第二第一節(jié) 二 Ｃ３植物和Ｃ４植物
學(xué)習(xí)目標(biāo)
１．Ｃ３植物和Ｃ４植物在葉片結(jié)構(gòu)上的區(qū)別（重點(diǎn)）
２．Ｃ４植物光合作用特點(diǎn)（難點(diǎn)）
３．知道Ｃ４植物固定二氧化碳能力明顯提高的原因
知識(shí)點(diǎn)問題歸納與
一．Ｃ３植物和Ｃ４植物1、明確兩種植物的概念區(qū)別
Ｃ４植物：光合作用中，ＣＯ２固定的Ｃ首先轉(zhuǎn)移到＿
1.概念 中，然后才轉(zhuǎn)移到＿＿＿中的植物
Ｃ３植物：光合作用中，ＣＯ２固定的Ｃ僅轉(zhuǎn)移
到＿＿中的植物
二．Ｃ３途徑和Ｃ４途徑
2、觀察Ｃ３植物和Ｃ４植物葉片的結(jié)構(gòu)。對(duì)比這兩種葉片在結(jié)構(gòu)上有哪些主要區(qū)別？
3、回顧Ｃ４植物光合作用的大體過程填寫右圖。
4、討論：Ｃ３植物與Ｃ４植物光合作用途徑的有什么主要區(qū)別
什么是“二氧化碳泵”
5、請(qǐng)用化學(xué)平衡知識(shí)解釋C4植物具有較強(qiáng)光合作用的原因？（從反應(yīng)物、產(chǎn)物角度入手）
6、討論C3植物體內(nèi)是否具有C4化合物？ 2、Ｃ３植物和Ｃ４植物葉片的結(jié)構(gòu)的區(qū)別
植物類型Ｃ３植物Ｃ４植物
植物類
型舉例典型的＿＿帶植物，
如＿＿＿＿＿＿＿典型的＿＿＿植物，
如＿＿＿＿＿
葉片的
解剖結(jié)構(gòu)維管束鞘及周圍＿
＿＿＿＿＿維管束鞘及周圍＿＿
＿＿＿＿＿＿
葉綠體
的類型有＿＿種類型的葉
綠體：位于＿＿＿＿有＿種類型的葉綠體：葉
肉細(xì)胞的葉綠體＿＿；維
管束鞘細(xì)胞的葉綠體＿＿
3、Ｃ４植物光合作用特點(diǎn)示意圖
葉肉細(xì)胞的葉綠體 維管束鞘細(xì)胞中的葉綠體
4、Ｃ３植物與Ｃ４植物光合作用途徑的區(qū)別
植物種類Ｃ３植物Ｃ４植物
ＣＯ２的固定途徑
ＣＯ２的固定場所
ＣＯ２最初的受體
ＣＯ２固定后產(chǎn)物
ＣＯ２的利用效率
5、用化學(xué)平衡知識(shí)解釋C4植物具有較強(qiáng)光合作用的原因
6、C3植物體內(nèi)是否具有C4化合物？
反饋訓(xùn)練：
一、選擇題
１．Ｃ４植物葉片內(nèi)進(jìn)行光合作用的細(xì)胞是（ ）
Ａ．維管束細(xì)胞 Ｂ．葉肉細(xì)胞
Ｃ．保衛(wèi)細(xì)胞 Ｄ．維管束細(xì)胞和葉肉細(xì)胞
答案：D
２．在低濃度的ＣＯ２的環(huán)境中，下列哪一組植物的生長狀況要良好一些（ ）
Ａ．小麥．水稻 Ｂ．大麥．大豆
Ｃ．高粱．玉米 Ｄ．菜豆．馬鈴薯
答案：C
３．Ｃ４植物維管束鞘細(xì)胞的特點(diǎn)是（ ）
Ａ．細(xì)胞大，葉綠體內(nèi)有基粒 Ｂ．細(xì)胞小，無葉綠體
Ｃ．細(xì)胞大，葉綠體內(nèi)無基粒 Ｄ．細(xì)胞小，有葉綠體，有基粒
答案：C
４．在顯微鏡下觀察玉米和水稻葉的永久橫切片如下圖所示，對(duì)此做出的判斷正確的是
A.甲是水稻，1是維管束鞘細(xì)胞
B.甲是玉米，2是不含基粒的葉綠體
C.乙是水稻，1是固定CO2
D.乙是玉米，3與光合作用有關(guān)
答案：B
５．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)Ｃ４和Ｃ３植物光合作用的葉片中，合成淀粉等有機(jī)物的具體部位是（ ）
Ａ．前者只在維管束細(xì)胞；后者只在葉肉細(xì)胞
Ｂ．前者只在葉肉細(xì)胞；后者只在維管束鞘細(xì)胞
Ｃ．前者在維管束鞘細(xì)胞和葉肉細(xì)胞；后者在葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞
Ｄ．前者只在維管束鞘細(xì)胞；后者在葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞
答案：A
６．關(guān)于Ｃ４植物的Ｃ４和Ｃ３途徑的有關(guān)敘述中，正確的是（ ）
Ａ．Ｃ４途徑發(fā)生在維管束鞘細(xì)胞，Ｃ３途徑發(fā)生在葉肉細(xì)胞
Ｂ．葉肉細(xì)胞可同時(shí)發(fā)生Ｃ３和Ｃ４途徑
Ｃ．Ｃ３途徑發(fā)生維管束鞘細(xì)胞，Ｃ４途徑發(fā)生在葉肉細(xì)胞
Ｄ．Ｃ３和Ｃ４途徑都發(fā)生在維管束鞘細(xì)胞
答案：C
７．把大小和生長狀況基本相同的一株Ｃ３植物和Ｃ４植物，共同用一個(gè)玻璃鐘罩罩住，使其與外界空氣隔絕，每天給予１２小時(shí)的光照。幾天后最可能的情況是（ ）
Ａ．Ｃ４植物生長優(yōu)于Ｃ３植物 Ｂ．Ｃ３植物生長優(yōu)于Ｃ４植物
Ｃ．Ｃ３植物和Ｃ４植物都生長迅速 Ｄ．Ｃ３植物和Ｃ４植物同時(shí)死亡
答案：A
８．Ｃ４途徑中ＣＯ２的受體是（ ）
Ａ．葉肉細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中的磷酸烯醇式丙酮酸
Ｂ．葉肉細(xì)胞細(xì)胞核中的磷酸烯醇式丙酮酸
Ｃ．維管束鞘細(xì)胞質(zhì)中的天冬氨酸
Ｄ．葉肉細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中的草酸乙酸
答案：A
９．下列對(duì)Ｃ４植物和Ｃ３植物的描述正確的是（ ）
Ａ．Ｃ３植物中葉肉細(xì)胞含有完整的葉綠體，利用ＣＯ２的能力更強(qiáng)
Ｂ．Ｃ４植物維管束鞘細(xì)胞的葉綠體無基粒結(jié)構(gòu)，只進(jìn)行ＣＯ２的固定和傳遞
Ｃ．Ｃ３植物和Ｃ４植物葉肉細(xì)胞的葉綠體功能一樣，都進(jìn)行物質(zhì)合成作用
Ｄ．Ｃ４植物從進(jìn)化上講比Ｃ３植物高等，其葉脈顏色較Ｃ３植物的深
答案：D
１０．Ｃ４植物比Ｃ３植物固定ＣＯ２強(qiáng)的原因是（ ）
Ａ．有關(guān)酶的含量少 Ｂ．有關(guān)酶的含量多
Ｃ．有關(guān)酶對(duì)ＣＯ２的親和力強(qiáng) Ｄ．有關(guān)酶對(duì)ＣＯ２的親和力弱
答案：C
11．將植物栽培在適宜光照．溫度和充足的ＣＯ２條下，如果將環(huán)境中的ＣＯ２含量突然降至極低水平，此時(shí)，葉肉細(xì)胞內(nèi)的Ｃ３化合物．Ｃ５化合物和ＡＴＰ含量變化的情況是（ ）
Ａ．上升．下降．上升 Ｂ．下降．上升．下降
Ｃ．下降．上升．上升 Ｄ．上升．下降．下降
答案：C
二、非選擇題
12、圖是玉米植株代謝過程示意圖，分析回答：
1）玉米的葉片中，圍繞維管束的是呈“花環(huán)型“的兩圈細(xì)胞，這兩圈細(xì)胞結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn)是_____________________________________________________________________
___________________________________________________。
2）圖中D，E表示的物質(zhì)分別是D_____________；E__________________
3）圖中A表示的物質(zhì)是_____________________，它是在___________中產(chǎn)生的。
4）圖中未表示出的能使①正常進(jìn)行的非生物因素還有__________________________
5）寫出①過程中電能轉(zhuǎn)換成活躍化學(xué)能的反應(yīng)式________________________________
答案：1）里面的一圈是維管束鞘細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)含有較大的葉綠體，但無基粒。外面的一圈是一部分葉肉細(xì)胞，含有正常的葉綠體
2）水 礦質(zhì)元素 3）丙酮酸 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 4）適宜光照、溫度
5）
補(bǔ)充：
1、Ｃ４植物葉片中為什么只有維管束鞘細(xì)胞出現(xiàn)淀粉粒？
Ｃ４植物葉片中的維管束鞘細(xì)胞比較大，其中含有許多比較大的葉綠體，但是，這些葉綠體沒有基�；蚧０l(fā)育不良。在維管束鞘細(xì)胞的外側(cè)，有一層與維管束鞘細(xì)胞接觸緊密的、呈環(huán)狀或近似環(huán)狀排列的葉肉細(xì)胞。這層葉肉細(xì)胞通過大量的葉肉細(xì)胞組成了“花環(huán)型”的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是Ｃ４植物葉片所特有的。C3植物的維管束鞘細(xì)胞比較小，不含或很少含有葉綠體，維管束鞘細(xì)胞周圍的葉肉細(xì)胞排列疏松，葉片內(nèi)沒有“花環(huán)型”的結(jié)構(gòu)。由于Ｃ４植物的卡爾循環(huán)（包括CO2的固定，還原及C5的再生和CH2O形成）是在維管束鞘細(xì)胞中進(jìn)行的，所以，Ｃ４植物通過光合作用時(shí)，只有維管束鞘細(xì)胞中不形成淀粉，相反，C3植物通過光合作用產(chǎn)生的淀粉只存在于葉肉細(xì)胞中，維管束鞘細(xì)胞中則沒有淀粉。
2、在干旱的環(huán)境中，這什么Ｃ４植物生長得比C3植物好？
C3途徑中CO2固定是通過二磷酸核酮糖羧化酶的催化實(shí)現(xiàn)的。C4途徑中CO2的固定是通過 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的催化作用實(shí)現(xiàn)的。這兩種酶都能固定CO2，但是它們對(duì)CO2的親和力卻相差很遠(yuǎn)。實(shí)驗(yàn)證明，后者的親和力比前者高約60倍，因此Ｃ４植物的光合效率比C3植物甚至能夠利用細(xì)胞間隙中會(huì)計(jì)師很低的CO2繼續(xù)進(jìn)行光合作用，而C3植物生長得比C3植物好。
3、C3植物和C4植物的區(qū)別。一是維管束鞘，C3植物的維管束鞘細(xì)胞內(nèi)無葉綠體，C4植物的維管束鞘細(xì)胞內(nèi)含有無基粒的葉綠體且細(xì)胞比較大；二是光合作用中CO2的固定途徑，C3植物CO2的固定是被C5與CO2結(jié)合形成C3，不需能量僅需酶，與暗反應(yīng)中C02的還原發(fā)生在同一細(xì)胞的同一葉綠體內(nèi)；C4植物的CO2的第一次固定需要消耗能量，第一次固定與還原不在同一細(xì)胞內(nèi)完成。
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