2024届高三生物学专题试题复习——C3、C4、景天科植物在光合作用上的区别（答案）.docx

C3、C4、景天科植物在光合作用上的区别

应用一：C3途径

也称卡尔文循环，整个循环由RuBP(C5)与CO2的羧化开始到RuBP(C5)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、菜豆、水稻、马铃薯等。

应用二：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1)。叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2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化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，

进而生成有机物(如图2)。PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2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、苋菜等。

应用三：CAM途径

CAM植物夜间吸进CO2，淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下，CO2与PEP结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中。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CO2，

进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以形成PEP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CO2，又可进入C3途径。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。

一、单选题

1．光合作用的碳反应（暗反应）是卡尔文应用14C示踪的方法发现的，也叫卡尔文循环，主要包

括三个阶段：羧化（CO2固定），还原和RuBP（五碳化合物）再生。下列相关叙述错误的是

()

A．羧化阶段参与固定CO2的是RuBP，产物是1分子3-磷酸甘油酸

B．还原阶段需要消耗光反应阶段产生的ATP和NADPH，并储存能量

C．再生阶段产生RuBP，能够保证卡尔文循环的持续进行

D．在还原阶段产生的一部分储能物质经过一系列反应生成（CH2O）

【答案】A

【详解】A、在羧化阶段，RuBP与CO2结合，1分子RuBP（五碳化合物）能与1分子的CO2结合生

成2分子三碳化合物，即3-磷酸甘油酸，A错误；

B、还原阶段（C3的还原）需要消耗光反应阶段产生的ATP和NADPH，并储存能量，B正确；

C、RuBP（五碳化合物）再生可以保证RuBP含量的相对稳定，以保证卡尔文循环（羧化-还原-再生）

持续稳定地进行，C正确；

D、在还原阶段接受能量并被还原的C3有两种代谢途径：一部分在酶的作用下经过一系列的反应转

化为（CH2O），另一部分被还原为五碳化合物，D正确。

2．叶绿体是卡尔文循环的场所，CO2经过固定可产生三碳糖，三碳糖一部分在叶绿体基质经过一系列变化转变成淀粉，另一部分通过转运器转运到细胞质基质，在细胞质基质中转变成蔗糖，同时

释放出Pi，转运器每运出一个三碳糖需运进一个Pi作为交换。下列相关叙述错误的是

()

A．卡尔文循环需光反应提供ATP和NADPH

B．若光照突然停止，则短时间内三碳糖含量增加

C．叶绿体中淀粉的积累会导致卡尔文循环速率变慢

D．若合成三碳糖的速率超过Pi运进叶绿体的速率，则淀粉合成量减少

【答案】D

【详解】A、光反应为卡尔文循环提供ATP和NADPH，A正确；

B、若光照突然停止，短时间内CO2固定速率不变，C3还原受阻，故短时间内三碳糖含量增加，B

正确；

C、淀粉是卡尔文循环的产物，若其积累过多，会导致卡尔文循环速率变慢，C正确；

D、若合成三碳糖的速率超过Pi转运进叶绿体的速率，即三碳糖运出叶绿体减少，用于合成淀粉的

三碳糖增多；从而使淀粉合成量增加，D错误。

3．淀粉和蔗糖均为小麦光合作用的产物，两者合成过程中均需利用磷酸丙糖作为原料，磷酸转运器（TPT）能将卡尔文循环中产生的磷酸丙糖不断运出叶绿体，同时将等分子数的磷酸（Pi）反向

运回叶绿体基质，具体过程如下图所示。下列说法正确的是()

A．CO2的供应量不变，突然降低光照强度，磷酸丙糖含量减少，C3含量增加

B．NADPH和ATP分别为C3还原提供还原剂和能量

C．若使用TPT专一抑制剂处理小麦叶片，则叶绿体中淀粉合成量持续增加

D．若将离体叶绿体悬浮于Pi浓度较低的培养液中，则细胞质基质中