专题二 [重点突破] 第6练 光合作用的原理及其与细胞呼吸的关系-【步步高·考前三个月】2025年高考生物学复习讲义课件（苏冀赣）（课件PPT+word教案）

[重点突破]　第6练　光合作用的原理及其与细胞呼吸的关系　[分值：100分] 1．(每空2分，共10分)(2024·江苏，20节选)科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图，图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题： (1)图1中H＋从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP合成酶，而O2能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有的特性是________________。暗反应中C3在________________的作用下转变为(CH2O)，此过程发生的区域位于蓝细菌的________________中。 (2)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是__________(从“甲”“乙”中选填)，理由为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)选择透过性　ATP和NADPH　细胞质基质　(2)乙　常温下光合作用产生氧气的量大于呼吸作用消耗氧气的量，这样植物才能积累有机物，正常生长 解析　(1)类囊体膜允许某些物质通过，而限制另一些物质通过，这体现了类囊体膜具有选择透过性。暗反应中，C3在光反应产生的ATP和NADPH的作用下，被还原为糖类等有机物，蓝细菌是原核生物，此过程发生在蓝细菌的细胞质基质中。(2)光合作用产生氧气，而呼吸作用消耗氧气。一般来说，光合作用在一定温度范围内随温度升高而增强，产生的氧气增多；呼吸作用在一定温度范围内随温度升高而增强，消耗的氧气增多。但通常光合作用产生氧气的量大于呼吸作用消耗氧气的量，这样植物才能积累有机物，正常生长，所以图2中蓝细菌光合放氧的曲线是乙。 2．(每空2分，共8分)(2021·江苏，20节选)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图表示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题： (1)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖(C3)，为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生__________；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了________个CO2分子。 (2)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的__________中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为________中的化学能。 答案　(1)C5　12　(2)NADPH　ATP 3．(每空1分，共6分)(2023·江苏，19节选)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。如图所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①～④表示场所。请回答下列问题： (1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在________(从①～④中选填)；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有________(从①～④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、________________(填写2种)等。 (2)研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有________(从①～④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为________进入线粒体，经过TCA循环产生的________最终通过电子传递链氧化产生ATP。 答案　(1)④　①④　K＋、Mal(苹果酸) (2)①②④　丙酮酸　[H](或NADH) 解析　(1)叶绿体是光合作用的场所，所以光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在④中，即叶绿体中；NADPH可用于CO2固定产物的还原，由图示可知，该过程可以发生在叶绿体中，也发生在细胞质基质中。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、K＋和Mal等，其中K＋和Mal影响细胞液的渗透压，进而影响保卫细胞的吸水力，影响气孔的开闭。(2)保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为丙酮酸进入线粒体参与有氧呼吸的第二、三阶段，经过TCA循环产生的[H](NADH)最终通过电子传递链氧化产生ATP，即有氧呼吸的第三阶段。 4．(每空2分，共10分)(2021·重庆，6改编)如图为类囊体薄膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，回答下列问题： 少数处于特殊状态的叶绿素分子在光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为________；其中产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过________层膜。电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给________(电子的最终受体)合成NADPH。光系统吸收的光能储存在________________中，其中产生的ATP可用于________及其他消耗能量的反应。 答案　氧气和H＋　5　NADP＋　NADPH和ATP　暗反应 5．(11分)(2021·湖南，18节选)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。 项目 叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段 实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3 实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6 注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。 (1)(5分)叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以__________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)(2分)该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于____________________________，从而提高光反应速率。 (3)(4分)以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合如图对实验结果进行解释______________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)Fecy　Fecy具有亲水性，对叶绿体双层膜的通透性较差，当叶绿体双层膜局部受损时，即叶绿体B相对于叶绿体A，相对放氧量明显提高；而以亲脂性的DCIP为电子受体进行实验时，相对放氧量无明显变化　(2)电子受体接近类囊体薄膜，提高电子传递效率　(3)ATP的合成依赖于氢离子顺浓度通过囊体薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，越不利于氢离子浓度梯度的建立，因此ATP的产生效率逐渐降低 解析　(1)比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果，实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用。(3)根据图示可知，ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。 6．(每空2分，共4分)(2022·重庆，23节选)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。请回答下列问题： (1)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体薄膜内外的H＋浓度差，原因是__________________ ________________________________________________________________________。 (2)为探究自然条件下类囊体薄膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)图Ⅱ实验是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自类囊体薄膜内外的H＋浓度差　(2)类囊体薄膜外H＋被转移到类囊体薄膜内，造成溶液pH升高 7．(每空2分，共6分)(2024·黑吉辽，21节选)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图。 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题： (1)反应①是______________过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是____________和______________。 答案　(1)CO2的固定　(2)细胞质基质　线粒体基质 1．(每空2分，共12分)(2024·邯郸高三二模)叶绿体类囊体薄膜上主要有光系统Ⅰ(PSⅠ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素b6f蛋白复合体和ATP酶复合体四类蛋白复合体，参与光能的吸收、传递和转化，电子传递，H＋输送及ATP合成等过程，如图1所示。回答下列问题： (1)图1表示光合作用的________过程，类囊体薄膜上发生的反应过程是H2O分解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，最终转化为________________中的化学能。 (2)科研人员将正常叶片置于适量的溶液中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速离心法分离叶绿体，该实验所用溶液应满足的条件是_____________________________________________ ________________________________________________________________________ (从pH和渗透压的角度作答)。将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中，照光后有O2释放；如果在该适宜溶液中将叶绿体外膜破裂后再照光，______(填“有”或“没有”)O2释放，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)研究人员在黑暗条件下将叶绿体的类囊体放入烧杯中，人为调整类囊体薄膜两侧的pH，并适时加入适量的ADP和Pi，过程如图2所示。一段时间后检测，只有实验组有ATP产生。结合图1和实验结果，可得出的实验结论是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)光反应　NADPH和ATP　(2)pH和渗透压应与细胞质基质的基本相同　有　类囊体薄膜是H2O光解释放O2的场所，叶绿体外膜破裂不影响类囊体薄膜的功能　(3)在光合作用光反应中，ATP合成所需的能量可能来自类囊体薄膜内外的H＋浓度差 解析　(1)图1表示光合作用的光反应过程，类囊体薄膜上发生的反应过程是H2O分解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，在光反应中，光能最终转化为NADPH和ATP中的化学能。(2)将正常叶片置于适量的溶液中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速离心法分离叶绿体，该过程中应保持叶绿体正常的活性，故该实验中所用溶液应满足的条件是pH和渗透压应与细胞质基质的基本相同。植物光合作用的光反应的发生场所是类囊体薄膜，发生的反应有水的光解，产生O2和NADPH，如果在适宜溶液中将叶绿体的外膜破裂后再照光，也会有O2释放，原因是类囊体薄膜是H2O光解释放O2的场所，叶绿体外膜破裂不影响类囊体薄膜的功能。(3)根据图示的信息，只有类囊体内的H＋浓度高于膜外时，才能促使ADP和Pi合成ATP，即当H＋通过协助扩散出类囊体时，产生的势能可为ATP的合成提供能量。 2．(每空1分，共7分)(2024·连云港高三一模)马铃薯植株下侧叶片合成的有机物通过筛管主要运向块茎贮藏。图1是马铃薯光合作用产物的形成及运输示意图，图2是蔗糖进入筛分子—伴胞复合体的一种模型。请回答下列问题： (1)图1所示的代谢过程中，需要光反应产物参与的过程是______(填标号)。为马铃薯叶片提供C18O2，块茎中会出现含18O的淀粉，请写出18O转移的路径：C18O2→_________________→淀粉。 (2)研究发现，叶绿体中淀粉的大量积累会导致______膜结构被破坏，进而直接影响光反应。保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度，使__________，进而抑制暗反应。 (3)图2中甲具有______酶活性。乙(SUT1)是一种蔗糖转运蛋白，在成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株中SUT1的表达水平降低，叶片中可溶性糖和淀粉总量______，最终导致块茎产量________。 答案　(1)②　C3→磷酸丙糖→蔗糖　(2)类囊体　CO2吸收减少　(3)ATP水解　升高　降低 解析　(1)在叶绿体中，过程②C3的还原反应需要光反应提供ATP和NADPH供能以及需要NADPH作为还原剂。(2)光反应的发生场所是类囊体薄膜，因此叶绿体中淀粉的积累会导致类囊体膜结构被破坏，进而直接影响光反应。保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度，即气孔的开放程度下降，会使CO2的吸收量下降，进而抑制暗反应。(3)由题图可知，在结构甲的作用下，ATP水解，H＋逆浓度梯度运输，说明结构甲具有ATP水解酶的活性。成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株中SUT1的表达水平降低，筛分子—伴胞复合体的乙(蔗糖转运蛋白)含量减少，叶肉细胞中蔗糖分子通过乙转运出细胞的量减少，细胞中蔗糖积累，可溶性糖和淀粉总量升高，抑制光合作用，最终导致块茎产量降低。 3．(每空1分，共7分)(2024·南京高三模拟)如图是真核细胞中细胞呼吸和光合作用中能量转换的部分路径示意图，请回答下列问题： (1)甲中NADH作为电子供体，释放电子进入传递链，其本身被氧化为____________(填物质)，同时，高能电子沿着长链传送，能量逐级卸载，最终被________(填物质)所接受。 (2)乙中光系统Ⅰ、Ⅱ位于________________，是主要由____________和蛋白质组成的复合物，是光能吸收、转移和转换的功能单位。光系统将收集到的光能传递到反应中心后再将能量传出光系统，促进了NADPH和______等有机分子的合成，进而推动暗反应的进行。 (3)图中三羧酸循环和卡尔文循环发生的场所分别是______________________。H＋泵的催化中心是ATP合成酶，该酶能以氢和电子传递为基础，驱动ADP的________，使两者偶联发生。 答案　(1)NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ)　O2(或氧气) (2)类囊体薄膜　光合色素　ATP　(3)线粒体基质、叶绿体基质　磷酸化 解析　(2)乙中光系统Ⅰ、Ⅱ皆能吸收光能，说明光系统Ⅰ、Ⅱ中含有光合色素，位于类囊体薄膜上，光系统Ⅰ、Ⅱ是主要由光合色素和蛋白质组成的复合物，是光能吸收、转移和转换的功能单位；光系统将收集到的光能传递到反应中心后再将能量传出光系统，促进了NADPH和ATP的合成，进而推动暗反应的进行。(3)图中三羧酸循环和卡尔文循环分别是有氧呼吸第二阶段和光合作用中的暗反应阶段，分别发生在线粒体基质和叶绿体基质中；H＋泵的催化中心是ATP合成酶，该酶能以氢和电子传递为基础，驱动ADP的磷酸化，使两者偶联发生。 4．(10分)(2024·扬州高三模拟)如图为某真核细胞内发生的生理过程，3-磷酸甘油酸、甘油酸-1,3-二磷酸、甘油醛-3-磷酸、核酮糖-5-磷酸、核酮糖-1,5-二磷酸是该过程中依次生成的重要化合物。请据图分析回答下列问题： (1)(2分)该生理过程被称为________循环，进行的场所为________。 (2)(6分)过程①为____________，结合CO2的RuBP是图中物质____________的简称。上述过程中，消耗前一阶段提供的能量的过程有______(填图中序号)。 (3)(2分)甘油酸-1,3-二磷酸和核酮糖-5-磷酸分别含有的碳原子数目是________。 答案　(1)卡尔文　叶绿体基质　(2)CO2的固定　核酮糖-1,5-二磷酸　②③⑤　(3)3、5 5．(9分)(2024·南通高三二模)莱茵衣藻可进行光合作用，将太阳能转化为氢能，其光合电子传递和产氢过程如图1所示，PSⅠ、PSⅡ、Cytb6f表示结构。请回答下列问题： (1)(3分)莱茵衣藻光合作用产生氢气的场所是______________。在光合作用的光反应阶段，类囊体薄膜上的______________吸收光能，并将光能转化为__________________中活跃的化学能参与暗反应阶段。 (2)(2分)氢酶对氧气极其敏感，当氧分压达到2%时即可迅速失活。在光合作用过程中莱茵衣藻通常产氢量较低，原因是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)(4分)在早晚弱光环境及黑暗条件下，无氧呼吸方式对于莱茵衣藻的生存很重要，无氧呼吸过程中丙酮酸能够进一步代谢产生甲酸、乙酸等各种弱酸(HA)，导致了类囊体腔的酸化。研究人员根据多项研究提出了“离子陷阱”模型(如图2)。 ①在光照较弱的时候，莱茵衣藻进行无氧呼吸产生HA的场所是______________；HA可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于______________________，腔内氢离子不断积累，出现酸化。 ②(多选)下列可作为证据支持无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化的有__________(填字母)。 A．类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱酸的总积累量呈正相关 B．外源添加甲酸、乙酸等弱酸后莱茵衣藻均出现类囊体腔酸化的现象 C．无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化 答案　(1)叶绿体基质　光合色素(或PSⅠ、PSⅡ)　ATP和NADPH　(2)光合作用的光反应阶段会产生氧气，氧气浓度升高使氢酶失活而不能生成氢气　(3)①细胞质基质　氢离子无法直接穿过类囊体薄膜　②AB 解析　(1)由图1可知，类囊体腔内建立了高浓度的H＋，H＋除了来源于水的光解，还来源于Cytb6f的传递，图示上方表示叶绿体基质，因此莱茵衣藻光合作用产生氢气的场所是叶绿体基质。光反应阶段，类囊体薄膜上的光合色素(或PSⅠ、PSⅡ)吸收光能，并将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能参与暗反应阶段。(3)①无氧呼吸的场所是细胞质基质；由图2可知，弱酸分子可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于氢离子无法直接穿过类囊体薄膜，且类囊体腔内的缓冲能力有限，腔内氢离子不断积累，出现酸化。②类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱酸的总积累量呈正相关，即无氧呼吸产生弱酸的总积累量越多，类囊体腔内的酸化程度越高，可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，A符合题意；甲酸、乙酸都是弱酸，外源添加弱酸后莱茵衣藻均出现类囊体腔酸化的现象，可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，B符合题意；无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化，可能与突变等现象有关，不能直接证明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，C不符合题意。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题二　 第6练 光合作用的原理及其与细胞呼吸的关系 真题演练 模拟预测 内容索引 1.(2024·江苏，20节选)科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图，图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答下列问题： 真题演练 PART ONE 1 2 3 4 5 6 7 (1)图1中H＋从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP合成酶，而O2能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有的特性是________________。暗反应中C3在________________的作用下转变为(CH2O)，此过程发生的区域位于蓝细菌的________________中。 1 2 3 4 5 6 7 选择透过性 ATP和NADPH 细胞质基质 类囊体膜允许某些物质通过，而限制另一些物质通过，这体现了类囊体膜具有选择透过性。暗反应中，C3在光反应产生的ATP和NADPH的作用下，被还原为糖类等有机物，蓝细菌是原核生物，此过程发生在蓝细菌的细胞质基质中。 1 2 3 4 5 6 7 (2)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是_____(从“甲”“乙”中选填)，理由为_________________ ______________________________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 乙 常温下光合作用产生氧气的量大于呼吸作用消耗氧气的量，这样植物才能积累有机物，正常生长 光合作用产生氧气，而呼吸作用消耗氧气。一般来说，光合作用在一定温度范围内随温度升高而增强，产生的氧气增多；呼吸作用在一定温度范围内随温度升高而增强，消耗的氧气增多。但通常光合作用产生氧气的量大于呼吸作用消耗氧气的量，这样植物才能积累有机物，正常生长，所以图2中蓝细菌光合放氧的曲线是乙。 1 2 3 4 5 6 7 2.(2021·江苏，20节选)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图表示叶肉细胞中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 (1)光合作用时，CO2与C5结合产生三碳酸，继而还原成三碳糖(C3)，为维持光合作用持续进行，部分新合成的C3必须用于再生______；运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖，运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了_____个CO2分子。 1 2 3 4 5 6 7 C5 12 (2)在光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的__________中的还原能输出叶绿体，并经线粒体转化为________中的化学能。 1 2 3 4 5 6 7 NADPH ATP 3.(2023·江苏，19节选)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。如图所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①～④表示场所。请回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 (1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在____(从①～④中选填)；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有________(从①～④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、________________(填写2种)等。 ④ ①④ K＋、Mal(苹果酸) 叶绿体是光合作用的场所，所以光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在④中，即叶绿体中；NADPH可用于CO2固定产物的还原，由图示可知，该过程可以发生在叶绿体中，也发生在细胞质基质中。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、K＋和Mal等，其中K＋和Mal影响细胞液的渗透压，进而影响保卫细胞的吸水力，影响气孔的开闭。 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 (2)研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有________(从①～④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为________进入线粒体，经过TCA循环产生的_____________最终通过电子传递链氧化产生ATP。 ①②④ 丙酮酸 [H](或NADH) 保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为丙酮酸进入线粒体参与有氧呼吸的第二、三阶段，经过TCA循环产生的[H](NADH)最终通过电子传递链氧化产生ATP，即有氧呼吸的第三阶段。 1 2 3 4 5 6 7 4.(2021·重庆，6改编)如图为类囊体薄膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 少数处于特殊状态的叶绿素分子在 光能激发下失去高能e－，失去e－的叶绿素分子，能够从水分子中夺取e－，使水分解为__________；其中产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过____层膜。电子(e－)由水释放出来后，经过一系列的传递体形成电子流，最终传递给________(电子的最终受体)合成NADPH。光系统吸收的光能储存在______________中，其中产生的ATP可用于________及其他消耗能量的反应。 氧气和H＋ 5 NADP＋ NADPH和ATP 暗反应 5.(2021·湖南，18节选)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。 1 2 3 4 5 6 7 注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。 项目 叶绿体A：双层膜结构完整 叶绿体B：双层膜局部受损，类囊体略有损伤 叶绿体C：双层膜瓦解，类囊体松散但未断裂 叶绿体D：所有膜结构解体破裂成颗粒或片段 实验一：以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3 实验二：以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6 (1)叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是___________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 Fecy Fecy具有亲水性，对叶绿体双层膜的通透性较差，当叶绿体双层膜局部受损时，即叶绿体B相对于叶绿体A，相对放氧量明显提高；而以亲脂性的DCIP为电子受体进行实验时，相对放氧量无明显变化 1 2 3 4 5 6 7 比较叶绿体A和叶绿体B的实验结果，实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体B双层膜局部受损时，以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异，可推知叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应有明显阻碍作用。 (2)该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于___________________________________ _______，从而提高光反应速率。 1 2 3 4 5 6 7 电子受体接近类囊体薄膜，提高电子传 递效率 (3)以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合如图对实验结果进行解释_______________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 ATP的合成依赖于氢离子顺浓度通过囊体薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，越不利于氢离子浓度梯度的建立，因此ATP的产生效率逐渐降低 1 2 3 4 5 6 7 根据图示可知，ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP合成酶，叶绿体A、B、C、D类囊体薄膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。 6.(2022·重庆，23节选)科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻 1 2 3 4 5 6 7 (1)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体薄膜内外的H＋浓度差，原因是_________________________________________________________ ___________________________________________。 这种能量形式，他们开展了后续实验。请回答下列问题： 图Ⅱ实验是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自类囊体薄膜内外的H＋浓度差 (2)为探究自然条件下类囊体薄膜内外产生H＋浓度差的 原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理， 结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是 _____________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 类囊体薄膜外H＋被转移到类囊体薄膜内，造成溶液pH升高 7.(2024·黑吉辽，21节选)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、 1 2 3 4 5 6 7 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题： (1)反应①是___________过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是___________和___________。 过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图。 CO2的固定 细胞质基质 线粒体基质 1.(2024·邯郸高三二模)叶绿体类囊体薄膜上主要有光系统Ⅰ(PSⅠ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素b6f蛋白复合体和ATP酶复合体四类蛋白复合体，参与光能的吸收、传递和转化，电子传递，H＋输送及ATP合成等过程，如图1所示。回答下列问题： 1 2 3 4 5 模拟预测 PART TWO (1)图1表示光合作用的________过程，类囊体薄膜上发生的反应过程是H2O分解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，最终转化为________________中的化学能。 光反应 NADPH和ATP 图1表示光合作用的光反应过程，类囊体薄膜上发生的反应过程是H2O分解成O2、H＋和e－，光能转化成电能，在光反应中，光能最终转化为NADPH和ATP中的化学能。 1 2 3 4 5 (2)科研人员将正常叶片置于适量的溶液 中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速 离心法分离叶绿体，该实验所用溶液应 满足的条件是______________________ _______________(从pH和渗透压的角度作答)。将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中，照光后有O2释放；如果在该适宜溶液中将叶绿体外膜破裂后再照光，______(填“有”或“没有”)O2释放，原因是________________________________________________________________________。 1 2 3 4 5 pH和渗透压应与细胞质 有 基质的基本相同 类囊体薄膜是H2O光解释放O2的场所，叶绿体外膜破裂不影响类囊体薄 膜的功能 将正常叶片置于适量的溶液中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速离心法分离叶绿体，该过程中应保持叶绿体正常的活性，故该实验中所用溶液应 满足的条件是pH和渗透压应与细胞质基质的基本相同。植物光合作用的光反应的发生场所是类囊体薄膜，发生的反应有水的光解，产生O2和NADPH，如果在适宜溶液中将叶绿体的外膜破裂后再照光，也会有O2释放，原因是类囊体薄膜是H2O光解释放O2的场所，叶绿体外膜破裂不影响类囊体薄膜的功能。 1 2 3 4 5 (3)研究人员在黑暗条件下将叶绿体的类囊体放入烧杯中，人为调整类囊体薄膜两侧的pH，并适时加入适量的ADP和Pi，过程如图2所示。一段时间后检测，只有实验组有ATP产生。结合图1和实验结果，可得出的实验结论是_________________________________________________________ ______________。 1 2 3 4 5 在光合作用光反应中，ATP合成所需的能量可能来自类囊体薄膜内 外的H＋浓度差 根据图示的信息，只有类囊体内的H＋浓度高于膜外时，才能促使ADP和Pi合成ATP，即当H＋通过协助扩散出类囊体时，产生的势能可为ATP的合成提供能量。 1 2 3 4 5 2.(2024·连云港高三一模)马铃薯植株下侧叶片合成的有机物通过筛管主要运向块茎贮藏。图1是马铃薯光合作用产物的形成及运输示意图，图2是蔗糖进入筛分子—伴胞复合体的一种模型。请回答下列问题： 1 2 3 4 5 (1)图1所示的代谢过程中，需要光反应产物参与的过程是______(填标号)。为马铃薯叶片提供C18O2，块茎中会出现含18O的淀粉，请写出18O转移的路径：C18O2→___________________→淀粉。 1 2 3 4 5 ② C3→磷酸丙糖→蔗糖 在叶绿体中，过程②C3的还原反应需要光反应提供ATP和NADPH供能以及需要NADPH作为还原剂。 (2)研究发现，叶绿体中淀粉的大量积累会导致________膜结构被破坏，进而直接影响光反应。保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度，使_____________，进而抑制暗反应。 1 2 3 4 5 类囊体 CO2吸收减少 光反应的发生场所是类囊体薄膜，因此叶绿体中淀粉的积累会导致类囊体膜结构被破坏，进而直接影响光反应。保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度，即气孔的开放程度下降，会使CO2的吸收量下降，进而抑制暗反应。 (3)图2中甲具有_________酶活性。乙(SUT1)是一种蔗糖转运蛋白，在成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株中SUT1的表达水平降低，叶片中可溶性糖和淀粉总量______，最终导致块茎产量______。 1 2 3 4 5 ATP水解 升高 降低 由题图可知，在结构甲的作用下，ATP水解，H＋逆浓度梯度运输，说明结构甲具有ATP水解酶的活性。成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株中SUT1的表达水平降低，筛分子—伴胞复合体的乙(蔗糖转运蛋白)含量减少，叶肉细胞中蔗糖分子通过乙转运出细胞的量减少，细胞中蔗糖积累，可溶性糖和淀粉总量升高，抑制光合作用，最终导致块茎产量降低。 1 2 3 4 5 dATP的五碳糖是脱氧核糖，dATP水解后脱去磷酸基团的物质能参与DNA的合成，D错误。 1 2 3 4 5 3.(2024·南京高三模拟)如图是真核细胞中细胞呼吸和光合作用中能量转换的部分路径示意图，请回答下列问题： 1 2 3 4 5 (1)甲中NADH作为电子供体，释放电子进入传递链，其本身被氧化为_____________________(填物质)，同时，高能电子沿着长链传送，能量逐级卸载，最终被____________(填物质)所接受。 NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ) O2(或氧气) 1 2 3 4 5 (2)乙中光系统Ⅰ、Ⅱ位于_____________，是主要由____________和蛋白质组成的复合物，是光能吸收、转移和转换的功能单位。光系统将收集到的光能传递到反应中心后再将能量传出光系统，促进了NADPH和______等有机分子的合成，进而推动暗反应的进行。 类囊体薄膜 光合色素 ATP 乙中光系统Ⅰ、Ⅱ皆能吸收光能，说明光系统Ⅰ、Ⅱ中含有光合色素，位于类囊体薄膜上，光系统Ⅰ、Ⅱ是主要由光合色素和蛋白质组成的复合物，是光能吸收、转移和转换的功能单位；光系统 将收集到的光能传递到反应中心后再将能量传出光系统，促进了NADPH和ATP的合成，进而推动暗反应的进行。 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 (3)图中三羧酸循环和卡尔文循环发生的场所分别是_________________________。H＋泵的催化中心是ATP合成酶，该酶能以氢和电子传递为基础，驱动ADP的________，使两者偶联发生。 线粒体基质、叶绿体基质 磷酸化 图中三羧酸循环和卡尔文循环分别是有氧呼吸第二阶段和光合作用中的暗反应阶段，分别发生在线粒体基质和叶绿体基质中；H＋泵的催化中心是ATP合成酶，该酶能以氢和电子传递为基础，驱动ADP的磷酸化，使两者偶联发生。 1 2 3 4 5 4.(2024·扬州高三模拟)如图为某真核细胞内发生的生理过程，3-磷酸甘油酸、甘油酸-1,3-二磷酸、甘油醛-3-磷酸、核酮糖-5-磷酸、核酮糖-1,5-二磷酸是该过程中依次生成的重要化合物。请据图分析回答下列问题： 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 (1)该生理过程被称为________循环，进行的场所为___________。 (2)过程①为____________，结合CO2的RuBP是图中物质__________________的简称。上述过程中，消耗前一阶段提供的能量的过程有_________(填图中序号)。 (3)甘油酸-1,3-二磷酸和核酮糖-5-磷酸分别含有的碳原子数目是________。 卡尔文 叶绿体基质 CO2的固定 核酮糖-1,5-二磷酸 ②③⑤ 3、5 5.(2024·南通高三二模)莱茵衣藻可进行光合作用，将太阳能转化为氢能，其光合电子传递和产氢过程如图1所示，PSⅠ、PSⅡ、Cytb6f表示结构。请回答下列问题： 1 2 3 4 5 (1)莱茵衣藻光合作用产生氢气的场所是______________。在光合作用的光反应阶段，类囊体薄膜上的________________________吸收光能，并将光能转化为______________中活跃的化学能参与暗反应阶段。 叶绿体基质 光合色素(或PSⅠ、PSⅡ) ATP和NADPH 1 2 3 4 5 由图1可知，类囊体腔内建立了高 浓度的H＋，H＋除了来源于水的光 解，还来源于Cytb6f的传递，图示 上方表示叶绿体基质，因此莱茵衣 藻光合作用产生氢气的场所是叶绿体基质。光反应阶段，类囊体薄膜上的光合色素(或PSⅠ、PSⅡ)吸收光能，并将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能参与暗反应阶段。 1 2 3 4 5 (2)氢酶对氧气极其敏感，当氧分压达到2%时即可迅速失活。在光合作用过程中莱茵衣藻通常产氢量较低，原因是___________________________ ___________________________________________。 光合作用的光反应阶段会产生氧气，氧气浓度升高使氢酶失活而不能生成氢气 1 2 3 4 5 (3)在早晚弱光环境及黑暗条件下，无氧呼吸方式对于莱茵衣藻的生存很重要，无氧呼吸过程中丙酮酸能够进一步代谢产生甲酸、乙酸等各种弱酸(HA)，导致了类囊体腔的酸化。研究人员根据多项研究提出了“离子陷阱”模型(如图2)。 ①在光照较弱的时候，莱茵衣藻进行无氧呼吸产生HA的场所是______________；HA可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于______________________________，腔内氢离子不断积累，出现酸化。 细胞质基质 氢离子无法直接穿过类囊体薄膜 1 2 3 4 5 无氧呼吸的场所是细胞质基质；由图2可知，弱酸分子可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于氢离子无法直接穿过类囊体薄膜，且类囊体腔内的缓冲能力有限，腔内氢离子不断积累，出现酸化。 1 2 3 4 5 ②(多选)下列可作为证据支持无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化的有______(填字母)。 A.类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生 弱酸的总积累量呈正相关 B.外源添加甲酸、乙酸等弱酸后莱茵衣藻 均出现类囊体腔酸化的现象 C.无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化 AB 1 2 3 4 5 类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱酸的总积累量呈正相关，即无氧呼吸产生弱酸的总积累量越多，类囊体腔内的酸化程度越高，可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，A符合题意； 甲酸、乙酸都是弱酸，外源添加弱酸后莱茵衣藻均出现类囊体腔酸化的现象，可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，B符合题意； 1 2 3 4 5 无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化，可能与突变等现象有关，不能直接证明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，C不符合题意。 $$