内容正文:
第3讲 细胞呼吸与光合作用►对应学生用书P19
【课程标准】1.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。2.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量,这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中,转换并储存为糖分子中的化学能。
课时1 细胞呼吸和光合作用的过程
考点1 细胞呼吸的原理与应用►对应学生用书P20
1.细胞呼吸过程中物质和能量的变化规律分析
(1)从物质变化方面分析
①有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段完全相同,有相同的中间产物丙酮酸和[H]。
②有氧呼吸中丙酮酸进入线粒体被彻底氧化分解成CO2和水,无氧呼吸中丙酮酸在细胞质基质中转变为乳酸或酒精和CO2。
③有氧呼吸过程中的[H]来自葡萄糖和水,无氧呼吸过程中的[H]只来自葡萄糖。
(2)从能量变化方面分析
①有氧呼吸的三个阶段均能释放能量,生成ATP,其中第三阶段释放的能量最多。
②无氧呼吸仅在第一阶段释放出少量能量,生成少量ATP。
2.细胞(有氧)呼吸过程中能量的转化
(1)细胞质基质中的一种小分子物质——NAD+(氧化型辅酶Ⅰ)能够与葡萄糖氧化过程中脱下来的H+和e-结合,形成NADH。
(2)NADH在NADH脱氢酶的作用下生成H+和高能电子(e-),高能电子(e-)通过呼吸链传递。
(3)复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的作用:通过电子传递链将H+定向转运至膜间隙,导致线粒体膜间隙中H+浓度升高,线粒体基质中H+浓度降低,质子流再通过ATP合成酶进入线粒体基质,驱动ATP合成。
3.无氧呼吸的意义:缺氧条件下无氧呼吸为生命活动提供能量。
4.长时间无氧呼吸对植物的危害
(1)无氧呼吸产生酒精,酒精使细胞中的蛋白质变性。
(2)利用葡萄糖进行无氧呼吸释放的能量很少,植物要维持正常的生命活动就要消耗更多的有机物。
(3)无氧呼吸没有丙酮酸氧化过程,缺乏新物质合成的原料。
【基点小测】
(1)细胞呼吸产物、场所、能量变化及检测的易错提醒
①健康成年人在剧烈运动时,CO2/O2的值等于(填“大于”“等于”或“小于”)1。
②无线粒体的真核生物(或细胞)进行无氧呼吸,部分原核生物无线粒体,但可进行有氧呼吸。
③无氧呼吸产生的ATP少,是因为有机物的氧化分解不彻底,其中大部分能量留在乳酸或酒精中。
④探究酵母菌细胞呼吸方式时,酵母菌的培养时间需要适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖,原因是葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。
(2)给小球藻提供18O2,在小球藻合成的有机物中检测到了18O,其最可能的转化途径是有氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了HO,有氧呼吸第二阶段利用HO生成C18O2,C18O2再参与光合作用的暗反应,生成含18O的有机物。
1.(2025·河南高考)甜菜是我国重要的经济作物之一,根中含有大量的糖分。研究表明呼吸代谢可影响甜菜块根的生长,其中酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,该酶活性与甜菜根重呈正相关。下列叙述正确的是( )
A.酶Ⅰ主要分布在线粒体内膜上,催化的反应需要消耗氧气
B.低温抑制酶Ⅰ的活性,进而影响二氧化碳和NADH的生成速率
C.酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段是有氧呼吸中生成ATP最多的阶段
D.呼吸作用会消耗糖分,因此在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会增加甜菜产量
解析:选B。酶Ⅰ在有氧呼吸的第二阶段发挥催化功能,故酶Ⅰ主要分布在线粒体基质中,催化的反应不需要消耗氧气,需要消耗水和丙酮酸,A错误;有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和NADH,故低温抑制酶Ⅰ的活性,有氧呼吸的第二阶段减慢,进而影响二氧化碳和NADH的生成速率,B正确;酶Ⅰ参与的有氧呼吸第二阶段生成ATP较少,有氧呼吸中生成ATP最多的是第三阶段,C错误;在生长期喷施酶Ⅰ抑制剂会抑制有氧呼吸,生成ATP减少,细胞生长发育活动受抑制,甜菜产量减少,D错误。
2.(2025·山东高考)关于细胞以葡萄糖为原料进行有氧呼吸和无氧呼吸的过程,下列说法正确的是( )
A.有氧呼吸的前两个阶段均需要O2作为原料
B.有氧呼吸的第二阶段需要H2O作为原料
C.无氧呼吸的两个阶段均不产生NADH
D.经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量以热能的形式散失
解析:选B。有氧呼吸的前两个阶段不需要氧气的参与,第三阶段需要氧气作为原料,A错误;有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和H2O反应,产生二氧化碳、[H],释放少量能量,B正确;无氧呼吸第一阶段产生NADH,第二阶段消耗NADH,C错误;经过无氧呼吸,葡萄糖分子中的大部分能量储存在乳酸或酒精中,只释放出少量能量,D错误。
3.(2024·安徽高考)细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应,磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶。细胞中ATP减少时,ADP和AMP会增多。当ATP/AMP浓度比变化时,两者会与PFK1发生竞争性结合而改变酶活性,进而调节细胞呼吸速率,以保证细胞中能量的供求平衡。下列叙述正确的是( )
A.在细胞质基质中,PFK1催化葡萄糖直接分解为丙酮酸等
B.PFK1与ATP结合后,酶的空间结构发生改变而变性失活
C.ATP/AMP浓度比变化对PFK1活性的调节属于正反馈调节
D.运动时肌细胞中AMP与PFK1结合增多,细胞呼吸速率加快
解析:选D。细胞呼吸第一阶段在细胞质基质中进行,由“细胞呼吸第一阶段包含一系列酶促反应,磷酸果糖激酶1(PFK1)是其中的一个关键酶”可知,PFK1不能催化葡萄糖直接分解为丙酮酸,该过程需要多种酶参与,A错误;PFK1与ATP结合后,酶的空间结构发生改变,但仍有活性,B错误;ATP/AMP浓度比变化,最终保证细胞中能量的供求平衡,说明其调节属于负反馈调节,C错误;运动时肌细胞消耗ATP增多,细胞中ATP减少,ADP和AMP会增多,使AMP与PFK1结合增多,细胞呼吸速率加快,导致细胞中ATP含量增加,从而维持能量供应,D正确。
1.(2025·河南郑州三模)下图为线粒体内膜上进行的生理过程,膜上的蛋白为呼吸复合体,通常呼吸复合体形成电子传递链以产生H+浓度梯度,ATP合成酶利用H+浓度梯度产生ATP。动物体内的棕色脂肪细胞含有一种高表达的特殊蛋白质,称为UCP1(解偶联蛋白1),它可减少膜两侧的H+浓度梯度,使有机物氧化分解产生的能量更多地转化为热能,而不是合成ATP。下列叙述错误的是( )
A.在线粒体内膜上可实现H+的离子势能到ATP中化学能的转化
B.寒冷地区动物棕色脂肪细胞内线粒体内膜两侧H+浓度梯度较小
C.图中产生的水可继续参与线粒体基质中丙酮酸氧化分解产生CO2
D.棕色脂肪细胞将有机物中的能量全部转化为热能而不再产生ATP
解析:选D。在线粒体内膜上存在ATP合成酶,可实现H+的离子势能到ATP中化学能的转化,A正确;在寒冷地区的动物体内,为了维持相对恒定的体温,机体需增加产热,而线粒体内膜两侧H+的浓度梯度较小使ATP合成减少,有机物氧化分解产生的能量转化形成的热能可能增多,B正确;图中产生的水可继续参与有氧呼吸第二阶段,即丙酮酸氧化分解产生CO2,场所是线粒体基质,C正确;棕色脂肪细胞内的UCP1蛋白可减小膜两侧的H+浓度梯度,主要影响有氧呼吸的第三阶段,但在有氧呼吸的其他两个阶段仍有ATP的产生,D错误。
2.(2025·山东潍坊二模)糖酵解是指葡萄糖在没有O2参与下被氧化成丙酮酸,并产生NADH和少量ATP的过程。下列说法错误的是( )
A.糖酵解是人体内某些细胞合成ATP的唯一途径
B.减少酵母菌的O2供应,一定会引起糖酵解加快
C.糖酵解产生的NADH可在有氧呼吸第三阶段作为还原剂并释放能量
D.经过糖酵解,葡萄糖中的能量主要储存在丙酮酸中
解析:选B。人体内某些细胞只能进行无氧呼吸,如人的成熟的红细胞,只有糖酵解能产生ATP,A正确;减少酵母菌的O2供应,酵母菌无氧呼吸加快,无氧呼吸提供的能量减少,为了满足能量的需求,因此可能会引起糖酵解加快,但无氧呼吸或糖酵解受多种因素的影响,因此不一定加快,B错误;糖酵解和有氧呼吸第二阶段产生的NADH都可在有氧呼吸第三阶段作为还原剂并释放能量,C正确;糖酵解释放出较少的能量,能量主要储存在丙酮酸中,D正确。
3.(2025·甘肃平凉模拟)某实验小组将3个保温瓶分别编号为a、b、c,在3个保温瓶中分别加入等量的灭菌的葡萄糖溶液,然后在a瓶中加入适量的酵母菌培养液和液体石蜡油,b瓶中加入与a瓶等量的酵母菌培养液,c瓶中加入与a瓶等量的蒸馏水,3个保温瓶中均放入温度计,用棉花轻轻塞上瓶口,并保证保温瓶通气,24 h后观察并记录3个保温瓶中温度的变化。下列叙述错误的是( )
A.本实验进行的依据是酵母菌细胞不同呼吸方式释放的能量多少不同
B.若b瓶温度>c瓶温度,a瓶温度<c瓶温度,则酵母菌只进行有氧呼吸
C.若a瓶温度>c瓶温度,b瓶温度=c瓶温度,则酵母菌只进行无氧呼吸
D.若酵母菌既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸,则b瓶温度>c瓶温度,a瓶温度>c瓶温度
解析:选B。酵母菌细胞不同呼吸方式释放的能量多少不同,有氧呼吸释放能量远多于无氧呼吸,A正确;若酵母菌只进行有氧呼吸时,则b瓶进行有氧呼吸释放的能量较多,a瓶应无呼吸,c瓶作为对照,则b瓶温度>c瓶温度,a瓶温度=c瓶温度,B错误;若酵母菌只进行无氧呼吸时,则a瓶进行无氧呼吸释放能量,产生热量,b瓶无呼吸,c瓶作为对照,则a瓶温度>c瓶温度,b瓶温度=c瓶温度,C正确;若酵母菌既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸,c瓶作为对照,若有氧呼吸产热,则b瓶温度>c瓶温度,若无氧呼吸产热,则a瓶温度>c瓶温度,D正确。
4.(多选)(2025·湖南岳阳模拟)Brooks提出了关于细胞内乳酸穿梭模型,如图所示。当细胞处于高浓度乳酸环境时,丙酮酸还原为乳酸的过程受到抑制。下列说法错误的是( )
A.图中“?”代表的物质是二氧化碳和水
B.剧烈运动时,细胞内NAD+/NADH的值升高
C.丙酮酸都是在细胞质基质内产生,丙酮酸转化成乳酸需要消耗能量
D.乳酸除上述去向外,还可运输到肝脏细胞转化成葡萄糖再被利用
解析:选ABC。图中“?”代表的物质是有氧呼吸第二阶段的产物,为二氧化碳和[H],A错误;剧烈运动时,机体所需要的能量需要无氧呼吸提供,无氧呼吸的产物是乳酸,当细胞处于高浓度乳酸环境时,丙酮酸还原为乳酸的过程受到抑制,导致NADH增加,因此,细胞中NAD+/NADH的值降低,B错误;结合图示可知,丙酮酸可在细胞质基质内产生,还可在线粒体膜间隙中产生,C错误;乳酸除上述去向外,还可运输到肝脏细胞转化成葡萄糖再被利用,满足机体对能量的需求,D正确。
考点2 光合作用的原理与应用►对应学生用书P22
1.光合作用的原理
Ⅰ.光反应
(1)光合色素(PSⅡ和PSⅠ)的主要功能是吸收、传递、转化光能,其吸收的光能有两个方面的用途:一是将水分解产生氧和H+,氧直接以氧分子的形式释放出去,H+与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)结合,形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH);二是在有关酶的作用下,提供能量促使ATP的合成。
(2)物质变化
①2H2O―→O2+4H++4e-
②NADP++H++2e-NADPH
③ADP+Pi+能量ATP
【提醒】电子的最初供体是水,最终受体是NADP+,电子传递的最终产物是NADPH。
(3)能量变化
在PSⅡ中,光激发叶绿素中的电子由低能状态转化为高能状态,随后能量转移到ATP中。高能电子再转化为低能电子,进入PSⅠ,PSⅠ中的能量变化为光能→电能→NADPH中的化学能。
【拓展】(1)质子浓度(电化学)梯度的建立
①PSⅡ在类囊体的囊腔侧进行水的光解产生H+;
②质子泵将一些H+逆浓度梯度从基质泵入类囊体腔;
③另一些H+在基质中和NADP+形成NADPH。
(2)合成ATP
类囊体膜的磷脂双分子层对质子高度不通透,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释放的能量来合成ATP。
Ⅱ.暗反应
(1)物质变化
①CO2固定:CO2+C52C3
②C3的还原:2C3(CH2O)+C5
(2)光合产物的主要形式
光合作用旺盛时,很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中,假如以大量可溶性糖的形式存在,则可能导致叶绿体吸水涨破。蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物,与葡萄糖相比,以蔗糖作为运输物质的优点是非还原糖性质较稳定。
2.光反应和暗反应的联系
(1)NADPH的作用:作为活泼的还原剂,同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。
(2)ATP和还原型辅酶在叶绿体、细胞质基质、线粒体间的转移方向
①ATP和还原型辅酶Ⅱ在叶绿体、细胞质基质间的转移方向:叶绿体产生的ATP基本不转移至细胞质基质,NADPH能转移至细胞质基质中,细胞质基质中的ATP和NADPH都能转移至叶绿体中。
②ATP和还原型辅酶Ⅰ在细胞质基质、线粒体间的转移方向:线粒体产生的ATP和NADH都可以转移至细胞质基质中,细胞质基质中的ATP不转移至线粒体中,NADH能转移至线粒体中。
3.模型法分析环境条件变化对光合作用过程中有关物质含量变化的影响
【基点小测】
(1)光合作用的产物有淀粉和蔗糖:光合作用的有机产物有一部分是淀粉,还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管,再通过韧皮部运输到植株各处。
(2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后,加入缓冲液形成悬浮液,发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖,原因是悬浮液中具有类囊体膜以及与暗反应相关的酶,在黑暗条件下,光反应无法进行,暗反应没有光反应提供的原料(ATP和NADPH),所以无法形成糖类。
1.(2024·贵州高考)为探究不同光照强度对叶色的影响,取紫鸭跖草在不同光照强度下,其他条件相同且适宜,分组栽培,一段时间后获取各组光合色素提取液,用分光光度法(一束单色光通过溶液时,溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是( )
A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素
B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法
C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异
D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段
解析:选D。叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光,所以不能用蓝紫光波段测定叶绿素含量,D错误。
2.(多选)(2025·山东高考)在低氧条件下,某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2。为研究藻释放H2的培养条件,将大肠杆菌和藻按一定比例混合均匀后分成2等份,1份形成松散菌-藻体,另1份形成致密菌-藻体,在CO2充足的封闭体系中分别培养并测定体系中的气体含量,2种菌-藻体培养体系中的O2含量变化相同,结果如图所示。培养过程中,任意时刻2体系之间的光反应速率无差异。下列说法错误的是( )
A.菌-藻体不能同时产生O2和H2
B.菌-藻体的致密程度可影响H2生成量
C.H2的产生场所是该藻叶绿体的类囊体薄膜
D.培养至72 h,致密菌-藻体暗反应产生的有机物多于松散菌-藻体
解析:选ACD。单细胞藻光反应可以产生NADPH、氧气和ATP,蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2,因此菌-藻体能同时产生O2和H2,A错误;对比松散菌-藻体和致密菌-藻体,相同时间产生的H2含量的相对值不同,说明菌-藻体的致密程度可影响H2生成量,B正确;某单细胞藻叶绿体基质中的蛋白F可利用H+和光合作用产生的NADPH生成H2,说明H2的产生场所是该藻叶绿体的基质,C错误;任意时刻2体系之间的光反应速率无差异,说明光反应产生的NADPH相同,致密菌-藻体产生的H2多,说明消耗的NADPH多,则用于暗反应的NADPH少,因此培养至72 h,致密菌-藻体暗反应产生的有机物少于松散菌-藻体,D错误。
3.(2025·黑吉辽蒙高考)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型(WT)获得该酶含量增加的转基因品系(S),并做了相关研究。实验结果表明,这一改良提高了该作物的光合速率(如下图)和产量潜力。回答下列问题。
(1)Rubisco在叶绿体的________中催化________与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成(CH2O),这一过程中能量转换是____________________。
(2)据图分析,当胞间CO2浓度高于B点时,曲线②与③重合是由于________不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是________。胞间CO2浓度为300 μmol·mol-1时,曲线①比②的光合速率高的具体原因是_______________________________________________。
(3)研究发现,在饱和光照和适宜CO2浓度条件下,S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证,简要写出实验思路。________________________________________________________________________。
解析:(1)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶,暗反应的场所是叶绿体基质,因此Rubisco在叶绿体基质中催化C5与CO2结合生成C3。在C3的还原过程中需要ATP和NADPH提供能量,部分产物经过一系列反应形成(CH2O),这一过程中能量转换是ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物(CH2O)中稳定的化学能。(2)①②曲线的自变量是有无补光(光照强度),②③曲线的自变量是有无转入Rubisco基因(Rubisco的含量)。据图分析,当胞间CO2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CO2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,此时最主要限制因素是CO2浓度。胞间CO2浓度为300 μmol·mol-1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CO2浓度条件下,S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。要验证此结论,实验思路为:用14C标记CO2,分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下,定时检测C3放射性强度,比较S植株与WT的C3生成速率。
答案:(1)基质 C5 ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物(CH2O)中稳定的化学能 (2)光照强度 CO2浓度 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)用14C标记CO2,分别将S植株与WT植株置于相同的饱和光照和适宜14CO2浓度条件下,定时检测C3放射性强度,比较S植株与WT的C3生成速率
1.(2025·江苏常州模拟)如图是光合作用过程示意图(字母代表物质),PSBS是一种类囊体膜蛋白,能感应类囊体腔内H+的浓度而被激活,激活的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递,最终将过量的光能转换成热能释放,防止强光对植物细胞造成损伤。下列说法错误的是( )
A.H+经过Z蛋白外流的同时,利用B物质来合成C物质
B.叶绿素分子中被光激发的e-,经传递到达D结合H+后生成E
C.物质F浓度降低至原浓度一半时,短时间内C5化合物的含量将降低
D.降低Z蛋白的活性和阻断卡尔文循环中F的供应都将有利于PSBS发挥功能
解析:选C。由图可知,C、E可用于C3的还原,故E是NADPH,C是ATP,B是ADP和Pi,当H+顺浓度梯度经过Z蛋白运输时,利用化学势能将ADP和Pi转化为ATP,即B物质被用来合成C物质,A正确;叶绿素分子中被光激发的电子,经传递到达D(NADP+)同时结合H+合成E(NADPH),B正确;物质F是CO2,浓度降低至原浓度一半时,短时间内CO2的固定速率降低,但C3的还原速率基本不变,故C5化合物的含量将升高,C错误;由题意可知,降低Z蛋白的活性会减少H+向外运输,阻断卡尔文循环中F的供应会导致暗反应减弱,进而抑制光反应ATP和NADPH的合成,由于Z蛋白活性与ATP合成有关,因此ATP合成减少也会导致H+外运减少,因此降低Z蛋白的活性和阻断卡尔文循环中F的供应都将有利于PSBS发挥功能,防止强光对植物细胞造成损伤,D正确。
2.(2025·辽宁大连三模)叶绿体在光下利用无机磷与ADP合成ATP的过程称为光合磷酸化。光合磷酸化与电子传递是通过ATP合成酶联系在一起的。如图ATP合成酶由CF1和CF0两个蛋白复合体构成,光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)是由蛋白质和光合色素组成的复合体。据图分析,下列相关叙述正确的是( )
A.PSⅠ和PSⅡ镶嵌在叶绿体的内膜上
B.膜内外H+浓度差是光合磷酸化的动力
C.CF1是疏水性复合体,CF0是亲水性复合体
D.电子传递抑制剂有利于光合磷酸化的进行
解析:选B。由题干可知,PSⅠ和PSⅡ是由蛋白质和光合色素组成的复合体,光合色素分布在类囊体薄膜上,所以PSⅠ和PSⅡ应该是分布在类囊体薄膜上的,A错误;据图可知,跨膜的H+浓度差,推动ATP合成酶合成ATP,B正确;CF1存在部位为磷脂亲水头部附近,所以应该有亲水性,CF0插入到磷脂疏水尾部中,所以应该有疏水性,C错误;电子传递抑制剂并不利于光合磷酸化的进行,因为它们会阻断光合电子传递链中的电子传递,从而阻止H+电化学梯度的形成和ATP的合成,D错误。
3.淀粉和蔗糖是叶肉细胞光合作用的两种主要终产物,Pi在二者分配过程中起到了重要调节作用,其过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.磷是生物膜的重要组分,中心体和核糖体不含磷
B.CO2形成磷酸丙糖的过程中,NADPH不供能,只作为还原剂
C.若光照骤减,短时间内核酮糖1,5二磷酸的含量减少
D.若抑制磷酸转运器的功能,卡尔文循环会马上停止
解析:选C。磷脂构成生物膜的基本支架,中心体由蛋白质组成,不含磷元素,核糖体由蛋白质和RNA组成,含磷元素,A错误;CO2形成磷酸丙糖的过程中,需要NADPH作还原剂和提供能量,B错误;若抑制磷酸转运器的功能,会导致叶绿体内Pi下降,进而影响卡尔文循环,但卡尔文循环不会马上停止,D错误。
4.(2025·青海西宁三模)叶片中80%的铁位于叶绿体中,参与构成电子传递体PSⅠ/PSⅡ中的铁氧还蛋白(Fd)等。研究表明,水稻在高铁高磷(+Fe+P)时叶片会失绿,高铁可能引发氧化应激,破坏叶绿体的膜结构,并抑制磷的吸收和利用;而在缺铁缺磷(-Fe-P)时,植物可通过激活其他代谢途径来维持生命活动。请分析回答下列问题:
(1)叶绿体是进行光合作用的主要场所,叶绿体中的叶绿素分布在____________,主要吸收____________光。为探究高铁高磷(+Fe+P)、缺铁缺磷(-Fe-P)两种情况下叶绿素的含量差异,可用__________提取色素。
(2)水稻吸收的磷肥可参与叶绿体中______________(至少写两种)合成。在缺铁缺磷(-Fe-P)时,植物可通过激活其他代谢途径如促进________(植物激素)的合成与运输,促进根系的生长来缓解胁迫。
(3)PSⅠ和PSⅡ共同参与光合作用过程中电子的传递过程(如图),缺铁会导致PSⅡ受体侧电子传递受阻,进而抑制光合作用。
①PSⅡ由__________和蛋白质构成,前者在光能的激发下产生高能电子。
②图中该结构上发生的反应为________阶段,光能被PSⅠ和PSⅡ捕获后,可直接用于__________________________过程。同时光照还可通过Fd调节卡尔文循环,在光照下,相关酶的—S—S—(二硫键)被还原成—SH(巯基),使酶被激活。综合以上分析,可以推测光的作用是________________________________。
解析:(1)叶绿体是进行光合作用的主要场所,叶绿体中的叶绿素分布在类囊体薄膜上,主要吸收红光和蓝紫光。根据绿叶中的光合色素可溶解在有机溶剂无水乙醇中,所以为探究高铁高磷(+Fe+P)、缺铁缺磷(-Fe-P)两种情况下叶绿素的含量差异,可用无水乙醇提取色素。(2)肥料中的磷元素可参与构成叶绿体中的ATP、NADPH。生长素在器官水平上可以促进侧根和不定根的发生,所以在缺铁缺磷(-Fe-P)时,植物可通过激活其他代谢途径如促进生长素的合成与运输,促进根系的生长来缓解胁迫。(3)①根据题图可知,PSⅡ能够捕获光能,推知其由光合色素和蛋白质构成,前者在光能的激发下产生高能电子。②光合作用过程中,光反应阶段利用光能将水分解产生氧气和H+,同时生成NADPH,因此光可为光合作用提供能量;由题意可知,光照能通过特定系统使相关酶的结构改变,从而激活相关酶,进而调节光合作用,说明光起到了传递信号、调控光合作用过程的作用,因此光可作为一种信号。
答案:(1)类囊体薄膜 红光和蓝紫 无水乙醇 (2)ATP、NADPH 生长素 (3)①光合色素 ②光反应 水分解为氧气和H+以及NADPH的合成 为光合作用提供能量并作为一种信号
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