热点01 光系统、光合电子传递链和光抑制- 决胜2024年高考生物复习热点串讲与精练

热点01 光系统、光合电子传递链和光抑制 知识点一 光系统 光系统是指由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有吸收、传递和转化光能的作用，包括光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。光系统Ⅰ（PSⅠ）核心复合体由反应中心色素P700（最大吸收波长为700nm）、电子受体和 PSⅠ捕光复合体组成；光系统Ⅱ（PSⅡ主要由PSⅡ反应中心色素P680（最大吸收波长为680nm）、捕光复合体Ⅱ和放氧复合体等亚单位组成。 光系统(PS)，是进行光吸收的功能单位，是由叶绿素、类胡萝卜素、脂和蛋白质组成的复合物。每一个光系统含有两个主要成分∶捕光复合物 (LHC)和光反应中心复合物。光系统中的光吸收色素的功能像是一种天线，将捕获的光能传递给中心的一对叶绿素a,由叶绿素a激发一个电子，并进入光合作用的电子传递链。 项目 吸收的光 主要特征 组成 光系统Ⅰ 短波红光（680nm） NADP+的还原 捕光复合体、光反应中心色素、电子受体 光系统Ⅱ 长波红光（700nm） 水的光解和放氧 捕光复合体、反应中心复合体、放氧复合体 特别提醒 ①光系统Ⅰ和光系统Ⅱ接受天线色素传来的光能用于光化学反应，能量不能传出去，因此称其为能量陷阱。 ②当天线色素将光能吸收并传递到作用中心色素分子后，使作用中心色素分子激发，释放出高能电子，称为失去电子的氧化态。作用中心释放的电子被不同的电子受体接受，电子受体成为得电子的还原态。 ③光电子传递的最初电子供体是H2O，最终电子受体是NADP+。 ④光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2和H+和自由电子e-；光系统Ⅰ主要介导NADPH的产生。 ⑤电子（e-）经电子传递链传递：传递的途径是：质体醌→细胞色素复合体→质体蓝素→光系统Ⅰ→铁氧还蛋白→NADPH。 ⑥类囊体膜对质子是高度捕通透的。因此，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度流出的能量来合成ATP。 【光系统热点链接】 近年来，随着世界人口和土地资源矛盾的日益突出，植物工厂受到了前所未有的关注。由于植物工厂不受自然条件影响的设施农业生产系统，植物的生长离不开光照。随着半导体技术的发展，LED因为光谱可调等优点成为人工补光的最佳选择，植物工厂LED补光成为研究的热点。 由于不同植物在及同一植物在不同生长阶段所需的光照环境有所差异，所以，为给植物工厂植物提供适宜的光环境，实现植物工厂LED补光系统的智能化补光，就需要研究植物的光配方和补光模式。 1.当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ）造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭（NPQ）将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。    (1)该实验的自变量为 。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有 （答出2个因素即可）。 (2)根据本实验， （填“能”或“不能”）比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是 。 (3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量 （填“多”或“少”）。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是 。 知识点二 光合电子传递链 光合作用是生物圈最重要的化学反应，包括光反应阶段和暗反应阶段。ATP和NADPH是联系光反应和暗反应的纽带。光反应和暗反应是两个相对独立的过程。光反应高度依赖光照，暗反应不需要光照，但依赖于光反应提供的ATP和NADPH，暗反应消耗ATP和NADPH后生成的ADP和NADP⁺又是光反应不可缺少的原料。 光反应发生在叶绿体类囊体膜上，必须在有光的条件下才能进行。光合色素和与光反应有关的酶就分布在类囊体薄膜上。镶嵌在类囊体膜上的色素分子整齐的排列在一起，它们能够捕获光能，将光能传递给位于反应中心的色素分子，该色素分子被激发，释放出一个高能电子，使水分解成H⁺和O₂，O₂扩散进入大气。 色素分子失去的电子被类囊体膜上的特殊蛋白质（光系统Ⅱ → 质体醌→ 细胞色素bf复合物 →质体蓝素→ 光系统Ⅰ → 铁氧还蛋白→ NADP还原酶）俘获，这些蛋白质利用电子携带的能量将H⁺从叶绿体基质泵入类囊体腔，并最终把电子传递给NADP⁺（氧化型辅酶Ⅱ）,NADP⁺获得电子后与H⁺结合，生成NADPH（即还原型辅酶Ⅱ。类囊体膜上嵌有ATP合成酶（ATP合酶），类囊体腔中的H⁺顺浓度梯度经ATP