2027年高考生物人教版第一轮复习讲义 微专题5　光合作用拓展提升

该高中生物学讲义围绕光合作用拓展提升专题，覆盖电子传递链、化学渗透假说及逆境胁迫对光合影响等高考核心考点，以结构与功能观、物质与能量观为线索构建知识体系，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节帮助学生突破难点，体现复习的系统性和针对性。 资料特色在于情境化素材结合科学思维训练，如通过贾格道夫实验分析H⁺浓度差与ATP合成的关系，设计盐胁迫下光合速率影响的探究实践，配合分层练习和长句表达模型指导，培养学生科学思维与探究实践能力，高效提升应考能力，为教师把控复习节奏提供有力支持。

微专题5　光合作用拓展提升 热点1　电子传递链与化学渗透假说 1.(2021·重庆卷，6)下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.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 答案　A 解析　O2在叶绿体的类囊体薄膜产生，在线粒体内膜被利用，故叶绿体产生的O2被线粒体利用至少需要穿过叶绿体的3层膜(包括类囊体膜1层膜和叶绿体的内外膜)和线粒体的2层膜，共5层生物膜，A错误；据图分析，NADP＋与e－和H＋结合形成NADPH，B正确；根据图中的信息，光反应产生的ATP可用于暗反应、色素合成和核酸代谢等一些消耗能量的反应，C正确；电子传递释放的能量用于H＋的逆浓度梯度运输，使类囊体腔内维持高浓度的H＋，H＋由类囊体腔顺浓度梯度运输至叶绿体基质，驱动ATP的合成，电子的有序传递保证了ATP和NADPH的合成，是完成光能转换的重要环节，D正确。 2.(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。 　　　　图Ⅰ　　　　　　　　　图Ⅱ (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 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 图 Ⅲ (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)。 答案　(1)保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂　低温　(2)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于光能还是来自膜内外的H＋浓度差　(3)类囊体膜外的H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高　水 (4)NADPH、ATP和CO2　增加CO2的浓度和适当提高环境温度 解析　(1)制备类囊体时，其提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖，保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂，以保证其结构完整。提取液应该保持低温，降低蛋白酶的活性，避免膜蛋白被降解。(2)从图 Ⅱ 实验中可知，在光照条件下，将处于pH＝4的类囊体转移到pH＝8的锥形瓶中，再在遮光的条件下加入ADP和Pi，也产生了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，因为实验 Ⅱ 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于光能还是来自膜内外的H＋浓度差。 (3)对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，悬液的pH在光照处理时升高，推测可能是类囊体膜外的H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高。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，光反应过程中，水的光解伴随着电子的传递，故电子的最终来源物质是水。(4)人工叶绿体能在光下生产目标多碳化合物，若要在黑暗条件下持续生产，则需要提供光反应产生的物质NADPH和ATP，以及暗反应的原料CO2。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，此时增加CO2的浓度和适当提高环境温度增加酶的活性，可有效提高光合速率。 情境素材　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O2、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)类囊体薄膜两侧的质子浓度(电化学)梯度主要靠以下途径建立： ①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腔侧；②光系统Ⅱ在类囊体腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)；③在叶绿体基质侧H＋和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)类囊体薄膜对质子(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。 [问题探究] 根据以上情境素材中的信息，光合作用过程中水的光解发生在________，其上发生的反应产物有________。叶绿素a接受光的照射后被激发，释放高势能的电子，电子的最终供体是________，水的光解造成膜内外质子势能差，而高势能的电子沿电子传递链传递时又促进H＋的转运，进一步加大了质子势能差，导致质子势能差加大的另一个原因是_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， NADPH在暗反应中的作用是____________________________________________ ________________________________________________________________________。 提示　类囊体腔内　O2、H＋和e－　水　氧化型辅酶Ⅱ与H＋、e－结合形成还原型辅酶Ⅱ时消耗叶绿体基质中的H＋　既能为暗反应提供能量，又能为暗反应提供还原剂 1.光合磷酸化和氧化磷酸化 2.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。 3.化学渗透假说 1961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。 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。 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。 1.(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 答案　B 解析　图甲中利用光能分解水，为光合作用的光反应阶段，所以图甲为叶绿体中的类囊体薄膜，存在于有叶绿体的生物体内，图乙中利用NADH生成水和ATP，应为有氧呼吸第三阶段，所以图乙为线粒体内膜，存在于含线粒体的生物中；自养需氧型生物，如硝化细菌为原核生物，不存在图甲结构和图乙结构，A、C错误；由图可知，这两种膜结构上的ATP合成酶在合成ATP时，都需要利用膜两侧H＋顺浓度梯度的跨膜运输，即将H＋的梯度势能转移到ATP中，B正确；图甲中的NADP＋接受电子变成NADPH，NADP＋为电子最终受体，图乙中O2接受电子变成水，O2为电子最终受体，D错误。 2.(2025·重庆南开中学调研)高等植物和藻类植物含有两个不同的光系统，分别为光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)。PSⅠ和PSⅡ是由蛋白质和光合色素组成的复合体，它们是以串联方式起作用的。如图表示某种植物光反应过程。回答下列问题： (1)高等植物光反应发生的场所是________，在光反应过程中，PSⅡ利用光能将水分解成________________，最终传递给NADP＋的电子来源于________。 (2)图中复合体CF0－CF1的功能是__________________________________________ ________________________________________________________________________(答出两点)。 (3)研究发现，类囊体膜两侧的pH梯度是ATP合成的驱动力，请设计实验证明(写出实验思路即可，具体pH梯度建立不做要求)： ________________________________________________________________________。 答案　(1)类囊体薄膜　O2、H＋、电子(e－)　H2O (2)转运H＋、催化ATP合成　(3)在黑暗的条件下，在低pH缓冲液(pH＝4)中保育叶绿体一段时间，使类囊体腔的pH降低，加入ADP和Pi，并将叶绿体培养液的pH升高(pH＝8)，检测有无ATP生成 热点2　逆境胁迫与生产实践 (2024·浙江1月选考，20)长江流域的油菜生产易受渍害。渍害是因洪、涝积水或地下水位过度升高，导致作物根系长期缺氧，对植株造成的胁迫及伤害。回答下列问题： (1)发生渍害时，油菜地上部分以有氧呼吸为主，有氧呼吸释放能量最多的是第________阶段。地下部分细胞利用丙酮酸进行乙醇发酵，这一过程发生的场所是________，此代谢过程中需要乙醇脱氢酶的催化，促进氢接受体(NAD＋)再生，从而使________得以顺利进行。因此，渍害条件下乙醇脱氢酶活性越高的品种越________(填“耐渍害”或“不耐渍害”)。 (2)以不同渍害能力的油菜品种为材料，经不同时长的渍害处理，测定相关生理指标并进行相关性分析，结果见下表。 光合速率 蒸腾速率 气孔导度 胞间CO2浓度 叶绿素含量 光合速率 1 蒸腾速率 0.95 1 气孔导度 0.99 0.94 1 胞间CO2浓度 －0.99 －0.98 －0.99 1 叶绿素含量 0.86 0.90 0.90 －0.93 1 注：表中数值为相关系数(r)，代表两个指标之间相关的密切程度。r越接近1时相关越密切，越接近0时相关越不密切。 据表分析，与叶绿素含量呈负相关的指标是____________。已知渍害条件下光合速率显著下降，则蒸腾速率呈____________趋势。综合分析表内各指标的相关性，光合速率下降主要由________(填“气孔限制因素”或“非气孔限制因素”)导致的，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)植物通过形成系列适应机制响应渍害。受渍害时，植物体内________(填激素)大量积累，诱导气孔关闭，调整相关反应，防止有毒物质积累，提高植物对渍害的耐受力；渍害发生后，有些植物根系细胞通过________，将自身某些薄壁组织转化腔隙，形成通气组织，促进氧气运输到根部，缓解渍害。 答案　(1)三　细胞质基质　细胞呼吸的第一阶段　耐渍害　(2)胞间CO2浓度　下降　非气孔限制因素　胞间CO2浓度与光合速率(或气孔导度)呈负相关　(3)脱落酸　细胞凋亡 解析　(1)有氧呼吸释放能量最多的是第三阶段。乙醇发酵发生的场所是细胞质基质，此过程中再生出的NAD＋参与细胞呼吸的第一阶段。渍害条件下，乙醇脱氢酶活性越高的品种，NAD＋的再生能力越强，因此越耐渍害。(2)根据表格中“叶绿素含量”对应行的数据可知，与叶绿素含量呈正相关的指标是光合速率、蒸腾速率和气孔导度，与叶绿素含量呈负相关的指标是胞间CO2浓度；据表可知，蒸腾速率与光合速率之间的r值为0.95，二者呈正相关，因此光合速率下降，蒸腾速率也呈下降趋势。根据表中数据，胞间CO2浓度与光合速率和气孔导度均呈负相关，因此可以推知，光合速率下降主要是由非气孔限制因素导致的。(3)能诱导植物气孔关闭的植物激素为脱落酸。植物根系将自身某些薄壁组织转化腔隙，形成通气组织，这属于细胞凋亡。 情境素材　植物生长在高盐环境下，受到高渗透势的影响称为盐胁迫。矮壮素是一种优良的植物生长调节剂，能使植株变矮、茎秆变粗、叶色变绿，可使作物耐旱、耐涝、抗盐碱，防止作物徒长倒伏。为探究盐胁迫条件下外源矮壮素对水稻叶片光合作用的影响，科研人员进行了相关实验，部分结果如图所示。 结合情境素材，回答问题： (1)分析图1，对水稻叶片喷施适宜浓度的矮壮素____________(填“能”或“不能”)抵抗盐胁迫，依据是________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)结合图2和图3分析，盐胁迫土壤中水稻净光合速率的降低主要是气孔导度降低导致的吗？________，依据是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)为了指导农业生产，请设计实验探究同时施用适宜浓度的矮壮素和适量的氮肥提高水稻光合作用速率的效果是否好于各自单独施用的效果，简要写出实验思路。________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)能　盐胁迫条件下，适宜浓度的矮壮素处理的水稻净光合速率比蒸馏水处理的高　(2)不是　与正常土壤相比，盐胁迫土壤中水稻叶片的气孔导度较低，但胞间CO2浓度更高　(3)取若干长势良好且生理状态相同的水稻随机均分为甲、乙、丙、丁四组；甲组喷施蒸馏水(作为对照组)，乙组喷施适宜浓度的矮壮素，丙组施用适量的氮肥，丁组喷施适宜浓度的矮壮素＋施用适量的氮肥，各组在相同且适宜条件下种植；一段时间后测量并记录各组水稻的光合作用速率 解析　(1)由图1可知，盐胁迫条件下，适宜浓度的矮壮素处理的水稻净光合速率比蒸馏水处理的高，说明喷施适宜浓度的矮壮素能抵抗盐胁迫。(2)结合图2和图3分析，与正常土壤相比，盐胁迫土壤中水稻叶片气孔导度较低，但胞间CO2浓度更高，说明盐胁迫土壤中水稻净光合速率降低不是气孔导度降低导致的。(3)用模型构建法设计实验思路。 1.环境胁迫对光合作用的影响 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 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来影响光合作用强度 光合作用原料CO2不足导致暗反应速率下降 温度 低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性和气孔导度来影响光合作用 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 2.传统农业生产中的典型管理措施 1.(2025·湖北武汉调研)研究发现，植物受冰冻低温胁迫后会出现细胞质泄漏、ROS(活性氧，能对细胞产生氧化毒害)积累、细胞渗透失水等现象。细胞质泄漏由细胞壁和细胞间隙中形成的冰晶使细胞膜破损所致，且特定条件下，破损的细胞膜又会发生再封闭。过程如图所示。 注：SYT1的功能是与Ca2＋结合，促进囊泡与细胞膜融合；C2A和C2B表示SYT1上与Ca2＋结合的结构域。 回答下列问题： (1)据图分析，农作物遭受冰冻伤害时，可施用________以防止发生细胞质泄漏。 (2)与野生型植物相比，敲除了SYT1相关基因的突变体抗冻性会________(填“升高”“降低”或“不变”)，原因是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)为进一步研究冰冻低温胁迫条件下外源ABA对植物生理指标的影响，科研人员以同一植物的两个品种W3和Cph12为实验材料，在不同外源ABA浓度下进行相关实验，实验数据如表所示。 ABA浓度/(mg·L－1) W3 Cph12 SOD活性/ (U·g－1) 脯氨酸含量/ (μg·g－1) SOD活性/ (U·g－1) 脯氨酸含量/ (μg·g－1) 常温对照组 0.00 110.23 111.37 111.21 23.34 冰冻低温 胁迫组 0.00 248.51 111.40 130.40 24.69 50.00 281.32 154.89 146.13 31.24 100.00 352.28 224.64 154.23 36.82 注：SOD是超氧化物歧化酶，能及时清除细胞内的ROS；脯氨酸是渗透调节物质，能有效防止植物细胞渗透失水。 据表分析，上述两个品种中________更耐低温。外源ABA提高品种W3抗冻性的效果________(填“优于”“等于”或“差于”)品种Cph12，判断依据是 ________________________________________________________________________。 (4)在已测得SOD活性的基础上，若需进一步探明不同处理条件下，植物细胞中SOD基因表达量的差异，除直接测定SOD含量外，还可提取并比较细胞中________(物质)的含量。 答案　(1)钙盐　(2)降低　敲除SYT1相关基因的突变体无法合成SYT1，进而不能与Ca2＋结合促进囊泡与受损的细胞膜融合，无法使细胞膜发生再封闭，抗冻性降低(合理即可)　(3)W3　优于　与冰冻低温胁迫组中ABA浓度为0 mg·L－1时相比，随着外源ABA浓度升高，品种W3的SOD活性和脯氨酸含量提升幅度显著高于品种Cph12，故外源ABA提高品种W3抗冻性的效果更优(合理即可)　(4)相应的mRNA 解析　试题情境新颖、复杂，可以梳理题干关键信息间的关系，构建图示，从而快速解题： (3)实验分析如表： 实验目的 研究冰冻低温胁迫条件下外源ABA对植物生理指标的影响 实验变量 自变量：外源ABA浓度、植物种类； 因变量：SOD活性、脯氨酸含量 实验结果与结论 与常温对照组相比，冰冻低温胁迫组的SOD活性和脯氨酸含量都有一定程度的上升，但品种W3的SOD活性和脯氨酸含量上升幅度更大，在冰冻低温胁迫下清除细胞内ROS和防止细胞渗透失水的能力更强，因此品种W3更耐低温。与冰冻低温胁迫组中ABA浓度为0 mg/L时相比，随着外源ABA浓度升高，品种W3的SOD活性和脯氨酸含量提升幅度显著高于品种Cph12，故外源ABA提高品种W3抗冻性的效果更优 (4)基因的表达包括转录和翻译两个阶段，要探明SOD基因表达量的差异可从转录产物(相应的mRNA)含量和翻译产物(SOD)含量两个方面进行检测。因此，除直接测定SOD含量外，还可提取并比较细胞中相应的mRNA的含量。 长句表达题答题模型 长句表达题能够很好地考查考生的逻辑推理能力和语言表达能力，同时长句表达题也是大多数考生的薄弱点，很容易失分。本题的第(2)小问要求说明敲除了SYT1相关基因的突变体抗冻性降低的原因，第(3)小问要求找出外源ABA提高品种W3抗冻性的效果优于品种Cph12的依据，都是对长句表达的设问，能很好地考查考生的逻辑推理能力和语言表达能力，这与课标要求及高考改革方向一致。这类试题可按照以下模型进行分析、解答： 　　　 2.(2025·江苏南京学情调研)在幼苗期，轻度干旱可以使幼苗更加健壮，这在传统农作物管理技术中称为“蹲苗”，但长时间干旱或重度干旱则会对作物造成伤害。玉米是我国重要的经济作物，玉米早期的生长容易受干旱的影响。研究人员将生长发育良好的玉米幼苗随机均分为四组，分别进行正常供水、轻度干旱、中度干旱和重度干旱处理，一段时间后检测幼苗的平均质量、根冠比(植物地下部分与地上部分生物量之比)、过氧化氢酶活性和丙二醛含量，实验处理方法及结果如表所示。回答下列有关问题。 组别 处理方式 平均质量/克 根冠比 过氧化氢酶活性 丙二醛含量 第1组 正常供水 120 1∶1.5 ＋＋ ＋ 第2组 轻度干旱 110 1∶1.3 ＋＋＋ ＋＋ 第3组 中度干旱 90 1∶1.2 ＋＋＋＋ ＋＋＋ 第4组 重度干旱 60 1∶1 ＋ ＋＋＋＋＋ 注：“＋”的多少代表活性或含量的高低。 (1)由实验结果推测，干旱刺激可以________(填“促进”或“抑制”)玉米幼苗地下部分的生长，同时________(填“促进”或“抑制”)地上部分的生长，轻度干旱下幼苗对干旱环境的适应机制为：__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)随着干旱程度的增强，玉米幼苗体内脱落酸(ABA)的含量逐渐增加，气孔导度下降、蒸腾作用减弱，减少水分的散失。由此推测，随着干旱程度的增强，玉米幼苗的平均质量逐渐下降的原因可能有：_____________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在干旱胁迫条件下，玉米幼苗细胞内过氧化氢和丙二醛含量均增加，过氧化氢和丙二醛会损伤细胞结构，仅从细胞中过氧化氢酶活性变化的角度分析，玉米幼苗在不同干旱程度条件下，对干旱的适应性变化：____________________________。这种变化说明________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)有研究表明，ABA能提高植物的抗旱性。以脱落酸缺失突变体幼苗为材料，以根的长度为观测指标，设计实验验证这一结论，要求写出实验思路并预期实验结果。 实验思路：____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 预期实验结果：__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)促进　抑制　轻度干旱可以促进玉米幼苗根系的发育，提高其吸水能力；同时轻度干旱可以抑制茎叶生长，降低玉米幼苗的蒸腾作用，减少水分的散失(合理即可) (2)在干旱胁迫条件下，玉米幼苗合成脱落酸(ABA)的量增加，进行光合作用的叶片减少；气孔导度下降，进入叶肉细胞中的CO2减少，光合速率下降，有机物的积累量减少，故玉米幼苗的平均质量下降 (3)与正常供水相比，在轻度干旱和中度干旱时，玉米幼苗细胞内过氧化氢酶的活性增强，可以降低过氧化氢对细胞的伤害；但重度干旱时，过氧化氢酶活性降低，细胞内过氧化氢积累增多，加剧对细胞的伤害　玉米幼苗对干旱环境的适应具有相对性 (4)实验思路：取若干生长状况相似的脱落酸缺失突变体幼苗，随机均分成甲、乙两组，在适度干旱的条件下培养(其他条件相同且适宜)，甲组喷洒适宜浓度的ABA，乙组喷洒等量的蒸馏水，一段时间后，测量幼苗根的长度。预期实验结果：甲组幼苗根的平均长度比乙组长(合理即可) 解析　(1)由实验结果可知，干旱可以提高玉米幼苗的根冠比，据此推测干旱刺激可以促进玉米幼苗地下部分的生长，同时抑制地上部分的生长；轻度干旱可以促进玉米幼苗根系的发育，提高其吸水能力；同时轻度干旱可以抑制地上部分(茎叶)的生长，降低玉米幼苗的蒸腾作用，减少水分的散失，从而提高玉米幼苗对干旱环境的适应。 (2)在干旱胁迫条件下，玉米幼苗合成脱落酸(ABA)的量增加，则进行光合作用的叶片减少；气孔导度下降，则进入叶肉细胞中的CO2减少，光合速率下降，有机物的积累量减少，故玉米幼苗的平均质量下降。 (3)与正常供水相比，在轻度干旱和中度干旱时，玉米幼苗细胞内过氧化氢酶的活性增强，使过氧化氢降解加速，从而降低过氧化氢对细胞的伤害；但重度干旱时，过氧化氢酶活性降低，过氧化氢降解缓慢，细胞内过氧化氢大量积累，加剧了对细胞的伤害。这种变化说明玉米幼苗对干旱环境的适应具有一定的相对性。 (4)实验分析如下： 　 专题练5　光合作用拓展提升 (时间：35分钟　分值：50分) 【对点强化】 热点1　电子传递链与化学渗透假说 1.(2025·湖北七市联考)糖酵解时可产生还原型高能化合物NADH，在有氧条件下，电子由电子载体所组成的电子传递链传递，最终被O2氧化。如图为真核细胞呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程。下列说法错误的是(　　) A.H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙时，需要载体蛋白的协助 B.有氧呼吸过程中，在线粒体内膜产生H2O C.电子传递链对线粒体内膜两侧H＋梯度的形成起抑制作用 D.H＋在跨膜运输进入线粒体基质的过程中部分能量转移到ATP中储存 答案　C 解析　在有氧呼吸第三阶段，前两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与O2结合生成水，场所为线粒体内膜，B正确；分析题图可知，NADH中的H＋在电子传递链的作用下，被转运出线粒体内膜，使得线粒体内膜外侧的H＋浓度升高，线粒体内膜两侧形成H＋梯度，即电子传递链对线粒体内膜两侧H＋梯度的形成起促进作用，C错误；分析题图，NADH中的能量变为H＋的电化学势能，再通过H＋向膜内跨膜运输变为储存在ATP中的能量，即H＋在跨膜运输进入线粒体基质的过程中部分能量转移到ATP中储存，D正确。 2.(2025·河北唐山联考)细胞内的有机物在线粒体内经过三羧酸循环(TCA循环)后被彻底氧化分解，生成ATP供生命活动利用，具体过程如图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A.线粒体内膜上的ATP合成酶在运输H＋的同时能将H＋势能转化为ATP中的化学能 B.TCA循环的底物是丙酮酸和脂肪酸，产物是CO2和NADH C.NADH提供的高能电子e－最终传递给O2，生成水，该过程是氧化过程 D.高能电子e－通过电子传递链的过程会释放能量，释放的能量会被用于向膜间隙转运H＋ 答案　B 解析　由图可知，线粒体内膜和外膜间隙H＋的浓度较高，线粒体内膜上的ATP合成酶在运输H＋的同时能将H＋势能转化为ATP中的化学能，A正确；TCA循环的底物是乙酰CoA，乙酰CoA是由丙酮酸和脂肪酸经过一系列反应生成的，B错误；NADH提供的高能电子e－经电子传递链后最终传递给O2，生成水，该过程实质是一个氧化过程，C正确；高能电子e－通过电子传递链的过程会释放能量，释放的能量会被用于向膜间隙转运H＋，以形成ATP合成酶工作所需的H＋浓度梯度，D正确。 3.(2025·山东潍坊联考)为探究光合作用的有关过程，某科研小组以菠菜为实验材料，将其正常叶片置于温度适宜的某溶液X中，破碎细胞后分离出叶绿体，将分离得到的叶绿体悬浮在溶液中，照光后有O2放出。 (1)从叶片的破碎细胞中分离出叶绿体常采用的方法是________，实验所用的溶液X应满足的条件是_________________________________________________________ ________________________________________________________________________(答出两点即可)。 (2)现将双层膜局部破损的叶绿体悬浮液均分到A、B两支试管中，并用亲水性Fecy或亲脂性DCIP(DCIP氧化态为蓝紫色，被还原后为无色)作为电子受体替代NADP＋，抽取空气后在适宜温度和光照条件下进行如表所示实验： 组别 加入物质 实验现象 A DCIP 产生了一定量的O2且DCIP溶液变为无色 B Fecy 产生了一定量的O2 ①A组说明水的光解产生O2，是否能说明植物光合作用产生的O2中的氧元素全部都来自水？阐明你的理由：_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②科研人员改用双层膜结构完整的叶绿体重复上述实验，发现A、B两组产生的O2都减少，但B组减少的更多。请从物质运输的角度分析，B组减少更多的原因是 ________________________________________________________________________。 (3)为进一步探究光反应ATP产生的原动力，科研人员又在黑暗条件下进行了如图所示实验(平衡的目的是让类囊体内部的pH和外界溶液相同)。 据实验结果推测，叶绿体中ATP形成的原动力来自 ________________________________________________________________________。 答案　(1)差速离心法　pH与细胞质基质的相同；渗透压与细胞质基质的也相同　 (2)①不能，实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移　②亲水性Fecy比亲脂性DCIP更难通过完整的叶绿体双层膜结构　(3)类囊体膜两侧的H＋浓度差 解析　(1)分离细胞器的常用方法是差速离心法；为了保证叶绿体的活性，实验用的X溶液的pH和渗透压应与细胞质基质的相同。(2)①A组实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移，故不能说明光合作用产生的O2中的氧元素全部都来自水。②由于生物膜的基本支架是磷脂双分子层，脂溶性的物质更易通过生物膜结构，因此亲水性Fecy比亲脂性DCIP更难通过完整的叶绿体双层膜结构，导致A组DCIP进入叶绿体多于B组Fecy，产生的O2多于B组，因此B组产生的O2减少更多。(3)图示过程先使类囊体中的pH＝4，再将类囊体转移到pH＝8的缓冲溶液中，此时类囊体膜两侧存在H＋浓度差，立即加入ADP和Pi后有ATP生成，而待类囊体内外H＋平衡后，加入ADP和Pi则没有ATP生成，说明类囊体膜两侧的H＋浓度差是叶绿体中ATP形成的原动力。 热点2　逆境胁迫与生产实践 4.(2025·西安高新一中调研)某小组研究高温胁迫对蓝莓光合作用的影响，实验结果如图所示，其中高温胁迫是指将蓝莓植株置于40 ℃、其他条件适宜的环境下培养；恢复是指将高温胁迫12天的蓝莓植株转移到25 ℃、其他条件适宜的环境下恢复3天。回答下列有关问题。 (1)蓝莓植株叶肉细胞中固定CO2的场所为____________，光合作用中CO2的来源包括________________________(答出2点即可)。 (2)蓝莓植株的净光合速率可以用____________________________表示，由图1实验结果可以看出高温胁迫对净光合速率的影响是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)通过实验可知，随着高温胁迫时间的延长，蓝莓植株的净光合速率和气孔导度的关系呈________(填“正相关”“负相关”或“无关”)，高温胁迫9～12天，净光合速率下降________(填“是”或“不是”)气孔导度因素引起的，依据是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)研究表明，高温胁迫下叶绿素含量下降会导致蓝莓植株净光合速率降低，请设计实验证明上述结论，写出实验步骤并预期结果。 实验步骤：_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 预期结果：______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案　(1)叶绿体基质　细胞呼吸产生和从外界吸收　(2)单位时间内CO2的吸收量(或单位时间内O2的释放量或单位时间内有机物的积累量)　高温胁迫使净光合速率下降　(3)正相关　不是　9～12天气孔导度和7～8天的相差不大，但胞间CO2浓度比7～8天的高　(4)实验步骤：取若干生理状况相同的蓝莓植株随机均分为甲、乙两组，甲组置于40 ℃(高温)下、乙组置于25 ℃(室温)下，其他条件相同且适宜，培养一段时间后，分别取等量的甲、乙两组相同部位的蓝莓叶片，加入无水乙醇提取光合色素，用纸层析法分离色素，观察滤纸条上从上到下第三条和第四条色素带的宽度。预期结果：甲组滤纸条上第三条和第四条色素带的宽度小于乙组(合理即可) 解析　(1)光合作用中CO2的固定发生在叶绿体基质；光合作用中CO2的来源包括细胞呼吸产生和从外界吸收。 (2)净光合速率可以用CO2的吸收速率、O2的释放速率、有机物的积累速率表示。从图1可看出在高温胁迫的条件下，净光合速率呈下降趋势。 (3)从图1和图2看出，蓝莓植株的净光合速率和气孔导度的变化趋势基本相同，呈正相关。分析高温胁迫9～12天，蓝莓植株净光合速率下降是不是气孔导度因素引起的： (4)实验分析如下： 实验目的 证明高温胁迫下叶绿素含量下降会导致蓝莓植株净光合速率降低 实验分组 分甲、乙两组，甲组置于40 ℃(高温)下、乙组置于25 ℃(室温)下，其他条件相同且适宜 实验操作 培养一段时间后，分别取等量的甲、乙两组相同部位的蓝莓叶片，加入无水乙醇提取光合色素，用纸层析法分离色素，观察滤纸条上从上到下第三条和第四条色素带的宽度 实验结果 甲组滤纸条上第三条和第四条色素带的宽度小于乙组 5.(2025·江苏苏锡常镇四市调研)光能为绿色植物光合作用提供动力，但光照过强会损伤光系统，引起光抑制现象。如图1为叶绿体内的部分代谢过程，其中①～③表示生理过程。请回答下列问题： (1)光合作用中光反应过程发生的场所是________，其上的光系统包括PSⅠ和PSⅡ。当光照强度增强时，光反应产生的________________(答出两种)等物质会随之增加，直接影响暗反应中________(填图中序号)过程，此时限制光合速率的非生物因素主要有________________________________(答出两种)。 (2)当光照过强时，PSⅡ会产生大量的________，该物质与O2结合，经一系列反应形成O、H2O2等活性氧物质，但植物能通过多种方式对自身进行光保护。 Ⅰ.当光照强度持续增强超过光饱和点后，叶绿体以其窄面向着光源，并沿________(填“垂直”或“平行”)于入射光方向排列，以减小叶绿体的受光面积。 Ⅱ.在强光下叶肉细胞中的花青素含量会增加，其在450～550 nm(蓝绿光)有吸收峰，可减少________(填物质)对光的吸收。 Ⅲ.强光下RuBP的氧化过程增强，可通过消耗________以减少活性氧物质的产生，避免损伤光系统；还可通过产生________(答出一种)，参与卡尔文循环。 (3)研究发现，强光下脱落酸(ABA)对清除叶绿体中的H2O2和缓解光抑制起重要作用，主要机理如图2。PP2C是ABA信号途径的关键调节因子，据图可推测PP2C的作用可能是__________(填“促进”或“抑制”)SnRK2的活化，从而影响APX2基因的表达。ABA发挥作用后，除正常降解外，还能形成糖基化的ABA－GE，当需要时ABA－GE又可快速水解释放出ABA。这种ABA含量的动态调控的意义是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)类囊体薄膜　NADPH、ATP(合理即可)　②　温度、CO2浓度(合理即可) (2)e－　Ⅰ.平行　Ⅱ.叶绿素和类胡萝卜素　Ⅲ.(细胞内过多的)O2　PGA(合理即可)　(3)抑制　利于植物体快速适应强光和弱光的环境变化 解析　本题结合强光下植物的自我保护机制进行命题，第(2)问从不同方面分析植物应对强光的机理，考查叶绿体内的代谢变化，这一角度非常新颖，很灵活地考查了光合作用的原理。 (1)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生的场所是叶绿体的类囊体薄膜。当光照强度增强时，光反应增强，产生的氧气、NADPH和ATP增多，暗反应中三碳化合物的还原(即②)过程需要光反应产生的NADPH和ATP参与。当光照强度增强时，此时限制光合速率的非生物因素不包括光照强度，而主要有温度、CO2浓度等。 (2)结合图1可知，当光照过强时，PSⅡ会产生大量的e－与O2结合，经一系列反应形成O、H2O2等活性氧物质。 Ⅰ.强光条件下叶绿体的变化分析如下： Ⅱ.此问从给出的关键信息入手分析： Ⅲ.此问结合图1可以清晰高效地解答： (3)第一空解答的关键是明确ABA的作用，然后结合图2的机理进行分析： 图2关键信息提取 信息转化并分析 ①ABA－受体与PP2C结合； ②SnRK2也会与PP2C结合； ③SnRK2活化(不与PP2C结合)后能够促进APX2基因的表达进而使H2O2变为H2O，缓解强光的影响 强光下脱落酸(ABA)对清除叶绿体中的H2O2起重要作用→ABA－受体与PP2C结合后，PP2C不会与SnRK2结合，则SnRK2会活化，据此可知PP2C的作用可能是抑制SnRK2的活化，从而影响APX2基因的表达 ABA发挥作用后，除正常降解外，还能形成糖基化的ABA－GE，当需要时ABA－GE又可快速水解释放出ABA，使得ABA含量维持动态平衡，利于该植物体快速适应强光和弱光的环境变化。 学科网（北京）股份有限公司 $