专题2 第2板块 重难点4 光系统与光抑制(Word教参)-【精讲精练】2025年高考生物学二轮专题辅导与训练（多选版）

重难点4　光系统与光抑制 1．(2023·湖北卷)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是(　　) A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B．Mg2＋含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2 解析　据图可知，在强光下，PSⅡ与LHCⅡ分离，减弱PSⅡ光复合体对光能的捕获，避免强光造成损伤；在弱光下，PSⅡ与LHCⅡ结合，增强PSⅡ光复合体对光能的捕获，有利于弱光条件下吸收足够的光能。LHCⅡ和PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化，叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，会导致类囊体膜上LHCⅡ不能与PSⅡ分离，PSⅡ与LHCⅡ结合增多，从而使PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确。Mg是构成叶绿素的元素，叶绿素能吸收、传递和转化光能，若Mg2＋含量减少，PSⅡ光复合体含有的光合色素含量降低，导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱，B正确。弱光下PSⅡ与LHCⅡ结合，有利于对光能的捕获，C错误。类囊体膜上的PSⅡ光复合体含有光合色素，在光反应中，其能吸收光能并分解水产生H＋、电子和O2，D正确。 答案　C 2．(2023·山东卷)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__________。 解析　(1)据题意拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，结合题图分析实验的自变量有光照、H蛋白；影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分等。 (2)据图分析，强光照射下突变体的NPQ/相对值比野生型的NPQ/相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。 (3)图中相同强光照射下突变体比野生型通过NPQ耗散的光能多，因此突变体中流向光合作用的能量少；若测得突变体的暗反应强度高于野生型，则可推测突变体的光反应产物多于野生型的光反应产物，因此据实验可判断突变体的NPQ高，PSⅡ损伤小，虽无H蛋白修复但PSⅡ活性高，光反应产物多。 答案　(1)光、H蛋白　CO2浓度、温度 (2)不能　突变体PSⅡ系统光损伤小但不能修复，野生型光PSⅡ系统损伤大但能修复 (3)少　突变体的NPQ高，PSⅡ系统损伤小，虽无H蛋白修复，但是PSⅡ活性高，光反应产物多 1．光系统与电子传递链 (1)光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2、H＋和自由电子(e－)，电子(e－)经过电子传递链传递，最终介导还原型辅酶Ⅱ(NADPH)的产生。 (2)电子传递过程中释放能量，利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度从叶绿体基质侧泵入类囊体囊腔侧；光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)；在叶绿体基质侧H＋和NADP＋形成NADPH的过程消耗H＋。通过以上途径建立了质子浓度(电化学)梯度。 (3)类囊体薄膜对质子(H＋)是高度不通透的，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流出的能量来合成ATP。 2．光抑制 光是光合作用的能源，然而，光能超过光合系统所能利用的量时，光合生物会启动自我保护机制，光合功能下降，这就是光抑制现象。光抑制现象主要发生在PSⅡ系统。 PSⅡ是一个多亚基的色素蛋白复合体，在高等植物和藻类的类囊体中起着光驱动水氧化和质体醌还原的作用。 D1蛋白位于PSⅡ反应中心并由叶绿体核基因编码，最容易收到环境因素的影响，它是PSⅡ发生光破坏的起因。 在弱光下，PSⅡ活性随着光强度的增加而增加。在强光条件下，叶绿体首先尝试通过将过多的光能以热量的形式耗散来避免光胁迫。然而，当光强度增加时，PSⅡ的光抑制作用变得明显。在严重的光胁迫条件下，PSⅡ蛋白会发生损伤，从而产生光抑制。 1．(光系统与电子传递链)(2024·河南名校联考)叶绿体进行能量转化需要依靠光系统，光系统是光合色素和蛋白质结合形成的大型复合物，包括PSⅠ和PSⅡ，将光能转化为电能，光系统产生的高能电子沿光合电子传递链依次传递促使NADPH的形成，同时驱动膜上的质子泵在膜两侧建立H＋梯度，其过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．图示过程将光能转化为ATP和NADPH中的化学能 B．破坏PSⅡ会直接影响光合作用过程中氧气的释放 C．质子泵将H＋运进膜内的运输方式属于主动运输 D．降低膜外侧的pH有利于光合作用合成ATP 解析　根据图示分析，该过程为光反应阶段，该阶段将光能先转化为电能，再转化为ATP和NADPH中的化学能，A正确；氧气的释放在PSⅡ中发生，说明破坏PSⅡ会直接影响光合作用过程中氧气的释放，B正确；质子泵在膜两侧建立H＋梯度，运输方式为逆浓度梯度运输，属于主动运输，C正确；降低膜外侧pH，会使膜外侧的H＋浓度升高，不利于H＋运输到膜外，不利于ATP的合成，D错误。 答案　D 2．(光抑制)(2024·重庆模拟)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理(如图)，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。实验结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．各组幼苗所处的条件应相同且适宜 B．强光照射后短时间内，植物叶片胞间CO2浓度会降低 C．持续强光照射后，植物叶片胞间CO2浓度将降低 D．油菜素内酯可通过抑制光反应关键蛋白的合成减弱光抑制现象 解析　本实验的自变量是BR和L的有无及处理时间，各组幼苗所处的条件是无关变量，应保证各组条件相同，但应处于强光(非适宜)条件下，A错误；强光照射后短时间内，光反应增强，产生的NADPH和ATP增加，暗反应加强，植物叶片胞间CO2浓度会降低，B正确；分析题意可知，持续强光照射后，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象，此时暗反应减弱，利用的二氧化碳减少，植物叶片胞间CO2浓度将升高，C错误；据图分析，与清水组相比，加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；与BR组相比，BR＋L组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR(油菜素内酯)可能是通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的，D错误。 答案　B 学科网（北京）股份有限公司 $$