【备考2026】高考生物一轮复习资源：第3单元 专题突破2 二氧化碳固定方式的多样性及光呼吸（课时精练）（学生版）

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选择题1～3题，每小题6分，4～9题，每小题7分，共60分。
一、选择题
1．(2024·盐城联考)图示为生活在干旱地区的景天科植物CAM代谢途径示意图，下列叙述错误的是( )
A．景天科植物固定CO2形成 C3的场所是叶绿体基质
B．景天科植物原产地夏季夜晚酶 A 活性高，酶B活性低
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．在夜晚，叶肉细胞能产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体
2．(2024·黄冈期末)景天科植物(如景天、落地生根)的叶子有一个很特殊的CO2固定方式：夜晚气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，其部分代谢途径如图所示。下列分析正确的是( )
A．如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率将随之提高
B．由景天科植物特殊的CO2固定方式推测其可能生活在高温干旱地区
C．白天景天科植物叶肉细胞内苹果酸的含量和葡萄糖的含量可能呈正相关
D．景天科植物参与卡尔文循环的CO2仅来源于苹果酸的分解
3．下列有关C3植物和C4植物代谢和结构特点的描述，正确的是( )
A．C3植物都为阴生植物，C4植物多为阳生植物
B．在进行光合作用时，C3植物和C4植物分别将CO2中的C首先转移到C3和C4中
C．C3植物的叶肉细胞具有正常叶绿体，C4植物的叶肉细胞具有无基粒的叶绿体
D．C4植物的维管束鞘外有“花环型”的两圈细胞
4．C4植物是指生长过程中从空气中吸收CO2后，首先合成含四个碳原子化合物的植物，其能浓缩空气中低浓度的CO2用于光合作用。玉米属于C4植物，与C3植物相比具有生长能力强、需水量少等优点。如图为C4植物光合作用固定CO2过程的简图。下列相关叙述错误的是( )
A．C4植物叶肉细胞固定CO2时不产生C3，而是形成苹果酸或天冬氨酸
B．据图推测暗反应的场所在叶肉细胞中
C．由CO2浓缩机制可推测，PEP羧化酶对CO2的亲和力高于Rubisc
D．图中丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸(C3)的过程属于吸能反应
5.根据光合作用中 CO2固定方式的不同，植物可分为多种类型，其中 C3和 C4植物的光合速率随外界 CO2 浓度的变化如图所示(CO2 饱和点是指植物光合速率开始达到最大值时的外界 CO2 浓度)。据图分析，下列说法错误的是( )
A．在低 CO2 浓度下，C4 植物光合速率更易受 CO2 浓度变化的影响
B．在 C4植物 CO2饱和点时，C4植物的光合速率要比 C3 植物的低
C．适当扩大 C3 植物的种植面积，可能更有利于实现碳中和的目标
D．在干旱条件下，气孔开度减小，C4植物生长效果要优于 C3 植物
6．在干旱、高温条件下，玉米(C4植物)由于含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)，其利用 CO2的能力远远高于水稻(C3植物)，具有明显的生长及产量优势。育种专家从玉米的基因组中分离出 PEPC 基因，培育出高光合效率的转基因水稻。下列叙述正确的是( )
A．鉴定时需测定并比较转基因水稻与非转基因水稻同化 CO2的速率
B．DNA聚合酶与 PEPC 基因上的启动子结合后能驱动该基因转录
C．可使用PCR技术检测 PEPC 基因是否在转基因水稻中成功表达
D．基于转基因水稻的科学研究，体现了生物多样性的间接价值
7．蓝细菌能通过产生的一组特殊蛋白质将CO2浓缩在Rubisc(固定CO2的关键酶)周围。科学家们在蓝细菌这一CO2浓缩机制的研究中又有新发现。下列有关叙述错误的是( )
A．Rubisc是在蓝细菌的核糖体上合成的
B．蓝细菌中含有DNA和RNA，其DNA主要位于拟核中
C．蓝细菌的CO2浓缩机制可能是自然选择的结果
D．蓝细菌中催化H2O光解的酶与Rubisc相同
8．科学家研究出二氧化碳到淀粉的人工合成途径，这是基础研究领域的重大突破，技术路径如图所示，图中①～⑥表示相关过程。下列分析不正确的是( )
A．该途径与叶肉细胞相比，不进行细胞呼吸消耗糖类，能积累更多的有机物
B．过程④⑤⑥类似于固定二氧化碳产生糖类的过程
C．该技术在物质转化的过程中没有能量的转化
D．该途径能更大幅度地缓解粮食短缺问题，同时能节约耕地和淡水资源
9．图甲是将玉米的PEPC(与CO2的固定有关的酶)基因与PPDK(催化CO2初级受体“PEP”生成的酶)基因导入水稻后，在某一温度下测得光照强度对转双基因水稻和原种水稻净光合速率的影响；图乙是在光照为1 000 Lux下测得温度影响净光合速率的变化曲线(净光合速率是指植物光合作用积累的有机物，是总光合速率减去呼吸速率的值)。下列相关叙述错误的是( )

A．PEPC在转双基因水稻叶肉细胞的叶绿体基质中发挥作用
B．将温度调整为35 ℃，重复图甲相关实验，a点会向左下方移动
C．与原种水稻相比，转双基因水稻更适宜栽种在强光照环境中
D．图甲温度条件下，转双基因水稻与原种水稻的细胞呼吸强度相等
二、非选择题
10．(22分)(2024·黑吉辽，21)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题：
(1)反应①是______________过程。
(2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是______________和________________。
(3)(14分)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自____________和______________(填生理过程)。7～10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是______________________________________。
据图3中的数据________(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率，理由是________________________________________________________________________。
(4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是________________________________________________________________________。
11．(18分)同一地区种植玉米(C4植物)和水稻(C3植物)两种作物，夏季晴朗白天，水稻出现“光合午休”现象，而玉米没有此现象。研究发现：玉米叶肉细胞含有典型叶绿体，维管束鞘细胞含有的叶绿体只能进行暗反应。请结合图回答问题：
(1)玉米维管束鞘细胞含有的叶绿体只能进行暗反应，因此玉米叶片光反应发生在__________________________________________(填具体场所)。由图1可知，CO2先后与___________________________________(物质)结合。玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞结构和功能不同的根本原因是_________________________。
(2)玉米维管束鞘细胞与相邻叶肉细胞通过胞间连丝相连，其作用是______________。与水稻相比，玉米的CO2的补偿点较____________。高温、干旱时玉米还能保持高效光合作用的原因是____________________________________________________________________。
据此推测，图2中________(填“A”或“B”)植物为C4植物。
(3)(4分)为了让水稻获得C4途径中固定CO2的酶，提高对CO2的亲和力，利用所学的生物技术与工程相关知识，提出你的设计思路：____________________________________。
答案精析
1．D [在夜晚，叶肉细胞只能通过细胞呼吸产生ATP，即产生ATP的细胞器是线粒体，D错误。]
2．B [白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率不会提高，因为此时叶肉细胞的气孔是关闭的，A错误；白天，景天科植物叶肉细胞内苹果酸会通过脱羧作用形成CO2参与暗反应，进而合成葡萄糖，即白天苹果酸的含量和葡萄糖的含量呈负相关，C错误；景天科植物中参与卡尔文循环的CO2除了来源于苹果酸的分解外，还来源于细胞呼吸，D错误。]
3．B [C3植物既有阳生植物也有阴生植物，A错误；C4植物的维管束鞘细胞具有无基粒的叶绿体，而叶肉细胞具有有基粒的叶绿体，C错误；C4植物的叶片中，围绕着维管束的是呈“花环型”的两圈细胞：里面一圈是维管束鞘细胞，外面一圈是一部分叶肉细胞，D错误。]
4．B
5．B [分析题图可知，在低 CO2 浓度下，CO2浓度稍微提高，C4植物光合速率快速提高，C3植物在CO2浓度很低时不进行光合作用，A正确；根据图示，在 C4植物 CO2饱和点(外界CO2体积分数为300×10－6左右)时，C4植物的光合速率要比 C3 植物的高，B错误；分析题图，C3植物的CO2饱和点更高，能利用更多的CO2，从而减少大气中的CO2，C正确；在干旱条件下，气孔开度减小，C4植物能利用更低浓度的CO2，生长效果要优于 C3 植物，D正确。]
6．A [RNA聚合酶识别并结合启动子，驱动转录，DNA聚合酶催化合成DNA，B错误；PCR技术可检测目的基因及其转录出的RNA，但不能检测翻译是否成功，C错误；基于转基因水稻的科学研究，体现了生物多样性的直接价值，D错误。]
7．D [酶具有专一性，蓝细菌中催化H2O光解的酶与Rubisc不同，后者用于CO2的固定，D错误。]
8．C [该途径与叶肉细胞相比，不进行细胞呼吸，即不消耗糖类，在相同条件下能积累更多的有机物，A正确；过程④⑤⑥形成有机物，类似于固定二氧化碳产生糖类的过程，B正确；该途径实现了“光能→有机物中化学能”的能量转化，C错误；该研究成果的意义是有助于实现碳中和、缓解人类粮食短缺问题，同时可以节约耕地和淡水资源，D正确。]
9．B [PEPC与CO2的固定有关，CO2固定的场所是叶绿体基质，故转基因成功后，正常情况下，PEPC在转双基因水稻叶肉细胞的叶绿体基质中发挥作用，A正确；由图甲可知，a点表示在1 000 Lux光照强度下转双基因水稻的净光合速率是25 μml CO2·m－2·s－1，对应图乙的温度是30 ℃，据图乙可知，在30 ℃、1 000 Lux光照强度条件下，转双基因水稻的净光合速率小于35 ℃时，故将温度调整为35 ℃重复图甲相关实验，则净光合速率增大，a点向右上方移动，B错误；由图甲可知，转双基因水稻的光饱和点要高于原种水稻，所以更适合栽种在强光照环境中，C正确；由图甲可知，当光照强度为0时，两条曲线的起点相同，故该温度条件下，两者细胞呼吸强度相等，D正确。]
10．(1)CO2的固定 (2)细胞质基质 线粒体基质 (3)光呼吸 呼吸作用 净光合速率＝总光合速率－呼吸速率－光呼吸速率，7～10时，随着光照强度的增加，与WT相比，株系1、株系2因转基因，降低了光呼吸强度 不能 总光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率＋光呼吸速率，在图3中，能看到净光合速率和呼吸作用速率，但无法得知光呼吸速率 (4)与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大
11．(1)叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜 PEP、C5 基因的选择性表达 (2)实现细胞间的物质交换和信息交流 低 玉米叶肉细胞中固定CO2的酶对CO2的亲和力更高，可利用较低浓度CO2进行光合作用 A (3)获取C4途径固定CO2的酶的基因(PEP羧化酶基因)，将其导入水稻细胞