第3单元 微专题4 电子传递链、化学渗透假说-【衡中学案】2027年高考生物一轮总复习学案（人教版）单选

(4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种 植，产量可能更具优势，判断的依据是 35 2000 '30E 株系 株系21600 25 三201 -w 200 800 5 光照度 400 6 10121416 18 时刻 图2 微专题四 电子传道 专1题|整|合 1.光合作用和有氧呼吸的结构基础一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。 F(头部) 088 H F(尾部) H'H ATP合成酶分子结构 2.光合磷酸化和氧化磷酸化 电子传递链和光合磷酸化 光能 光能 光系统爪 D光系统IV@NAD NADPH P -所、 大则体膜 ① 7类囊 1/202 ⑩ ①① 」体腔 发生在叶绿体的类囊体薄膜 都通过ATP合成酶 上；需要光；电子供体是H0 把ADP磷酸化为 电子受体是NADP ATP。电子传递过 过程 不同点相同点→ 程中所形成的H梯 度作为动力，在ATP 发生在线粒体的内膜上： 合成酶的作用下， 不需要光；电子供体是 催化ADP磷酸化成 NADH,电子受体是O, ATP 电子传递链和氧化磷酸化 H.HH. H放大 Cyte H 哪 N EN H ATP合成酶 ADP+PIY ATP NADH NAD'+H' 2H+1/202H20 H 一电子传递链 ←ATP合成→ 50 0 株 30 ; 株系2 20 10 0 10 200 CO,浓度/（μmol·mo) 图3 温馨提示：复习至此，请完成练案[13 链、化学渗透假说 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 (类囊体腔)；②线粒体内膜（类囊体膜）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 类囊体腔 线 叶 粒 线粒体 体 电子传递锭 类囊体膜 内膜 体 结 构 线粒体 叶绿体 构 基质 基质 ADP+Pi ATP 海H高浓度 H]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 0 充分平衡 击 PH=4 类囊体 ADP+Pi 4 无光条 件放置 类囊体薄膜内 外的nH都为4 PH=4 nH=4 -4 H-4. 贾格道夫实验表明：类囊体膜内外存在H+浓度差是 类囊体合成ATP的直接动力。 对点落实 1.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 叶绿体 H M暗反应： 基质（低H) NADP 3光H Z光H-NADPH爪 合成： 核酸 代谢 D 题 RSESSSCS e YSCSCSCSKS5 ooooo H2002+HH H H H H 类囊体腔（高H+) A.水光解产生的O,若被有氧呼吸利用，最少要穿 过4层膜 B.NADP+与电子(eˉ)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(eˉ)的有序传递是完成光能转换的重要 环节 2.(2022·重庆卷)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。 加入ADP和Pi 遮 光 ATP 类囊体悬液 类囊体悬液 光照条件 黑暗条件 图I 平衡后的类囊体 加入ADP和Pi 转移 遮 类囊体悬波 pH=8 ATP pH=4 类囊体悬液 光照条件光照条件 黑暗条件 图Ⅱ (1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的糖 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 (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」 暗 光 分钟 光/暗处理时悬液pH变化 图Ⅲ (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2点)。 (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 089 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： 3H+ ADP+Pi ATP NADP++H* NADPH 2H* 光2 CF Cytbf PS 类囊 CF 体膜 2H PC) ATP合成酶 类囊体腔 2H002+4H (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CF。-CF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)：4.(1)基质ATP、NADPH(2)植株S保卫细胞中G酶表达量提 微专题四电子传递链、化学渗透假说 高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从 而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物对点落实 保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，碳反应速率：1.AO2在叶绿体的类囊体薄膜产生，在线粒体内膜被利用，故 加快(3)减小小(4)实验思路：以野生型植株W为参照， 叶绿体产生的O,被线粒体利用至少需要穿过叶绿体的3层膜 构建G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建G酶表 (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， 达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条 共5层生物膜，A错误；据图分析，NADP+与eˉ和H结合形成 件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率 NADPH,B正确：根据图中的信息，光反应产生的ATP可用于暗 预期结果：植株T净光合速率小于植株W,植株S净光合速率 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 大于植株W 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 解析：(1)叶绿体中R酶催化CO,固定，二氧化碳固定属于暗反 维持高浓度的日，H+由类囊体腔顺浓度梯度运输至叶绿体基 应过程，暗反应发生在叶绿体基质中。产物C,在光反应生成的 质，驱动ATP的合成，电子有序传递保证了ATP和NADPH的 ATP和NADPH的作用下合成糖类等有机物，其中ATP可以提 合成，是完成光能转换的重要环节，D正确 供能量，NADPH作为还原剂并提供能量。 2.（1)保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂低温(2)图 (2)结合图示和题干信息分析，相同光照条件下植株S保卫细 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 胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化 是来自光能还是来自类囊体膜内外H浓度差(3)类囊体膜 外H被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高水(4)NADPH 碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞 ATP和CO,增加CO,的浓度和适当提高环境温度 的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸 解析：(1)制备类囊体时，其提取液中需要添加适宜浓度的蔗 收加快，碳反应速率加快，从而使得植株S叶片的净光合速率高 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 于植株W。 完整。提取液应该保持低温以降低蛋白酶的活性，避免膜蛋白 (3)叶绿体中R酶既能催化CO2国定，也能催化C与O2反应 被降解。 CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点，保持环境中CO, (2)从图Ⅱ实验中可知，在光照条件下，将处于pH=4的类囊体 浓度不变。当02浓度从21%升高到40%时，二氧化碳竞争R 转移到pH=8的锥形瓶中，再在遮光的条件下加入ADP和P, 酶的能力减弱，碳反应速率减小，因此植株S的净光合速率减 也产生了ATP,但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊 小。相较于植株W,植株S在相同条件下气孔开度相对较大， 体膜内外的H浓度差，因为图Ⅱ实验是在光照条件下对类囊 有利于二氧化碳的吸收，因此植株S的净光合速率变化幅度 体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自类囊体膜 较小。 内外H+浓度差。 (4)为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，以野生型 (3)对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，悬液的p 植株W为参照，构建G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株 在光照处理时升高，推测可能是类囊体膜外日被转移到类囊 S,还需要补充的一个实验组是构建G酶表达量仅在保卫细胞 体膜内，造成溶液pH升高。类囊体膜内外的H浓度差是通过 中减少的植株（假设为T),实验思路是以野生型植株W为参 光合电子传递和H转运形成的，光反应过程中，水的分解伴随 照，构建G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S和构建G酶 着电子的传递，故电子的最终来源物质是水。 表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜 (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 条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。 件下持续生产，则需要提供光反应产生的物质NADPH和ATP, 根据上述分析，G酶有利于光合作用的进行，因此预期结果是植 以及暗反应的原料C0,。生产中发现即使增加光照强度，产量 株T净光合速率小于植株W,植株S净光合速率大于植株W。 也不再增加，说明暗反应已经达到最大速率，增加CO2的浓度 5.(1)C02的固定(2)细胞质基质线粒体基质(3)光呼吸 和适当提高环境温度增加酶的活性，可有效提高光合效率。 细胞呼吸与WT相比，随着光照的增强，改变光呼吸的转基因 !3.(1)类囊体薄膜02、H、电子(eˉ)H0(2)转运H、催 株系1和2的光呼吸增长较慢，从而使其净光合速率增长较快 化ATP合成(3)在黑暗的条件下，在低pH缓冲液(pH=4)中 不能总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率+光呼吸 保育叶绿体一段时间，使类囊体腔的pH降低，加入ADP和P, 速率，由题图3中的数据无法获得株系1的细胞呼吸速率和光 并将叶绿体培养液的pH升高(pH=8),检测有无ATP生成 呼吸速率，因此不能计算出株系1的总光合速率(4)相同光 热点拓展二光呼吸、C4植物、 照强度或C02浓度下，株系1的净光合速率比株系2和WT的 CAM植物等特殊代谢类型 更高 突破训练 解析：(1)题图1中反应①是CO2和C5在酶的作用下形成C3, 1.(1)基质光照停止，产生的ATP、NADPH减少，暗反应C,和 此反应是发生在叶绿体基质中的CO,的固定过程。 C02结合减少，C,与02结合增加，产生的CO2增多（2)低 (2)以葡萄糖为反应物的有氧呼吸会在第一阶段产生少量的 喷施SoS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸（及呼吸 NADH,第二阶段产生大量的NADH,有氧呼吸第一阶段的场所 作用)释放的CO,减少，即叶片的CO2吸收量增加、释放量减 是细胞质基质，第二阶段的场所是线粒体基质。 少。此时，在更低的光照强度下，两者即可相等(3)100~300 (3)题图2中植物光合作用C0,的来源除了有外界环境外，还 解析：(1)光合作用过程中CO2与C,结合发生在叶绿体基质 可来自细胞呼吸和光呼吸。7一10时株系1和2与WT净光合 中，根据光呼吸的概念，叶肉细胞中O2与C02竞争性结合C, 速率逐渐产生差异，原因是与WT相比，随着光照的增强，改变 所以光呼吸中C5与O2结合的反应应该发生在叶绿体基质中。 光呼吸的转基因株系1和2的光呼吸增长较慢，从而使其净光 正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片中光反应停止， 合速率增长较快。总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率 产生的ATP、NADPH减少，使暗反应减弱，暗反应中CO2与C5 +光呼吸速率，由题图3中的数据无法获得株系1的细胞呼吸 结合减弱，则C5与O2结合增加，C02释放量增加。 速率和光呼吸速率，因此不能计算出株系1的总光合速率。 (2)据表可知，与未喷施SoBS溶液相比，喷施100mg/L SoBS溶 (4)据题图2和题图3可知，相同光照强度或C02浓度下，株系 液的水稻叶片光合作用强度增大即光合作用固定的C02增加 1的净光合速率比株系2和WT的更高，因此其积累的有机物 而光呼吸强度减小即光呼吸释放的CO2减少，再结合题干中 更多，产量可能更具优势。 S0BS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计，所以喷施 524