2026届高三生物二轮复习课件专题2 细胞代谢②电子传递链

专题2 细胞代谢 热点聚焦1 电子传递链 【模型构建①】光合电子传递链 【模型构建②】呼吸电子传递链 【模型构建③】化学渗透学说 光合电子传递链 【资料】类囊体薄膜上发生的光反应示意图： ①PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ， 是叶绿素和蛋白质构成的复合体， 能吸收利用光能进行电子的传递。 ②PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质， PQ在传递电子的同时能将H+运输到类囊体腔中， ③ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成。 注：图中实线为电子的传递过程，虚线为H+的运输过程。 主 叶绿体基质H+少 类囊体腔H+多 协 (1)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(电子的最初供体)中夺取e-，使水分解为 ； 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。PSⅠ和PSⅡ吸收的光能储存在 中。 O2和H+ NADP+ NADPH和ATP 01 【扩展】少数特殊状态的叶绿素a是反应中心色素，可以转化光能。 其他色素是天线色素：只能吸收和传递光能。 所有，色素的功能是：吸收、传递、转化光能 【资料】类囊体薄膜上发生的光反应示意图： ①PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ， 是叶绿素和蛋白质构成的复合体， 能吸收利用光能进行电子的传递。 ②PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质， PQ在传递电子的同时能将H+运输到类囊体腔中， ③ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成。 注：图中实线为电子的传递过程，虚线为H+的运输过程。 主 叶绿体基质H+少 类囊体腔H+多 协 (2)据图分析，使类囊体膜两侧H+浓度差增加的过程有： ① ；② ；③ ； (3)由图可知，图中ATP合成酶的作用有 ； 合成ATP依赖于 形成的电化学势能。 水的光解产生H+ PQ运输H+ 合成NADPH消耗H+ 运输H+和催化ATP的合成 类囊体膜两侧的H+浓度梯度 光合电子传递链 01 真题引领：光合电子传递链【P25】 1．(2021·重庆，6)如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A A．水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜 B．NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPH C．产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应 D．电子(e-)的有序传递是完成光能转换的重要环节 叶绿体的类囊体薄膜(1)+叶绿体膜(2)+线粒体膜(2)=5层，×； 光反应中NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPH，√； 由图可知，产生的ATP可用于暗反应以及色素合成等其他消耗能量的反应，√； 由图可知，电子传递链，√； 01 【资料】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。 呼吸电子传递链 电子传递过程中 释放能量 电子传递过程中 释放能量 主 主 主 协 H+顺浓度梯度运输 产生势能， 可用于合成ATP. 02 根据以上信息，真核细胞有氧呼吸的第三阶段中， 电子传递过程发生在 (填场所)， 电子最终传递给O2后会参与 (填物质)的生成， ATP合成酶的功能是 (答出两点)。　　　 线粒体内膜 H2O 运输H+和催化ATP的合成 呼吸电子传递链【P25】 2.在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列叙述错误的是(　　) A 02 A．4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻 B．与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸产热多 C．与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多 D．DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低，生成的ATP减少 电子经线粒体内膜最终传递给O2，4 ℃耗氧量增加，说明电子传递未受阻，×； 4 ℃耗氧量增加，ATP生成量减少，推测其释放的能量较多地用于产热，√； 4 ℃耗氧量增加，说明其消耗的葡萄糖量多，√； DNP使H+不经ATP合酶返回基质中，膜两侧H+浓度差降低，导致ATP合成减少，√； 化学渗透假说【P26】 03 【资料】 1961年，米切尔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(类囊体膜)的磷脂双分子层不允许H+回流，膜内外产生H+浓度梯度； ③H+顺浓度梯度通过ATP合酶回流 释放能量合成ATP。 【思考】分析此图可知，线粒体的电子传递链将H+由线粒体基质泵入线粒体内、外膜间基质的运输方式是 ；叶绿体的电子传递链将H+由叶绿体基质泵入类囊体基质的运输方式是 。 主动运输 主动运输 化学渗透假说【P26】 03 【资料】 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A组pH＝8和B组pH＝4的缓冲溶液中，一段时间后A组有ATP产生。 【思考】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 真题引领：化学渗透假说【P26】 03 3.(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”)。 (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： 。 保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂 低温 在光照条件下进行，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外的H+浓度差 真题引领：化学渗透假说【P26】 03 (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① ；② 。 类囊体膜外的H+被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高 H2O 增加CO2的浓度 适当提高环境温度 NADPH、ATP和CO2 预测演练【P27】 04 1．当光照强度大于光饱和点时，常引起光抑制或光损伤。科研人员探究了某植物对强光的生理响应变化及机制。光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统等 光合复合体组成，如图所示(活性氧：ROS，一种自由基；铁氰化钾能吸收e-)。 据此分析，下列叙述错误的是(　　) A A．由图可知叶绿体膜是生成NADPH的场所 B．强光导致NADPH和电子累积可能是导致光抑制的原因 C．强光导致活性氧大量增多可能是导致光损伤的原因 D．适度增加铁氰化钾可能会解除光抑制 类囊体薄膜是生成NADPH的场所，×； 强光导致光反应过强，NADPH和电子累积，可能是导致光抑制的原因，√； 强光导致光反应过强，导致活性氧大量增多，可能是导致光损失的原因，√； 由题干可得，铁氰化钾能吸收电子，适度增加铁氰化钾可能会解除光抑制，√； 预测演练【P27】 04 2.有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行(如图甲)，叠氮化物可抑制电子传递给氧；DNP使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液中进行实验，在不同的时间加入丙酮酸、ADP＋Pi、叠氮化物或DNP，测定消耗的O2量和合成的ATP量，结果如图乙。①②表示生理过程。下列叙述正确的是(　　) D ①有氧呼吸第二阶段 ①有氧呼吸第三阶段 A．还原剂NADH是一种电子受体 B．①②生理过程均发生在线粒体内膜上 C．物质X是叠氮化物，水和ATP的合成都受到影响 D．DNP能使耗氧速率增大，使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加 还原剂NADH是一种电子供体，氧气才是电子受体，×； ①-线粒体基质，②-线粒体内膜，×； 如图所示加入X后，消耗的O2量(即水的合成)增加，ATP合成变化不大，应为DNP，×； DNP使耗氧速率增大→产生的能量增多，但ATP合成减少，故热能散失比例增加，√； 预测演练【P27】 04 3.(2025·广州一模)2022年，我国科学家利用高光敏感的拟南芥突变体揭示了植物光适应的一种新机制。该突变体由正常光强转移到高光条件时，光合速率显著下降，表现出典型的光抑制现象。研究发现其叶绿体中NAD磷酸激酶基因缺失，NAD磷酸激酶催化NAD+生成NADP+。图甲是光合作用的部分过程，其中PSⅠ和PSⅡ组成光反应系统。图乙是野生型与突变型的叶绿体内NADP+和NADPH的含量。 (1)图甲所示的生物膜是 。 (2)据图乙结果可推测，在暗反应过程中， 突变型拟南芥的C3还原速率 (填“高于”“等于”或“低于”)野生型的。 类囊体薄膜 →必备知识 低于 →暗反应中C3的还原：需要在ATP和NADPH的作用下，被还原为糖类。 分析图乙，突变型的NADPH含量低于野生型， 所以突变体为C3还原提供的还原剂较少，该反应速率比野生型低。 (3)研究发现该突变型拟南芥中由psaA－psaB蛋白复合体组成的PSⅠ功能受损， 进一步研究发现野生型拟南芥叶绿体的psaA－psaB mRNA与核糖体的结合率明显 大于突变型拟南芥。结合上述研究推测，NAD磷酸激酶间接影响PSⅠ功能的机制是: NAD磷酸激酶催化NAD+生成NADP+， ，更多的还原剂促进了 psaA－psaB mRNA与核糖体的结合， ， 进而促进PSⅠ的生成。 形成更多的NADPH 促进psaA蛋白与psaB蛋白的合成 (4)为验证NAD磷酸激酶具有缓解光抑制从而提升拟南芥光适应能力的作用。 研究小组设置A、B、C组进行实验， A组为野生型拟南芥， B组为突变型拟南芥， C组为 ， 三组均给予强光照射，并在相同且适宜的条件下培养， 测定并比较三组拟南芥光合作用的速率。 预期结果为: 。 导入NAD磷酸激酶基因的突变型拟南芥 A组和C组光合作用的速率相当，且高于B组 →该突变体：叶绿体中NAD磷酸激酶基因缺失 $