2025届高三生物一轮复习课件微专题5 电子传递链、化学渗透假说及逆境胁迫

微专题5　 电子传递链、化学渗透假说及逆境胁迫 热点 考情 电子传递链 2023·山东卷，21；2023·江苏卷，19；2023·重庆卷，19； 2023·湖北卷，8； 2022·山东卷，16；2022·江苏卷，15；2022·重庆卷，23 逆境胁迫与生产实践 2024·湖南卷，17；2024·浙江6月选考，13、23；2024·河北卷，19；2024·广东卷，20；2024·湖北卷，21；2024·浙江1月选考，20； 2022·山东卷，21；2023·湖南卷，14；2022·浙江1月选考，27 考点一 电子传递链与化学渗透假说 1.呼吸电子传递链 呼吸电子传递链是细胞有氧呼吸的核心过程，其功能是将电子从还原型辅酶（如NADH和FADH2）传递至氧（O2），并利用电子传递过程中释放的能量驱动ATP合成。 2.光合电子传递链 考点一 电子传递链与化学渗透假说 光合电子传递链是由两个光系统（PSII和PSI）及一系列电子传递体组成的串联结构，其核心功能是将光能转化为化学能，驱动ATP和NADPH的合成。 考点一 电子传递链与化学渗透假说 3.光合作用和有氧呼吸的结构基础——ATP合成酶 ATP产生机制：线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜的磷脂双分子层对H＋高度不通透，因此膜高浓度侧的H＋只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶把H＋的电化学势能转化成ATP中的化学能。 光合磷酸化: 氧化磷酸化: 光合作用中ATP合成的过程，利用光能驱动电子传递链形成质子梯度，进而驱动ATP合成。 呼吸作用中ATP合成的过程，利用代谢物（如葡萄糖）氧化释放的能量驱动电子传递链形成质子梯度，进而合成ATP。 考点一 电子传递链与化学渗透假说 4.化学渗透假说 化学渗透假说的验证 1963年，贾格道夫在黑暗条件下把离体的叶绿体类囊体置于pH＝4的酸性溶液中平衡，让类囊体腔的pH下降至4。平衡后将类囊体转移到含有ADP和Pi的pH＝8的缓冲溶液中，一段时间后有ATP产生。 类囊体膜内外存在H＋浓度差是类囊体合成ATP的直接动力。 化学渗透假说的验证 ATP合酶是利用H+的势能来合成ATP的。 练习： (2025·广东惠州调研)如图为真核细胞中两种传递电子并产生ATP的生物膜结构示意图。据图分析，下列有关叙述正确的是(　 　) A.图甲为叶绿体内膜，图乙为线粒体内膜 B.两种膜产生 ATP 的能量直接来源均为 H＋的跨膜运输 C.自养需氧型生物的细胞中都既有图甲结构又有图乙结构 D.图甲中NADPH为电子最终受体，图乙中O2为电子最终受体 B 练习： (2022·重庆卷，23)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。 (1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是______________________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持________(填“低温”或“常温”)。 保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂 低温 (2)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”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是_________________ _______________________________________________________________________________。 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 能还是来自类囊体膜内外H＋浓度差 练习： (2022·重庆卷，23)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。 (3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生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___________________________________ _______________________。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是________。 (4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有__________________________________。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有____________________________________________ (答两点)。 类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高 水 NADPH、ATP和CO2 增加CO2的浓度和适当提高环境温度 考点二 逆境胁迫与生产实践 1.环境胁迫对光合作用的影响 类型 影响原理 主要表现 光照 主要指不合乎植物生长要求的光照强度和光质条件，通过影响光反应来影响农作物的光合作用。 影响植物叶绿素的合成；对类囊体薄膜造成损伤。 CO2 CO2是光合作用的反应物，低于CO2补偿点的CO2浓度会通过影响暗反应速率而影响光合作用强度。 光合作用原料CO2不足导致暗反应速率下降 环境胁迫，也称为逆境，是对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。环境胁迫问题主要涉及环境条件对植物细胞代谢的影响，主要考查角度及原理分析如下： 类型 影响原理 主要表现 温度 低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性和气孔开放程度来影响光合作用 叶绿体的结构和酶的功能受到破坏；引起气孔关闭，影响CO2的吸收 水分 水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响CO2的吸收而影响暗反应，进而影响光合作用；农作物被水淹时，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害。 无机盐 矿质元素对光合作用的影响主要包括：①影响叶绿体中物质和结构的形成，如叶绿素(Mg2＋)；②盐胁迫影响根系吸水，进而影响气孔开放程度；③重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关酶的活性。 考点二 逆境胁迫与生产实践 2.传统农业生产中的典型管理措施 练习： (2024·山东济宁二模)番茄体内存在如图所示的两条电子传递途径，其中，PSⅠ、PSⅡ是由光合色素和蛋白质构成的复合体。RCA是Rubisco的激活酶，Rubisco催化CO2的固定。在高温胁迫下，RCA的活性被抑制，进而降低Rubisco活性，导致光反应吸收的过剩能量激发活性氧(ROS)过量合成，ROS能使PSⅡ失活。回答下列问题。 (1)番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的是________。适宜环境温度下，PSⅡ受光激发将水分解为____________，同时产生电子(e－)；环式电子传递的发生会导致NADPH/ATP的值________(填“变大”“变小”或“基本不变”)。 叶绿素b 氧(O2)和H＋ 变小 练习： (2024·山东济宁二模)番茄体内存在如图所示的两条电子传递途径，其中，PSⅠ、PSⅡ是由光合色素和蛋白质构成的复合体。RCA是Rubisco的激活酶，Rubisco催化CO2的固定。在高温胁迫下，RCA的活性被抑制，进而降低Rubisco活性，导致光反应吸收的过剩能量激发活性氧(ROS)过量合成，ROS能使PSⅡ失活。回答下列问题。 (2)科研人员利用野生型番茄植株进行了以下实验，在实验第3天时测得相关实验数据如下表所示： 组别 温度 气孔导度 净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 胞间CO2浓度/ppm Rubisco酶活性/(U·mL－1) 甲 25 ℃ 99.2 11.8 282 172 乙 40 ℃ 30.8 1.1 403 51 从光合作用的过程分析，40 ℃时光合速率较低的原因是___________________________ _________________________________________________(答出两点即可)。 使Rubisco酶活性下降，暗反应速率降低；使PSⅡ失活，光反应速率降低　 练习： (2024·山东济宁二模)番茄体内存在如图所示的两条电子传递途径，其中，PSⅠ、PSⅡ是由光合色素和蛋白质构成的复合体。RCA是Rubisco的激活酶，Rubisco催化CO2的固定。在高温胁迫下，RCA的活性被抑制，进而降低Rubisco活性，导致光反应吸收的过剩能量激发活性氧(ROS)过量合成，ROS能使PSⅡ失活。回答下列问题。 (3)提出一个利用生物技术工程缓解高温胁迫对Rubisco活性影响的方案：______________________________________________。 运用蛋白质工程技术提高RCA的热稳定性 气孔：植物蒸腾失水的通道，与外界进行气体交换的通道（CO2、O2、水蒸气）。 气孔 大多数陆生植物的气孔由两个肾形的保卫细胞形成。 保卫细胞 液泡 叶绿体 表皮细胞 外壁 内壁 气孔 薄 厚 伸缩性大 伸缩性小 ABA（脱落酸）对气孔运动的调节 ABA诱导保卫细胞内Ca2+浓度升高，通过激活液泡膜Ca2+通道和IP3释放，触发钙离子内流，抑制K+内流通道并激活Cl-外流通道。 保卫细胞渗透压降低，细胞失水导致气孔关闭。 胞间CO2浓度 胞间CO2浓度 = 进入CO2的量 - 消耗CO2的量 胞间CO2浓度由气孔导度、光合速率和呼吸速率等因素共同决定。 气孔导度 净光合速率 胞间CO2浓度是用来判断限制光合速率的因素是气孔因素还是非气孔因素的重要指标。 气孔因素与非气孔因素的判断依据 -- 胞间CO2浓度变化 最终胞间CO2浓度 导致净光合速率减小的因素主要是气孔因素 导致净光合速率减小的因素主要是非气孔因素 气孔限制 非气孔限制 其他因素 净光合速率减小 胞间CO2浓度上升 导致 导致 气孔导度减小 胞间CO2浓度下降 净光合速率减小 导致 导致 下降 上升 练习： 净光合速率是植物光合作用积累有机物的速率，是实际光合速率与呼吸速率的差值。气孔导度表示气孔张开的程度，决定植物叶肉细胞胞间CO2浓度来源的多少，而净光合速率决定胞间CO2浓度消耗的快慢。回答下列问题: (1)导致净光合速率降低的因子可分为气孔限制和非气孔限制两个方面，如图表示水分或盐胁迫下使某种植物净光合速率降低的因子，图中A、B分别是限制_________和________限制。胞间CO2浓度下降会导致叶肉细胞中短时间内C5的含量________(填“上升”“下降”或“不变”)。 气孔 非气孔 上升 练习： 净光合速率是植物光合作用积累有机物的速率，是实际光合速率与呼吸速率的差值。气孔导度表示气孔张开的程度，决定植物叶肉细胞胞间CO2浓度来源的多少，而净光合速率决定胞间CO2浓度消耗的快慢。回答下列问题: (2)已知在不同时间内测得某植物叶片出现以下两种情况: ①气孔导度下降、净光合速率下降、胞间CO2浓度下降; ②气孔导度下降、净光合速率下降、胞间CO2浓度上升。 其中情况______(填序号)是非气孔限制的结果。 ② $$