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1、解惑练1 C3植物、C4植物和CAM植物自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中C02的固定途径不同可以分为C3、C4和 CAM三种类型。1. C3途径：也称卡尔文循环，整个循环由RuBP）与CO2的装化开始到RuBPG）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、 菜豆、水稻、马铃薯等。2. C4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l）o 叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，C02被整合到C4化合物中，随后C4化 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，C4化合物
2、 释放出的C02参与卡尔文循环，进而生成有机物（如图2）o PEP短化酶被形象地称为“C02 泵”，它提高了 C4植物固定C02的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用（特别是在 高温、光照强烈、干旱条件下）能力，并且无光合午休现象。常见C4植物有玉米、甘蔗、高 粱、范菜等。叶肉细胞图1表皮 维管束鞘细胞叶肉细胞的叶绿体维管束鞘细胞的叶绿体（有类囊体，没有Rubisco）（没有类囊体,有Rubisco）CO2-pC4PEP酶 磷酸烯醇式 丙酮酸7V (PEP) ADP A+Pi*C4CO2 2C3/ Rubiscof3 * 5多种酶 丙酮酸 （CH2O）NADPHATPco2co2 co2
3、VW I I夜晚白天图3【归纳总结】C3植物、C4植物和CAM植物的比较特征C3植物C4植物CAM植物与CO2结合的物质RuBP(C5)PEPPEPCO2固定的最初产物C3C4草酰乙酸CO2固定的时间白天白天夜晚和白天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卡尔文循环的场所叶肉细胞的叶绿体基质维管束鞘细胞的叶绿体基质叶肉细胞的叶绿体基质有无光合午休有无无C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过 C3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
4、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。叶肉细胞细胞质基质维管束鞘细胞叶绿体C,植物co2CO2 PEP段化酶c3 -I -Rubisco光合产物CAM植物CAM植物叶肉细胞细胞质基质CO2nC3JPEP竣化酶叶肉细胞叶绿体光合 产物Rubisco图1是C3植物碳元素代谢途径的示意图。、代表的是物质，A、B、C、D 代表的是生理过程，则、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。C3植物在干旱、炎热的环境中，由于气孔关闭造成，从而不利于光 合作用。图2是C4植物和CAM植物利用C02途径的示意图。据图分析，这两类植物固定C02
5、的 酶比C3植物多一种 酶，该酶比Rubisco对C02的亲和力大且不与。2亲和，具有该酶的植物更能适应 的环境。（4）由图2可知，C4植物是在不同 进行C02的固定，而CAM植物是在不同进行C02固定。典型的CAM植物如仙人掌在夜晚吸收的C02能否立即用于C3途径？（填“能”或“不能”），可能的原因是 答案（1）氧气C5有氧呼吸第二、三阶段C、D（2）CO2不能进入叶片，同时引起。2在细胞内积累（3）PEP竣化 低C02浓度（4）细胞 时间 不能 没有光照，光反应不能正常进行，无法为 暗反应提供足够ATP和NADPH2.（2022广东高三期中）玉米叶肉细胞能将CO2传递给维管束鞘细胞进行卡尔
6、文循环。请据 图回答下列问题：叶绿体中色素分王叶肉细胞中 的叶绿体rNADPH 、NADP。 ATP、 ADP+Pi维管束鞘细胞 中的叶绿体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C02 浓度降低，（填“玉米”或“大豆”）的生长受影响更大，判断的理由是O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C4植
7、物，还是C3植物，请写出具体的实验步骤、实验结果及结论。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，不能进行光反应大豆 密闭大棚中，随植物光合作用的进行，C02浓度下降，当C02浓度下降到一定程度 时，由于不能利用低浓度C02,大豆光合作用受抑制，玉米中的PEP可利用低浓度C02 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C3植物；若维管束鞘细胞变蓝，则该植物为C4植物