专题二 命题新情境二 电子传递链与逆境胁追-【衡中学案】2026年高考生物二轮总复习学案（多选版）

049 命题新情境二电子传递链与逆境胁迫 角度一电子传递链与化学渗透假说 1.细胞呼吸与电子传递：在真核细胞有氧呼吸的第三阶段中，还原型辅酶I(NADH)脱去氢并释放电子(e),电 子最终传递给O2。电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质跨膜运输到线粒体内、外膜的间隙，从而 建立H浓度梯度，随后H+在ATP合成酶的协助下顺浓度梯度运输到线粒体基质，并生成大量ATP,过程如图 所示。 膜 H+ H H'H H:HH H H '0 t 膜则 Us H ATP合成酶 质NADH NAD+HZ ADP+Pi ATP H+1/20,H,0 H+ 一电子传递链 图1 2.光合作用中光系统及电子传递链：(1)光系统Ⅱ进行水的光解，产生02、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)逆浓度梯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梯度流出的能量来合成ATP。 光能 光能 @光系统II@NADP ADP ATE 光系统、 NADPH Pi a9mR88泳 源7 囊 0000 00000 gg」 H,00@ 薄 1/20 ①@ 类囊体腔 ① 图2 3.光合磷酸化和氧化磷酸化 电子传递链和光合磷酸化（光合作用） 电子传递链和氧化磷酸化（细胞呼吸） 情境素材图2 图示 →情境素材图1 ①发生在叶绿体的类囊体薄膜上 0发生在线粒体的内膜上 ②需要光 不同点 →②不需要光 ③电子供体是H0,电子受体是NADP ③电子供体是NADH,电子受体是O 相同点 都通过ATP合成晦把ADP磷酸化为ATP。电子传递过程中所形成的H梯度作为动力，在ATP合成酶的 作用下，催化ADP磷酸化成ATP 4.光合作用和有氧呼吸的结构基础一ATP合成酶 F,(头部) H F(尾部 H HH ATP合成酶分子结构 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，因此膜一侧高浓度的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。 050 5.化学渗透假说 I961年，米切尔(Peter Mitchell)提出了化学渗透假说：①线粒体（叶绿体）的电子传递链将H*由线粒体基质 (叶绿体基质)泵入线粒体内、外膜间基质（类囊体基质）；②线粒体内膜（类囊体薄膜）不允许H+回流，膜内外 产生H+浓度梯度；③H+顺浓度梯度回流释放能量合成ATP。 线粒体 叶绿体 膜间基质 →H转运 类囊体 基质 00p 体 线粒体 绿 电子传递链 类囊体 内膜 薄膜 结 构 ATP合成酶 线粒体 叶绿体 构 基质 ADP+P 基质 H 2入■H高浓度 ■什]低浓度 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。 叶绿体中分离 出的类囊体 检测 PH=4 PH>4 到ATP 充分平衡 转移 加入 类囊体 -pH=8 ADP+Pi 缓冲液 pH=4 p=4 无光条 一 件放置 类囊体薄膜内 未检测 外的pH都为4 pH=4 pH=4④ 到ATP pH=4 pH-4 贾格道夫实验表明：类囊体薄膜内外存在H浓度差是类囊体合成ATP的直接动力。 角度二逆境胁迫 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 主要指不合乎植物生长要求的光照强度和光质条 影响植物叶绿素的合成；对类囊体薄膜造成 光照 件，通过影响光反应来影响农作物的光合作用 损伤 C02是光合作用的反应物，低于C02补偿点的C02 光合作用原料CO2不足导致暗反应速率 C02 浓度会通过影响暗反应速率而影响光合作用强度 下降 低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性和气 叶绿体的结构和酶的功能受到破坏；引起气 温度 孔开放程度来影响光合作用 孔关闭，影响C0,的吸收 051 水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响C02的吸收而影响暗反应，进而影响 水分 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 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 无机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 】命题演练 1.(2024·新课标卷)干旱缺水条件下，植物可通过减小气孔开度减少水分散失。下列叙述错误的是 () A.叶片萎蔫时叶片中脱落酸的含量会降低 B.干旱缺水时进入叶肉细胞的CO2会减少 C.植物细胞失水时胞内结合水与自由水比值增大 D.干旱缺水不利于植物对营养物质的吸收和运输 2.(2024·甘肃卷)梅兰竹菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，养护不当会影 响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是 () A.根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足 B.根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足 C.浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸 D.根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加 3.(2025·安庆模拟)米切尔的化学渗透假说提出：ATP的合成是由叶绿体类囊体内外H+浓度差引起的。1963 年，贾格道夫通过巧妙实验为ATP合成的化学渗透机制提供了早期证据。假说内容及实验过程如图所示，下 列相关叙述错误的是 () Pi+ADP↑ ATP 叶绿体类囊体 类囊体T 光照下 黑暗中 ADP+P 外 H通道 餐 平衡 转移 g4 缓冲 类囊体 类囊体P开日 介质H=4 pH=4 pH=8 内侧HH 第一步 第二步 第三步 第四步 米切尔的化学渗透假说 贾格道夫实验 A.类囊体中的H+通过被动运输的方式运至类囊体外侧 B.第三步将类囊体置于pH=8的缓冲介质中是为了类囊体膜内外形成H浓度梯度 C.第四步在黑暗中进行的目的是避免光照产生O, D.该实验可证明ATP合成的直接动力来自H+浓度梯度 4.(2025·苏州模拟)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。 NADP+H NADPH ATP H+ 注： 线性电子传递 e哈成酶 W环式电子传递 下C A、B、C为 H,O甲+H H 电子传递体 (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”)。 052 (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： 净光合速率 胞间C02浓度 Rubisco酶活性 组别 温度 气孔导度 /(mol·m2·sl) /ppm /(U·mL-i) 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)。 (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： 5.(2025·襄樊模拟)光系统Ⅱ(PSⅡ)是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所，D1是由叶绿体基因组 中的PsbM基因编码的蛋白质，该蛋白是PSⅡ的核心蛋白。高温高光尽管会造成D1的损伤，但损伤的D1在降 解后又被新合成的D1取代，PSⅡ得以正常运行。 (1)PSⅡ位于 (填具体结构部位)，其吸收的光能可用于 (答出两个方面)。 (2)为研究高温高光下，气孔导度的变化对植物光合作用的影响，研究者以番茄植株为材料，在不同环境下培 养5d后，测得的相关指标如表所示。 净光合速率/ 气孔导度/ 胞间C02浓度 组别 (umol·m2.sl) (mmol·m-2·sl） /ppm 适宜条件组 12.1 114.2 308 高温高光组 1.8 31.2 448 据表分析，高温高光条件下净光合速率的下降 (填“是”或“不是”)气孔导度下降引起的，依据是 (3)为研究植物应对高温高光逆境时D1蛋白的变化机制，研究者利用番茄植株进行 Pn/(mmom2·s 20 如下三组实验：①组在适宜温度、适宜光照下培养；③组在高温高光下培养并施 18 ①组 1 加适量Sm(抑制D1蛋白合成的药物)。定期测定三组番茄植株的净光合速率 14 ②组 10 (Pn),结果如图。 8 6 ③组 ②组的处理方式是 4 0 根据实验结果分析植物缓解高温高光对光合作用抑制的机理是 时间 (4)如果采用基因工程技术使psbA基因过量表达， (填“一定”或“不一定”)能提高植物在高温高光下 的光合作用速率，依据是 温馨提示：复习至此，请做练案[2】(Rubisco的含量)。据图分析，当胞间CO,浓度低于B点时， 曲线②高于③，是因为②中Rubisco的含量多，固定CO2的能 力强，当胞间C0,浓度高于B点时，曲线②与③重合，说明 Rubisco的量已经不是限制光合速率的因素，而曲线①的光合 速率高于曲线②③，曲线①有较高的光照强度，因此曲线②与 ③重合是由于光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，但 是A点之前曲线①和②重合，光照强度不是限制因素，此时最 主要的限制因素是C02浓度。胞间C02浓度为300umol· mol'时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是曲线①光照 强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH,使暗反应 速率加快，光合速率高。（3)研究发现，在饱和光照和适宜 CO,浓度条件下，S植株固定CO,生成C3的速率比WT更快。 要验证此结论，实验思路为：用4C标记CO,,分别将S植株与 WT植株置于相同的饱和光照和适宜4C02浓度条件下，定时 检测C3放射性强度，比较S植株与WT植株的C3生成速率。 热点情境直击高考方向 命题热点二 1.B“大豆干花湿荚，亩收石八；大豆干荚湿花，有秆无瓜”，说 明植物在不同的生长发育时期对水分的要求不相同，合理灌 溉可以提高作物产量，A正确；“不稀不稠，一拃出头”，说明合 理密植是增加作物总产量的有效途径，在一定范围内，增加密 度，扩大叶面积，光合产物增加，产量上升，但种植密度过大 光合速率不再增加，而呼吸速率消耗的有机物增加，产量反而 减少，B错误；“白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧”说明白天 温度适宜、光照强，有利于植物进行光合作用，产生大量的有 机物，夜晚温度降低后，植物的细胞呼吸降低，减少有机物的 消耗，所以温差大有利于有机物积累，增加产量，C正确：“豆 锄三遍”是给豆类松土和除去杂草，松土有利于根的有氧呼 吸，避免无氧呼吸产生有害物质，除去杂草可减少杂草与黄豆 竞争光照等，D正确。 2.C无色透明薄膜可以透过全部波长的光，而红色薄膜只能透 过一部分红光，因此，用红色薄膜代替无色透明薄膜，不利于 提高作物产量，A错误；有机肥可被分解者分解产生C02,因 此增施有机肥可提高C0,浓度，为光合作用提供充足的CO2, 有利于提高光合作用效率，农作物是生产者，只能利用光能， 不能利用有机物中的化学能，B错误；定期对农作物进行松土 能为根系提供更多02，有利于植物根系细胞有氧呼吸，促进 农作物根部细胞吸收无机盐，C正确；施用肥料时离农作物的 根越近，可能使根部细胞周围的土壤溶液浓度越大，导致根细 胞失水，不利于农作物吸收无机盐，D错误。 3.C淹水时，油菜根部细胞由于缺乏O,进行无氧呼吸，利用丙 酮酸产酒精，酒精积累会对植株产生毒害，A正确；水稻根部 部分细胞程序性死亡形成通气腔隙，增加了O2含量，利于植 株进行有氧呼吸，B正确；气孔导度直接影响CO2的吸收，气 孔导度大，进人细胞间隙的CO2就更多，光合速率（在一定范 围内)与气孔导度呈正相关，光合速率上升是由于气孔导度的 增大，C错误；由表中数据可知，除CO2外，叶绿素含量也可以 影响油菜光合速率，D正确 4.(1)具有类囊体，其上分布有光合作用所需的色素和酶 ATP、NADPH (2)更强不含类囊体 (3)AC改造农作物的RuBP羧化酶基因，增强CO,固定能 33 力：将人工设计的代谢路径引入到农作物中，提高农作物的光 合效率 (4)提供氧气（空气）蓝细菌吸收微生物产生的C02植树 造林、减少化石燃料燃烧 【解析】(1)叶绿体中有很多类囊体，类囊体薄膜是光合作 用的场所，其上分布有光反应所需的色素和酶。光能可转化 为ATP、NADPH中的化学能，参与暗反应中C3的还原。(2)由 图可知PEP羧化酶可利用大气中较低浓度的CO,,固定CO, 的能力比RuBP羧化酶强。类囊体薄膜是光反应场所，叶绿 体基质是暗反应场所，维管束鞘细胞的叶绿体只进行暗反应， 推测其叶绿体结构上的特点是不含类囊体。(3)根据题干， GOC能直接在叶绿体中催化乙醇酸转化成CO,,并且通过抑 制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，抑制乙醇酸向外 转运，增加叶绿体内的乙醇酸含量，从而转化出更多的C02, 所以G0C型水稻增加了乙醇酸利用率，减少了叶绿体中C02 的损失，但并没有直接加速C再生C,和影响酶活性，故B、D 错误，选A、C。基于上述研究成果，通过增加CO2的含量和固 定，可提高光合速率，因此可通过改造农作物的R山BP羧化酶 基因，增强CO2的固定能力；将人工设计的代谢途径引入农作 物中等措施改造农作物以提高产量。(4)相比于传统污水处 理系统，新型污水处理系统使用蓝细菌，蓝细菌可以进行光合 作用释放氧气，代替传统污水处理系统中曝气装置的提供氧 气（空气）的作用。“碳中和”是指环境中二氧化碳的排放总 量等于吸收总量，在该系统中体现为微生物产生C0,,蓝细菌 可吸收微生物产生的C02。在生产、生活中，人类燃烧化石燃 料，自然界生物的呼吸都会产生二氧化碳，通过植树造林可以 吸收二氧化碳，通过减少化石燃料燃烧可以降低碳的排放量。 5.(1)不同层次土壤内的水分、养分（无机盐）、光能、空间 (2)ATP、光合色素、酶、NADPH等 (3)间作时光饱和，点和最大CO2吸收速率都大于单作时 (4)①南豆12与C品种玉米②bd 【解析】(1)玉米和大豆的根系深浅不一，深根系作物与浅 根系作物搭配，在土壤中各取所需，可以充分利用土壤中的养 分和水分，促进作物生长发育，达到降耗增产的目的：植株应 高矮搭配，这样才有利于通风透光，使太阳光能得以充分利 用。(2)作物可利用氮元素合成与光合作用有关的化合物有 ATP、光合色素、酶、NADPH等。(3)据图可知，间作时光饱和 点和最大C0,吸收速率都大于单作时，因此推测间作玉米对 二氧化碳和光能的利用率较高。(4)①要选择大豆产量最高 的组，应比较各组之间的净光合速率，由表可得，南豆12与C 品种玉米相间种植时，大豆的净光合速率较高，因此应选择的 种植组合是南豆12与C品种玉米。②弱光环境下，光合作 用减弱最主要的原因是光反应减弱，导致NADPH和ATP的 生成减少，并不是由于蒸腾速率降低所致；随着遮光程度的增 加，光反应越来越弱，净光合速率下降，导致胞间CO,浓度增 加，a、c错误，b、d正确。 命题新情境二 .A根冠和萎蔫的叶片是脱落酸的主要合成部位，叶片萎蔫 时，叶片中的脱落酸(ABA)含量会增加，A错误；干旱缺水时， 植物气孔开度减小，吸收的二氧化碳会减少，植物的光合速率 会降低，B正确：植物细胞失水时主要失去自由水，自由水含 量下降，结合水与自由水比值会增大，C正确；缺水会影响植 物体内各种需要水分参与的生理反应，植物对营养物质的吸 收和运输往往需要水分参与，缺水不利于该过程，D正确。故 选A。 2.B大多数营养元素的吸收是与植物根系代谢活动密切相关 的过程，这些过程需要根系细胞呼吸产生的能量，浇水过多会 使根系呼吸产生的能量减少，使养分吸收所需的能量不足，A 正确；根系吸收水分是被动运输，不消耗能量，B错误；浇水过 多使土壤含氧量减少，抑制了根细胞的有氧呼吸，但促进了无 氧呼吸的进行，C正确；根细胞无氧呼吸整个过程都发生在细 胞质基质中，会产生酒精或乳酸等有害物质，D正确。故 选B。 3.C类囊体中的H通过H通道运至类囊体外侧，借助离子 通道从高浓度到低浓度的运输属于被动运输中的协助扩散，A 正确；经过第一步和第二步，类囊体内的pH被平衡到4，第三 步将类囊体置于pH=8的缓神介质中，就会出现类囊体膜内 pH=4,类囊体膜外pH=8,从而在类囊体膜内外形成H+浓度 梯度，B正确；第四步在黑暗中进行的目的是避免光照对AIP 产生的影响，排除光照的作用，用以证明实验中产生的ATP是 由叶绿体类囊体内外H的浓度差引起的，C错误：该实验可 证明ATP合成的直接动力来自H+浓度梯度，即H+顺浓度梯 度由类囊体膜内流向膜外的同时驱动了ATP的合成，D正确。 4.(1)叶绿素b氧(02)和H变小 (2)Rubisco酶活性下降，暗反应速率降低；使PSⅡ失活，光反 应速率降低 (3)运用蛋白质工程技术提高RCA的热稳定性 【解析】(1)番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的 是叶绿素b。适宜环境温度下，PSⅡ受光激发将水分解为氧 (O2)和H,同时产生电子(e);由图可知，环式电子传递会 导致ATP量增加，使NADPH/ATP的值变小。(2)由表可知 与25℃时相比，40℃时Rubisco酶活性下降，暗反应速率下 降；由题千信息可知，高温胁迫下，RCA的活性被抑制，光反应 吸收的过剩能量会激发活性氧(ROS)过量合成，ROS能使PS Ⅱ失活，使光反应速率降低。(3)由题可知，Rubisco活性受到 RCA的调节，RCA活性易受高温胁迫抑制。根据结构和功能 相适应的观，点，可运用蛋白质工程技术改变RCA的结构，从 而提高其热稳定性，使其结构在高温环境中更具稳定性，从而 缓解高温胁迫对光合能力和作物产量的影响。 5.(1)类囊体薄膜（类囊体）一是将水分解为氧和H,形成 NADPH;二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与 Pi反应合成ATP (2)不是高温高光条件下，气孔导度下降，但胞间CO,浓度 不降反升 (3)在高温高光下培养番茄植株通过合成新的D1蛋白以 缓解高温高光对光合作用的抑制 (4)不一定psbA基因过量表达只能使D1蛋白的合成量增 加，但高温高光损伤的D1蛋白降解速率不一定增加 【解析】(1)由题中信息可知，PSⅡ是光反应中吸收、传递并 转化光能的一个重要场所，故SⅡ位于类囊体薄膜（类囊 体)。叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途：一 是将水分解为氧和日，氧直接以氧气的形式释放出来，H与 氧化型辅酶Ⅱ(NADP)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH); 二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应合 成ATP。 3 组别 净光合速率/ 气孔导度/ 胞间CO (umol-m-2.s-1)(mmol-m-2.s-1) 浓度/ppm 适宜条件组 12.1 114.2 308 高温高光组 1.8 31.2 448 (2)高温高光组的净光合速率明显低于适宜条件组，高 温高光组的气孔导度也明显低于适宜条件组，若高温 高光条件下净光合速率的下降是气孔导度下降引起的！ 则高温高光组的胞间CO,浓度也应低于适宜条件组，而 实际上高温高光组的胞间CO,浓度高于适宜条件组，故 高温高光条件下净光合速率的下降不是气孔导度下降 引起的。 (3)实验目的是研究植物应对高温高光逆境时D1蛋白的变 化机制。再结合①、③组的实验处理可知，②组应在高温高光 下培养。由实验结果可知，②、③组的净光合速率均低于① 组，②组的净光合速率高于③组。再结合题中信息可知，高温 高光尽管会造成D1的损伤，但损伤的D1在降解后又被新合 成的D1取代，故植物缓解高温高光对光合作用抑制的机理是 通过合成新的D1蛋白以缓解高温高光对光合作用的抑制。 (4)psbA基因过量表达只能使D1蛋白的合成量增加，但高温 高光损伤的D1蛋白降解速率不一定增加，故如果采用基因工 程技术使sbA基因过量表达，不一定能提高植物在高温高光 下的光合作用速率。 专题三细胞的生命历程 融会贯通构建知识网络 ①纺锤体②漂洗③染色④同源染色体⑤着丝粒⑥均 等⑦变形⑧基因的选择性表达⑨形成不同组织器官 ⑩稳定①含有本物种的全套遗传物质②降低⑧遗传机制 决定的程序性死亡 概念辨析筛查知识漏洞 1.提示： 2.提示：×染色体复制后，DNA的数目加倍，但是染色体在着 丝粒分裂时才会发生数目加倍。 3.提示：×赤道板不是真实存在的结构，因此观察不到。 4.提示：V 5.提示：×着丝粒在有丝分裂后期的分裂，不需要纺锤丝的牵 引。而是分裂后，在纺锤丝的牵引下向细胞两极移动。 6.提示：V 7.提示：×由于DNA分子的特殊复制方式，随着细胞分裂次 数增加端粒逐渐缩短。 8.提示：×衰老细胞内大多数酶的活性降低，但并不是所有酶 的活性都降低，如与衰老、凋亡有关的酶活性提高。 9.提示：×细胞衰老和细胞调亡都是由基因控制的，是正常的 生命现象。 10.提示：×种子不是一个细胞，由胚发育成个体是正常的生 长发育，而不是细胞全能性的体现。 11.提示：×在多细胞生物的整个生命历程中，细胞分化是持 续进行的，具有持久性。比如一个老年人的体内，也需要造 血千细胞分化成血细胞以维持血液组成的相对稳定。 12.提示：V 13.提示：×同源染色体分离发生于减数分裂I后期。 7