2027届高三生物人教版一轮复习课件光合作用的高考拓展

光合作用的高考拓展 化学渗透假说 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——链接高考 (2022·重庆卷·T23)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1)。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　 化学渗透假说——链接高考 (2022·重庆卷·T23)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1)。为探寻这种能量形式,他们开展了后续实验。 (2)在图1实验基础上进行图2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2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 光能还是来自膜内外的H+浓度差　 化学渗透假说——链接高考 (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3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_______。  　类囊体膜外的H+被转移到类囊体膜内,造成溶液pH升高　 　水　 化学渗透假说——链接高考 (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)。  　NADPH、 ATP和CO2　 　增加CO2的浓度和适当提高环境温度　 电子传递链与光合磷酸化 （1）PSII：进行水的光解，产生的电子经过电子传递链传递，最终介导NADPH的产生。 (2)质子利用电子传递过程中释放的能量通过主动运输从叶绿体基质转移到类囊体腔。 （3）类囊体腔的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，ATP合成酶利用质子顺浓度梯度流出来的能量合成ATP。 电子传递链与氧化磷酸化 思考：光合磷酸化的场所？氧化磷酸化的场所? 类囊体薄膜 线粒体内膜 氧化磷酸化——链接高考 细胞呼吸过程中的电子传递链 4.(2023·江苏卷·T19)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要,气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中的部分结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题: 氧化磷酸化——链接高考 (1)光照下,光驱动产生的NADPH主要出现在_______(从①~④中选填); NADPH可用于CO2固定产物的还原,其场所有_________(从①~④中选填)。 液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、___________________________ _______(填写2种)等。 (2)研究证实气孔运动需要ATP,产生ATP的场所有___________(从①~④中选 填)。保卫细胞中的糖分解为PEP,PEP再转化为___________进入线粒体,经过 TCA循环产生的___________最终通过电子传递链氧化产生ATP。  (3)蓝光可刺激气孔张开,其机理是蓝光激活质膜上的AHA,消耗ATP将H+泵 出膜外,形成跨膜的_____________,驱动细胞吸收K+等离子。  　④　 　①④　 　K+等无机盐离子、Mal等有 机酸　 　①②④　 　丙酮酸　 　NADH　 　H+浓度差　 氧化磷酸化——链接高考 (4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA,并进一步转化成Mal,使细胞内 水势下降(溶质浓度提高),导致保卫细胞_________,促进气孔张开。  (5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关,为了研究淀粉合成与细 胞质中ATP的关系,对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的 能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究,其大小的变化如图2,下列相关叙述合理的有 _____________。  A.淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP B.光照诱导WT气孔张开与叶绿体内淀粉的水解有关 C.光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用 D.长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉 　吸水　 　A、B、D　 光抑制和光保护 光抑制：当光能超过植物光合系统所能利用的量时，光合生物会启动自我保护机制，光合速率下降，这就是光抑制现象。光抑制主要发生于光系统II复合体（PSII） 激发态叶绿素；超氧阴离子；单线态氧等 光抑制和光保护 当光照过强,植物吸收的光能超过光合作用所能利用的能量时,引起光能转化效率下降的现象称为光抑制。光抑制主要发生在光系统Ⅱ(PSⅡ),PSⅡ能将水分解为O2和H+并释放电子。电子积累过多会产生活性氧使PSⅡ变性失活,导致光合速率下降。为研究铁氰化钾(一种电子受体)对微藻光抑制现象的作用,研究人员进行了相关实验,结果如图。下列说法错误的是 (　　) A 激发态叶绿素；超氧阴离子；单线态氧等 光抑制和光保护 A.PSⅡ分解水产生的H+和电子与NAD+结合形成暗反应所需的NADH B.光照强度在I1~I2对照组光合放氧速率不再上升与光能转化效率下降有关 C.在经光照强度I3处理的微藻中加入铁氰化钾后,光合放氧速率无法恢复正常 D.上述实验结果说明铁氰化钾可能通过接受电子降低PSⅡ受损来减轻微藻的光抑制 激发态叶绿素；超氧阴离子；单线态氧等 光呼吸 光呼吸是指绿色植物细胞在光照、高氧、低二氧化碳下发生的生化过程。光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。 Rubisco酶的催化方向方向取决于CO2/O2 光呼吸的不利影响是什么？ 光呼吸的正面意义是什么？ 光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低 产生的CO2用于光合作用，减少碳损失；消耗高光强产生过多的ATP和NADPH，保护光和结构 光呼吸 光呼吸是指绿色植物细胞在光照、高氧、低二氧化碳下发生的生化过程。光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。 Rubisco酶的催化方向方向取决于CO2/O2 比值增大，羧化反应增强，进行光合作用； 比值减小，加氧反应增强，进入C2途径。 怎么抑制光呼吸？ 提高CO2浓度 不利影响；消耗掉了C5； 光呼吸 (2025·海淀区模拟)光呼吸是植物利用光能,吸收O2并释放CO2的过程。 研究者将四种酶基因(GLO、CAT、GCL、TSR)导入水稻叶绿体,创造了一条新的 光呼吸代谢支路(GCGT支路),如图虚线所示。据图分析,下列推测错误的是(　　) A 不利影响；消耗掉了C5； 光呼吸 A.光呼吸时C5与O2的结合发生在线粒体内膜上 B.光呼吸可以将部分碳重新回收进入卡尔文循环 C.GCGT支路有利于减少H2O2对叶绿体的损害 D.GCGT支路可以降低光呼吸从而提高光合效率 不利影响；消耗掉了C5； CO2固定的途径——C3途径 3-磷酸甘油酸 核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP） CO2的固定 C3的还原 C3 途径是所有植物光合作用碳同化的基本途径 CO2直接进入叶肉细胞，在其叶绿体基质中，与RuBP(C5)的发生反应，直到RuBP(C5)再生结束，并合成蔗糖、淀粉等多种有机物，该循环称为C3途径(卡尔文循环)。该途径常见植物有大麦、小麦、大豆、菜豆、水稻、马铃薯等。 C4途径 1.叶肉细胞能进行什么反应？维管束鞘细胞的叶绿体能进行什么反应？ 2.生成C4的场所？卡尔文循环的场所？ 3.为什么热带（高温、高光强）的植物的光合作用（如玉米和甘蔗）会更倾向于采用C4途径进行光合作用呢？ 4.你认为C4植物会有光合午休的现象吗？ PEP羧化酶对CO2会有很高的亲和力，气孔关闭时，仍然能够利用极低浓度的CO2；玉米已经先通过C4途径把CO2储存起来i形成C4，气孔关闭时，C4分解产生CO2，用于光合作用，所以气孔关闭对玉米影响不大。 C4途径 1.叶肉细胞能进行什么反应？维管束鞘细胞的叶绿体能进行什么反应？ 2.生成C4的场所？卡尔文循环的场所？ 3.为什么热带（高温、高光强）的植物的光合作用（如玉米和甘蔗）会更倾向于采用C4途径进行光合作用呢？ 4.你认为C4植物会有光合午休的现象吗？ 叶肉细胞进行光反应；合成C4化合物 维管束鞘细胞的叶绿体能进行暗反应 细胞质基质 叶绿体基质 C4途径是植物对于高温、强光、干旱环境的进化适应，能够极大提升植物在恶劣环境下的光合效率和水分利用效率 没有；PEP羧化酶对CO2有很高的亲和力，气孔关闭时，仍然能够利用极低浓度的CO2 PEP羧化酶对CO2会有很高的亲和力，气孔关闭时，仍然能够利用极低浓度的CO2；玉米已经先通过C4途径把CO2储存起来i形成C4，气孔关闭时，C4分解产生CO2，用于光合作用，所以气孔关闭对玉米影响不大。 C4途径 1.(C4途径)(2025·鹤壁模拟)甘蔗、玉米等一些植物的叶片具有特殊的结构,其叶肉细 胞中的叶绿体有基粒,而维管束鞘细胞中的叶绿体不含基粒。维管束鞘细胞周围的 叶肉细胞可以利用PEP羧化酶固定较低浓度的CO2,并转移到维管束鞘细胞中释放,参 与光合作用的暗反应,其主要过程如图所示。请结合这些内容判断,下列说法中错误 的是 (　　) A.维管束鞘细胞的叶绿体不能进行光反应,但能进 行暗反应 B.维管束鞘细胞中暗反应过程不需要ATP和NADPH C.PEP羧化酶对环境中较低浓度的CO2具有富集作用 D.甘蔗、玉米等植物特殊的结构和功能,使其更适应高温、干旱环境 B PEP羧化酶对CO2会有很高的亲和力，气孔关闭时，仍然能够利用极低浓度的CO2；玉米已经先通过C4途径把CO2储存起来i形成C4，气孔关闭时，C4分解产生CO2，用于光合作用，所以气孔关闭对玉米影响不大。 CAM途径 1.CAM途径的植物夜晚发生了什么生理过程？白天发生了什么生理过程？ 2.夜晚液泡pH变化？白天液泡pH变化？ 3.黑夜植物能进行卡尔文循环吗？ 4.白天，植物进行光合作用CO2来源？ 5.白天，降低大气CO2浓度，植物的光合作用怎么变化？ ▲C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 CAM途径 1.CAM途径的植物夜晚发生了什么生理过程？白天发生了什么生理过程？ 2.夜晚液泡pH变化？白天液泡pH变化？ 3.黑夜植物能进行卡尔文循环吗？ 4.白天，植物进行光合作用CO2来源？ 5.白天，降低大气CO2浓度，植物的光合作用怎么变化？ 在夜间,大气中CO2从气孔进入,被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化,与PEP结合形成草酰乙酸(OAA),再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸,储存于液泡中。 在白天,苹果酸从液泡中释放出来,经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸,CO2产生后用于卡尔文循环。 夜晚pH减小；白天pH增大 不能 苹果酸脱羧产生CO2；细胞呼吸 基本没有影响 CAM途径 (2025·黄冈模拟)景天科植物的叶子有一个很特殊的CO2固定方式:夜晚气孔开放, 吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中的苹果酸经脱羧作用 释放CO2用于光合作用,其部分代谢途径如图所示。下列分析正确的是 (　　) A.如果白天适当提高CO2浓度,景天科植物的光合作用 速率将随之提高 B.由景天科植物特殊的CO2固定方式推测其可能生活 在高温、干旱地区 C.白天景天科植物叶肉细胞内苹果酸的含量和葡萄糖的含量可能呈正相关 D.景天科植物参与卡尔文循环的CO2仅来源于苹果酸的分解 B C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方法的比较 蓝细菌的CO2浓缩机制 其核心是将Rubisco酶和碳酸酐酶包裹在半透性外壳中，选择性吸收HCO3-并转化为高浓度的CO2，同时阻止O2进入和CO2逸出，从而提高Rubisco酶的催化效率。 蓝细菌的CO2浓缩机制 (2025·齐齐哈尔模拟)羧酶体是一种类似细胞器的结构,广泛存在于蓝细菌中。它的外壳是由蛋白质组成的正面体结构,内部主要含有Rubisco(羧化酶)、碳酸酐酶。位于光合片层(具有吸收光能的作用)内部的羧酶体结构与功能如图所示(注:→表示促进,表示抑制;3-PGA表示三碳化合物)。下列相关叙述错误的是(　　) A.蓝细菌的光合片层上分布有捕获光能的叶绿素 B.羧酶体壳蛋白允许碳酸盐透过,也可有效阻止CO2逸出 C.羧酶体中主要发生的生化反应是CO2的固定和C3的还原 D.羧酶体能实现CO2的浓缩,从而提高Rubisco周围的CO2浓度 C $