-和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上可以增大羧化体中CO2的浓度，使转基因植株暗反应水平提高，进而消耗更多的[H]和ATP，使光反应水平也随之提高，从而提高光合速率。
（2）向烟草内转入蓝细菌Rubisc的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的___________中观察到羧化体。（3）研究发现，转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HCO3-和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上该转基因植株暗反应水平应___________，光反应水平应___________，从而提高光合速率。
2．Rubisc酶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NADPH要消耗和ATP D．植物黑暗中细胞呼吸产生CO2的场所为细胞质基质或线粒体基质
A、绿色植物进行光呼吸的过程为C5与O2反应，最后在线粒体生成CO2，因此场所为叶绿体基质和线粒体，A正确；B、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；C、光合作用过程中CO2与C5反应生成C3，不需NADPH和ATP参与，而在C3的还原过程中需NADPH和ATP参与，C错误；D、植物细胞黑暗中可以进行无氧呼吸或有氧呼吸，因此产生CO2的场所为细胞质基质或线粒体基质，D正确。
附加题：（多选）下图为植物体内发生的光合作用和光呼吸作用的示意图，相关叙述正确的是（ ）
A、光合作用过程中CO2参与暗反应，场所是叶绿体基质中，A正确； B、分析题图可知，O2和CO2的浓度会影响光合作用和细胞呼吸，故农业上，控制好大棚中 O2和CO2含量有利于农作物增产，B正确； C、在高 O2含量的环境中，产生的C3也可用于卡尔文循环，进而生成糖， C错误； D、光合作用暗反应的进行，需要光反应提供 NADPH和ATP，黑暗条件下，光反应不能进行，不能为暗反应提供NADPH和ATP，因而C5与 C3之间的转化受影响，D错误。
A．光合作用过程中CO2在叶绿体基质中被利用B．农业上，控制好大棚中O2和CO2含量有利于农作物增产C．在高O2含量的环境中，植物不能进行光合作用D．将植物突然置于黑暗环境中，叶绿体中C3与C3间的转化不受影响
【分析】题意分析，光呼吸会抑制暗反应，光呼吸会产生CO2。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂 SBS 溶液后由表格数据可知，光合作用的强度随着SBS浓度的增加出现先增加后下降的现象。【详解】（1）C5位于叶绿体基质中，则O2与C5结合发生的场所在叶绿体基质中。突然停止光照，则光反应产生的ATP、[H]减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多。
3．（2021·山东高考真题）光照条件下，叶肉细胞中 O2与 CO2 竞争性结合 C5，O2与 C5结合后经一系列反应释放 CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂 SBS 溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的 CO2量表示，SBS 溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
（1）光呼吸中 C5与 O2结合的反应发生在叶绿体的_____中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片 CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是______________________________________________________________________________________________________。
光照停止，产生的ATP、[H]减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多
（2）叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度即为光饱和点，与对照相比，喷施100mg/L SBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等。
（2）与未喷施 SBS 溶液相比，喷施 100mg/L SBS 溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度________(填：“高”或“低”)，据表分析，原因是：
喷施 SBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等
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