第11講細(xì)胞代謝綜合分析（課件）-高考生物一輪復(fù)習(xí)（新教材新高考）

YOURLOGO第十一講：細(xì)胞代謝的綜合分析1．運(yùn)用“變量”思維解析與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。2．細(xì)胞呼吸過程的深入探究。3．細(xì)胞代謝中的原因分析。4．二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈。5.C3植物、C4植物和CAM植物?？键c(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析運(yùn)用“變量”思維解析與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本專題知識難度較低、基礎(chǔ)性強(qiáng)?？疾閷W(xué)生對細(xì)胞整體性的認(rèn)識,或結(jié)合一些情景信息或表格信息設(shè)置題目，考查學(xué)生的應(yīng)變能力、獲取信息和綜合分析能力。細(xì)胞呼吸過程的深入探究2022,山東，選擇2021，福建，非選C3植物、C4植物和CAM植物2022，全國甲，非選二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈。2021，重慶，選擇2021，山東，選擇運(yùn)用“變量”思維解析與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)細(xì)胞呼吸過程的深入探究細(xì)胞代謝中的原因分析二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈運(yùn)用“變量”思維解析與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考點(diǎn)一1.變量類型

一.運(yùn)用“變量”思維解析與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【考點(diǎn)講解】2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的三大基本原則

3.對照實(shí)驗(yàn)的類型及實(shí)驗(yàn)組、對照組的確認(rèn)

空白對照對照組為自然狀態(tài)下不做處理的對象組,實(shí)驗(yàn)組為施加實(shí)驗(yàn)變量處理的對象組自身對照實(shí)驗(yàn)處理前的對象組為對照組,實(shí)驗(yàn)處理后的對象組為實(shí)驗(yàn)組相互對照不單設(shè)對照組,而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互對照。如“影響酶活性的條件”的實(shí)驗(yàn)中,探究溫度對酶活性的影響時(shí),要用熱水、正常溫度的水、冰水三個(gè)實(shí)驗(yàn)組來探究溫度對酶活性的影響,進(jìn)行相互對照,以得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論條件對照即給對象施加某種實(shí)驗(yàn)處理,雖不是檢驗(yàn)假設(shè)需要的,但更能充分說明實(shí)驗(yàn)變量的對照。例如,在用動物激素飼喂小動物的實(shí)驗(yàn)方案中,飼喂甲狀腺激素的為實(shí)驗(yàn)組;飼喂甲狀腺抑制劑的是條件對照組;不飼喂藥劑的是空白對照組4.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)策略

一.運(yùn)用“變量”思維解析與酶有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【考點(diǎn)講解】1.下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的敘述,正確的是(

)A.實(shí)驗(yàn)材料的數(shù)量、溫度和時(shí)間都可能是實(shí)驗(yàn)的變量B.各種實(shí)驗(yàn)都必須單獨(dú)設(shè)置對照組,確保單一變量C.數(shù)據(jù)測量時(shí)只要認(rèn)真準(zhǔn)確記錄,無需多次測量求平均值D.探究實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)結(jié)果總是與提出的假設(shè)一致A解析:變量即實(shí)驗(yàn)過程中可以變化的因素,實(shí)驗(yàn)材料的數(shù)量、溫度和時(shí)間都可能是實(shí)驗(yàn)的變量,A項(xiàng)正確;探究實(shí)驗(yàn)一般都需要設(shè)置對照組,但也可能均為實(shí)驗(yàn)組,各組之間形成相互對照,B項(xiàng)錯(cuò)誤;進(jìn)行數(shù)據(jù)測量時(shí),為了減少誤差,需多次測量求平均值,C項(xiàng)錯(cuò)誤;探究實(shí)驗(yàn)中,可能出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與假設(shè)矛盾,可能是假設(shè)不正確,那么就需要進(jìn)一步查找資料,重新作出假設(shè),也可能是實(shí)驗(yàn)過程中的某一環(huán)節(jié)出了問題,那么就需要重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn),D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.如表是某研究性學(xué)習(xí)小組利用豬肝研磨液設(shè)計(jì)的“探究pH對過氧化氫酶的影響”的實(shí)驗(yàn)思路,下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)思路的敘述,錯(cuò)誤的是(

)操作步驟操作方法試管甲試管乙1加體積分?jǐn)?shù)為3%的H2O2

溶液2mL2mL2加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸溶液1mL—3加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液—1mL4加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的豬肝研磨液2滴2滴5觀察相同時(shí)間內(nèi)試管中產(chǎn)生的氣泡數(shù)量

A.將操作步驟1、4互換,可使實(shí)驗(yàn)思路更科學(xué)合理B.應(yīng)增設(shè)丙組對照,其處理是2mL體積分?jǐn)?shù)為3%的H2O2溶液+1mLH2O+2滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的豬肝研磨液C.步驟5的操作方法可改為“記錄試管內(nèi)停止產(chǎn)生氣泡所需的時(shí)間”D.將實(shí)驗(yàn)自變量替換成“溫度”可用來探究溫度對過氧化氫酶的影響答案:D解析:H2O2

在加熱的條件下易分解,因此探究溫度對酶活性的影響時(shí)底物不宜用H2O2,D項(xiàng)錯(cuò)誤。細(xì)胞呼吸過程的深入探究考點(diǎn)二1.丙酮酸氧化分解產(chǎn)生CO2的整個(gè)過程是一個(gè)由多種有機(jī)酸參與的“環(huán)狀”途徑。2.根據(jù)各種有機(jī)酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),推測該過程的哪些環(huán)節(jié)有CO2生成。

丙酮酸變成C2化合物的時(shí)候產(chǎn)生1分子CO2,C6化合物轉(zhuǎn)化為C5化合物產(chǎn)生1分子CO2,C5化合物轉(zhuǎn)化為C4化合物產(chǎn)生1分子CO2一.細(xì)胞呼吸過程的深入探究【考點(diǎn)講解】1.心肌細(xì)胞中葡萄糖氧化分解產(chǎn)生的NADH不能穿過線粒體膜,NADH與草酰乙酸反應(yīng)生成NAD+和蘋果酸,蘋果酸可以穿過線粒體膜,并與線粒體基質(zhì)中的NAD+反應(yīng)重新產(chǎn)生NADH。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.葡萄糖氧化分解過程有能量釋放B.線粒體基質(zhì)中NADH都來自葡萄糖的氧化分解C.丙酮酸可以進(jìn)入線粒體基質(zhì)可在線粒體內(nèi)膜上被消耗答案:B解析:葡萄糖氧化分解過程有能量釋放,且釋放的能量大部分以熱能的形式散失,少部分儲存在ATP中,A項(xiàng)正確;線粒體基質(zhì)中NADH來自葡萄糖和水,B項(xiàng)錯(cuò)誤;丙酮酸可以進(jìn)入線粒體基質(zhì)進(jìn)一步氧化分解,C項(xiàng)正確;NADH可在線粒體內(nèi)膜上與氧氣結(jié)合形成水,D項(xiàng)正確。3.[H]在線粒體內(nèi)膜上繼續(xù)氧化并釋放大量能量糖酵解和丙酮酸氧化分解生成CO2的過程都只能產(chǎn)生少量ATP,有氧呼吸中大量ATP是伴隨O2對[H]的氧化生成的,這是一個(gè)怎樣的過程呢?20世紀(jì)60年代,米切爾(Peter

Mitchell,1920—1992)在研究細(xì)菌的跨膜質(zhì)子運(yùn)輸過程中獲得靈感,提出[H]氧化過程中釋放的能量會用于將線粒體基質(zhì)中的H+泵到線粒體內(nèi)膜和外膜的間隙中,H+再沿著一種特殊的酶流回線粒體基質(zhì),推動該酶催化ATP的合成。之后,科學(xué)家檢測到線粒體內(nèi)膜外側(cè)的膜電位明顯高于內(nèi)側(cè)。當(dāng)將提取自線粒體內(nèi)膜的蛋白質(zhì)A嵌到人工脂質(zhì)體上,人為控制脂質(zhì)體膜內(nèi)、外兩側(cè)形成H+濃度梯度時(shí),脂質(zhì)體所在溶液中的ADP和Pi轉(zhuǎn)化成了ATP。一.細(xì)胞呼吸過程的深入探究【考點(diǎn)講解】3.[H]在線粒體內(nèi)膜上繼續(xù)氧化并釋放大量能量一.細(xì)胞呼吸過程的深入探究【考點(diǎn)講解】(1)[H]氧化過程中釋放的電子和H+的最終受體是

。

提示:O2(2)線粒體內(nèi)膜在生成ATP的過程中起的作用是

。

提示:線粒體內(nèi)膜上通過呼吸鏈進(jìn)行電子傳遞使[H]脫下H+進(jìn)入到內(nèi)膜外的腔中,造成內(nèi)膜內(nèi)外的質(zhì)子濃度差。線粒體內(nèi)膜上的這些特殊蛋白質(zhì)則利用電子給予的能量將線粒體基質(zhì)中的H+泵入內(nèi)膜和外膜的間隙中,構(gòu)建了跨內(nèi)膜的H+濃度梯度(質(zhì)子濃度差)(3)資料中的蛋白質(zhì)A對應(yīng)米切爾假說中的

。

提示:ATP合成酶3.[H]在線粒體內(nèi)膜上繼續(xù)氧化并釋放大量能量一.細(xì)胞呼吸過程的深入探究【考點(diǎn)講解】2.在酵母菌線粒體內(nèi),呼吸鏈由一系列按特定順序排列的結(jié)合蛋白質(zhì)組成。鏈中每個(gè)成員,從前面的成員接受氫或電子,又傳遞給下一個(gè)成員,最后傳遞給氧。在電子傳遞的過程中,逐步釋放自由能,同時(shí)將其中部分能量,通過氧化磷酸化作用貯存在ATP分子中,具體過程如圖。下列說法錯(cuò)誤的是(

)+通過Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的運(yùn)輸會導(dǎo)致線粒體基質(zhì)的pH升高1是載體蛋白,在線粒體內(nèi)膜上只起運(yùn)輸作用C.在硝化細(xì)菌中,也有與酵母菌類似的電子傳遞系統(tǒng)D.在分解脂肪時(shí),通過該電子傳遞鏈消耗的氧將增加B答案:B解析:H+通過Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的運(yùn)輸會導(dǎo)致線粒體基質(zhì)的H+減少從而使pH升高,A項(xiàng)正確;F1在線粒體內(nèi)膜上既可充當(dāng)載體蛋白起運(yùn)輸作用,還可以充當(dāng)酶來催化ATP的合成,B項(xiàng)錯(cuò)誤;硝化細(xì)菌也進(jìn)行有氧呼吸,故也有與酵母菌類似的電子傳遞系統(tǒng),C項(xiàng)正確;在分解脂肪時(shí),由于脂肪的H含量比糖類高,故通過該電子傳遞鏈消耗的氧將增加,D項(xiàng)正確。細(xì)胞代謝中的原因分析考點(diǎn)三例1.(2021·全國甲，29)細(xì)胞外的K＋可以通過載體蛋白逆濃度梯度進(jìn)入植物的根細(xì)胞。在有呼吸抑制劑的條件下，根細(xì)胞對K＋的吸收速率降低，原因是__________________________________________________________________________________________________________________。

細(xì)胞逆濃度梯度吸收K＋是主動運(yùn)輸過程，需要消耗能量，呼吸抑制劑會影響細(xì)胞呼吸，使細(xì)胞主動運(yùn)輸因供能不足而速率降低三.細(xì)胞代謝中的原因分析【考點(diǎn)講解】1.高考題舉例例2.(2021·全國甲，30)某研究人員使用放射性同位素32P標(biāo)記的脫氧腺苷三磷酸(dATP，dA－Pα～Pβ～Pγ，)等材料制備了DNA片段甲(單鏈)。該研究人員在制備32P標(biāo)記的DNA片段甲時(shí)，所用dATP的α位磷酸基團(tuán)中的磷必須是32P，原因是_____________________________________________________________________________。dATP脫去β、γ位上的兩個(gè)磷酸基團(tuán)后，則為腺嘌呤脫氧核苷酸，是合成DNA的原料之一三.細(xì)胞代謝中的原因分析【考點(diǎn)講解】1.高考題舉例此類題目屬于非選擇題中的“科學(xué)思維”的特征設(shè)問，此類題目在語言表達(dá)題型中所占比例很高，其設(shè)問方式一般有以下幾種：“……合理的解釋是________”“……判斷的依據(jù)是________”“……其原因是______________”“……其機(jī)理是________”等。這些試題旨在考查考生在新情境條件下對知識體系的掌握程度，也是對《高考評價(jià)體系》中的關(guān)鍵能力和學(xué)科素養(yǎng)進(jìn)行考查，是真正素質(zhì)考查的體現(xiàn)。三.細(xì)胞代謝中的原因分析【考點(diǎn)講解】2.方法突破（1）原因類試題的類型①解釋已知條件與結(jié)果之間的邏輯關(guān)系，該類試題一般已知某一特定外界條件的改變，然后要求考生回答某一生理過程發(fā)生什么樣的改變，最后要求考生回答該生理過程發(fā)生改變的原因。例，(2019·全國Ⅰ，29)與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會__________，出現(xiàn)這種變化的主要原因是__________________________________________。三.細(xì)胞代謝中的原因分析【考點(diǎn)講解】2.方法突破②沒有對應(yīng)的外界條件，要求考生直接解釋某一生理現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。例，(2020·全國Ⅰ，30)農(nóng)田施肥的同時(shí)，往往需要適當(dāng)澆水，此時(shí)澆水的原因是_____________________________(答出1點(diǎn)即可)。第一類原因類試題所占比重更大，分值也更大，難度也更高，考生往往不知道如何組織文字，很難把要點(diǎn)答全，也會因?yàn)榇鸢覆粶?zhǔn)確、不規(guī)范而失分。三.細(xì)胞代謝中的原因分析【考點(diǎn)講解】2.方法突破（1）原因類試題的類型（2）解題策略①解釋已知條件與結(jié)果之間邏輯關(guān)系——因果橋法分析高考題中長句描述題的標(biāo)準(zhǔn)答案就會發(fā)現(xiàn)，其實(shí)答案用詞的出處一般有兩個(gè)：一是命題者在描述題干時(shí)的信息，二就是教材中的重要概念、原理等。三.細(xì)胞代謝中的原因分析【考點(diǎn)講解】2.方法突破

(2017·全國Ⅰ，30)植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)是指由于CO2的限制，光合速率與呼吸速率相等時(shí)環(huán)境中的CO2濃度，已知甲種植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)大于乙種植物的，回答下列問題：(1)將正常生長的甲、乙兩種植物放置在同一密閉小室中，適宜條件下照光培養(yǎng)，培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)兩種植物的光合速率都降低，原因是____________________________________________________________________________。答案：植物在光下進(jìn)行光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用釋放CO2的量，使密閉小室中CO2濃度降低，光合速率也隨之降低(2)若將甲種植物密閉在無O2、但其他條件適宜的小室中，照光培養(yǎng)一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)植物的有氧呼吸增加，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：甲種植物在光下進(jìn)行光合作用釋放O2，使密閉小室中O2增加，而O2與有機(jī)物分解產(chǎn)生的[H]發(fā)生作用形成水是有氧呼吸的一個(gè)環(huán)節(jié)，所以當(dāng)O2增多時(shí)，有氧呼吸增加(2018·全國Ⅰ，30)甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化趨勢如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時(shí)，如果種植密度過大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是___，判斷的依據(jù)是___________________________________。答案：甲光照強(qiáng)度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大，種植密度過大，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大②從分子和分母兩方面分析比例變化(2019·全國Ⅰ，37)已知一種有機(jī)物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解，會造成環(huán)境污染。某小組用三種培養(yǎng)基篩選土壤中能高效降解X的細(xì)菌(目標(biāo)菌)。Ⅰ號培養(yǎng)基：在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中加入X(5g/L)。Ⅱ號培養(yǎng)基：氯化鈉(5g/L)，硝酸銨(3g/L)，其他無機(jī)鹽(適量)，X(15g/L)。Ⅲ號培養(yǎng)基：氯化鈉(5g/L)，硝酸銨(3g/L)，其他無機(jī)鹽(適量)，X(45g/L)。三.細(xì)胞代謝中的原因分析【考點(diǎn)講解】2.方法突破回答下列問題：若將土壤懸浮液接種在Ⅱ號液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一段時(shí)間后，不能降解X的細(xì)菌比例會______，其原因是__________________________________________________________________________________。答案：下降不能降解X的細(xì)菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的細(xì)菌能夠增殖三.細(xì)胞代謝中的原因分析【考點(diǎn)講解】2.方法突破③從來源和去路兩方面分析物質(zhì)含量變化(2020·山東，24)植食性線蟲主要危害植物根系，研究表明，長期施用有機(jī)肥后土壤中植食性線蟲的數(shù)量減少，依據(jù)圖中信息分析，主要原因是_________________________________________。答案：長期施用有機(jī)肥后腐生細(xì)菌增加使食細(xì)菌線蟲增加，引起捕食性線蟲增加，植食性線蟲因被大量捕食而減少，減少量多于其因植物根系增長而增加的量三.細(xì)胞代謝中的原因分析【考點(diǎn)講解】2.方法突破④要從正面回答而不要從反面回答(2017·全國Ⅰ，37)為了篩選可分解尿素的細(xì)菌，在配制培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)選擇_____(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作為氮源，不選擇其他兩組的原因是________________________________________。答案：尿素其他兩組都含有NH4NO3，能分解尿素的細(xì)菌和不能分解尿素的細(xì)菌都能利用NH4NO3，不能起到篩選作用三.細(xì)胞代謝中的原因分析【考點(diǎn)講解】2.方法突破解析：為了篩選可分解尿素的細(xì)菌，培養(yǎng)基中應(yīng)該以尿素作為唯一氮源。不選擇其他兩組的原因不能從反面回答，如“培養(yǎng)基中應(yīng)該以尿素作為唯一氮源”，而應(yīng)該從正面回答選擇其他兩組帶來的負(fù)面影響，即“因?yàn)槠渌麅山M都含有NH4NO3

，導(dǎo)致能分解尿素的細(xì)菌和不能分解尿素的細(xì)菌都能利用NH4NO3

，所以不能起到篩選作用”。三.細(xì)胞代謝中的原因分析【考點(diǎn)講解】2.方法突破⑤既要解釋前者又要解釋后者

(2019·全國Ⅰ，38)目前在PCR反應(yīng)中使用Taq酶而不使用大腸桿菌DNA聚合酶的主要原因是________________________________________。答案：Taq酶熱穩(wěn)定性高，而大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會失活解析：部分考生只回答了使用酶的原因“Taq酶熱穩(wěn)定性高”，而沒有回答不使用大腸桿菌DNA聚合酶的原因“大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會失活”。當(dāng)解釋“不是……而是……”“只能……而不能……”“用……而不用……”等原因時(shí)，既要解釋前者又要解釋后者。三.細(xì)胞代謝中的原因分析【考點(diǎn)講解】2.方法突破(2018·全國Ⅱ，30)為了研究某種樹木樹冠上下層葉片光合作用的特性，某同學(xué)選取來自樹冠不同層的A、B兩種葉片，分別測定其凈光合速率，結(jié)果如圖所示。據(jù)圖回答問題：從圖可知，A葉片是樹冠_____(填“上層”或“下層”)的葉片，判斷依據(jù)是____________________________________________________。下層A葉片的凈光合速率達(dá)到最大時(shí)所需的光照強(qiáng)度低于B葉片(2018·全國Ⅲ，29)植物的葉面積與產(chǎn)量關(guān)系密切。葉面積系數(shù)(單位土地面積上的葉面積總和)與植物群體光合速率、呼吸速率及干物質(zhì)積累速率之間的關(guān)系如圖所示。由圖可知：當(dāng)葉面積系數(shù)小于a時(shí)，隨葉面積系數(shù)增加，群體光合速率和干物質(zhì)積累速率均_____。當(dāng)葉面積系數(shù)超過b時(shí)，群體干物質(zhì)積累速率降低，其原因是______________________________________________________________________。增加

群體光合速率不變，但群體呼吸速率仍在增加，故群體干物質(zhì)積累速率降低二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈考點(diǎn)四1.光系統(tǒng)及電子傳遞鏈光系統(tǒng)是由蛋白質(zhì)和葉綠素等光合色素組成的復(fù)合物,具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的作用,包括光系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)和光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)。

注:圖中虛線表示該生理過程中電子(e-)的傳遞過程。(1)光系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)行水的光解,產(chǎn)生O2和H+和自由電子(e-),光系統(tǒng)Ⅰ主要介導(dǎo)NADPH的產(chǎn)生。四.二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈【考點(diǎn)講解】(2)電子(e-)經(jīng)過電子傳遞鏈:質(zhì)體醌→細(xì)胞色素b6f復(fù)合體→質(zhì)體藍(lán)素→光系統(tǒng)Ⅰ→鐵氧還蛋白→NADPH。(3)電子傳遞過程是高電勢到低電勢(光系統(tǒng)Ⅱ和Ⅰ中的電子傳遞由于光能的作用,從而逆電勢傳遞,這是一個(gè)吸能的過程),因此,電子傳遞過程中釋放能量,質(zhì)體醌利用這部分能量將質(zhì)子(H+)逆濃度從類囊體的基質(zhì)側(cè)泵入囊腔側(cè),從而建立了質(zhì)子濃度(電化學(xué))梯度。當(dāng)然,光系統(tǒng)Ⅱ在類囊體的囊腔側(cè)進(jìn)行的水的光解產(chǎn)生質(zhì)子(H+)以及在類囊體的基質(zhì)側(cè)H+和NADP+形成NADPH的過程,為建立質(zhì)子濃度(電化學(xué))梯度也有所貢獻(xiàn)。(4)類囊體膜對質(zhì)子是高度不通透的,因此,類囊體內(nèi)的高濃度質(zhì)子只能通過ATP合成酶順濃度梯度流出,而ATP合成酶利用質(zhì)子順濃度流出的能量來合成ATP。四.二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈【考點(diǎn)講解】(1)PSⅠ和PSⅡ鑲嵌在葉綠體的___________________上,含有的光合色素主要包括__________________________兩大類,這些色素的主要功能有_________________________。(2)圖示過程中,PSⅡ和PSⅠ以串聯(lián)的方式協(xié)同完成電子由________(物質(zhì))釋放、最終傳遞給_____________(物質(zhì))生成NADPH的過程。(3)光照的驅(qū)動既促使水分解產(chǎn)生H+,又伴隨著電子的傳遞通過PQ將葉綠體基質(zhì)中的H+

__________________________________,同時(shí)還在形成NADPH的過程中_____________葉綠體基質(zhì)中部分H+,造成膜內(nèi)外的H+產(chǎn)生了濃度差。請結(jié)合圖示信息分析,跨膜的H+濃度差在光合作用中的作用是_________________________________________________。

類囊體(薄)膜

葉綠素和類胡蘿卜素

吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能

水

NADP+轉(zhuǎn)運(yùn)至類囊體膜內(nèi)(類囊體腔內(nèi))消耗

為光反應(yīng)中ATP的合成過程提供能量

四.二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈【考點(diǎn)講解】(4)除草劑二溴百里香醌(DBMIB)與PQ競爭可阻止電子傳遞到細(xì)胞色素b6f,若用該除草劑處理無內(nèi)外膜的葉綠體,會導(dǎo)致ATP含量顯著下降,其原因可能是_______________________________________。

DBMIB阻斷電子傳遞會抑制水光解產(chǎn)生H+,使膜內(nèi)外H+的濃度差減小甚至消失四.二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈【考點(diǎn)講解】(2021重慶高考)如圖為類囊體膜蛋白排列和光反應(yīng)產(chǎn)物形成的示意圖。據(jù)圖分析,下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.水光解產(chǎn)生的O2若被有氧呼吸利用,最少要穿過4層膜+與電子(e-)和質(zhì)子(H+)結(jié)合形成NADPHC.產(chǎn)生的ATP可用于暗反應(yīng)及其他消耗能量的反應(yīng)D.電子(e-)的有序傳遞是完成光能轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)答案:A解析:水光解產(chǎn)生的O2的場所是葉綠體的類囊體膜上,若被有氧呼吸利用,其場所在線粒體內(nèi)膜,O2從葉綠體類囊體膜開始,穿過葉綠體2層膜,然后進(jìn)入同一細(xì)胞中的線粒體,經(jīng)過外膜后就到達(dá)了內(nèi)膜,所以至少要穿過3層膜,A項(xiàng)錯(cuò)誤;光反應(yīng)中NADP+與電子(e-)和質(zhì)子(H+)結(jié)合形成NADPH,提供給暗反應(yīng),B項(xiàng)正確;由圖可知,產(chǎn)生的ATP可用于暗反應(yīng)以及核酸代謝、色素合成等其他消耗能量的反應(yīng),C項(xiàng)正確;電子(e-)的有序傳遞是完成光能轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié),D項(xiàng)正確。不同的植物,暗反應(yīng)的過程不一樣,而且葉片的解剖結(jié)構(gòu)也不相同。這是植物對環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果。以下3種類型是因CO2的固定這一過程的不同而劃分的。2.二氧化碳固定途徑的多樣性和適應(yīng)性四.二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈【考點(diǎn)講解】(1)C3途徑:C3途徑是碳同化的基本途徑,也稱為卡爾文循環(huán),可合成糖類、淀粉等多種有機(jī)物。C4途徑和CAM途徑都只起固定CO2的作用,最終還是通過C3途徑合成光合產(chǎn)物等。通過C3途徑固定CO2的植物稱為C3植物,C3植物屬于高光呼吸植物類型,光合速率較低,其種類多,分布廣,多生長于暖濕條件下,如大多數(shù)樹木、糧食類植物、煙草等。2.二氧化碳固定途徑的多樣性和適應(yīng)性四.二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈【考點(diǎn)講解】(2)C4植物:通過C4途徑固定CO2的植物稱為C4植物,它們主要是那些生活在干旱熱帶地區(qū)的植物。在這種環(huán)境中,植物若長時(shí)間開放氣孔吸收CO2,會導(dǎo)致水分通過蒸騰作用過快散失。所以,植物只能短時(shí)間開放氣孔,CO2的攝入量必然少。植物必須利用這少量的CO2進(jìn)行光合作用,合成自身生長所需的物質(zhì)。C4植物的兩次固定在空間上分開:在葉肉細(xì)胞內(nèi)固定CO2,在維管束鞘細(xì)胞中同化CO2。2.二氧化碳固定途徑的多樣性和適應(yīng)性四.二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈【考點(diǎn)講解】C4植物的葉片結(jié)構(gòu)

2.二氧化碳固定途徑的多樣性和適應(yīng)性四.二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈【考點(diǎn)講解】(3)CAM途徑(景天科酸代謝):CAM途徑指生長在熱帶或亞熱帶干旱及半干旱地區(qū)的一些肉質(zhì)植物所具有的一種光合固定CO2的附加途徑。具有這種途徑的植物稱為CAM植物。該途徑的特點(diǎn)是:CAM植物氣孔只有晚上開放,將CO2生成蘋果酸等進(jìn)行固定,白天氣孔關(guān)閉,蘋果酸等則由液泡轉(zhuǎn)入葉綠體中再釋放CO2,再通過卡爾文循環(huán)轉(zhuǎn)變成糖。這是植物對干旱環(huán)境的適應(yīng)。CAM植物兩次固定在時(shí)間上分開:在晚上固定CO2,在白天同化CO2。2.二氧化碳固定途徑的多樣性和適應(yīng)性四.二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈【考點(diǎn)講解】(1)C4植物光反應(yīng)發(fā)生在葉肉細(xì)胞的________________

上,而CO2固定發(fā)生在________________細(xì)胞中。

(2)科學(xué)家用含

14C標(biāo)記的CO2來追蹤玉米光合作用中的碳原子的轉(zhuǎn)移途徑,這種碳原子的轉(zhuǎn)移途徑是________________。暗反應(yīng)階段中C3的還原在________________細(xì)胞中完成。

(3)與水稻、小麥等C3植物相比,C4植物的CO2的補(bǔ)償點(diǎn)較___________。高溫、干旱時(shí)C4植物還能保持高效光合作用的原因是________________。(4)景天科植物吸收的CO2________________(填“能”或“不能”)合成葡萄糖,原因是________________________________。

(5)如果白天適當(dāng)提高CO2濃度,景天科植物的光合作用速率變化是________________(填“增加”“降低”或“基本不變”)。

答案:(1)葉綠體類囊體薄膜葉肉細(xì)胞和維管束鞘(2)CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)維管束鞘(3)低PEP羧化酶對CO2具有高親和力,C4植物可利用低濃度的CO2進(jìn)行光合作用(4)不能沒有光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH

(5)基本不變(2022全國高考甲卷)根據(jù)光合作用中CO2的固定方式不同,可將植物分為C3植物和C4植物等類型。C4植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)比C3植物的低。CO2補(bǔ)償點(diǎn)通常是指環(huán)境CO2濃度降低導(dǎo)致光合速率與呼吸速率相等時(shí)的環(huán)境CO2濃度?；卮鹣铝袉栴}。(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反應(yīng)階段的產(chǎn)物是相同的,光反應(yīng)階段的產(chǎn)物是

(答出3點(diǎn)即可)。

(2)正常條件下,植物葉片的光合產(chǎn)物不會全部運(yùn)輸?shù)狡渌课?原因是

(答出1點(diǎn)即可)。

(3)干旱會導(dǎo)致氣孔開度減小,研究發(fā)現(xiàn)在同等程度干旱條件下,C4植物比C3植物生長得好。從兩種植物CO2補(bǔ)償點(diǎn)的角度分析,可能的原因

。

答案:(1)ATP、NADPH和O2

(2)自身呼吸需要消耗有機(jī)物或建造植物體結(jié)構(gòu)需要有機(jī)物(答出1點(diǎn)即可)

(3)干旱導(dǎo)致植物氣孔開度減小,葉片吸收的CO2減少;C4植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)比C3植物的低,C4植物在較低CO2濃度下就能合成滿足自身生長所需的有機(jī)物(答案合理即可)光呼吸現(xiàn)象產(chǎn)生的分子機(jī)制是O2和CO2競爭Rubisco酶。在暗反應(yīng)中,Rubisco酶能夠以CO2為底物實(shí)現(xiàn)CO2的固定;在光下,當(dāng)O2濃度高、CO2濃度低時(shí),O2會競爭Rubisco酶,光的驅(qū)動下將碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一個(gè)高耗能的反應(yīng),正常生長條件下光呼吸就可損耗掉光合產(chǎn)物的25%~30%。過程如圖所示:3.光呼吸四.二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈【考點(diǎn)講解】光呼吸對生物體有一定的危害。如果在較強(qiáng)光下,光呼吸加強(qiáng),使得C5氧化分解加強(qiáng),一部分碳以CO2的形式散失,從而減少了光合產(chǎn)物的形成和積累。其次,光呼吸過程中消耗了ATP和NADPH,即造成了能量的損耗。其實(shí)光呼吸和卡爾文循環(huán)是一種動態(tài)平衡,適當(dāng)?shù)墓夂粑鼘χ参矬w有一定積極意義,光呼吸可以回收碳元素,防止強(qiáng)光對葉綠體的破壞。3.光呼吸四.二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈【考點(diǎn)講解】(1)由于光呼吸的存在,會降低植物體內(nèi)有機(jī)物的積累速率。Rubisco的催化方向取決于CO2與O2的濃度比,請推測具體的情況:

。

(2)研究發(fā)現(xiàn),光合產(chǎn)物1/3以上要消耗在光呼吸底物上。生產(chǎn)實(shí)際中,常通過適當(dāng)升高CO2濃度達(dá)到增產(chǎn)的目的,請分析并解釋其原理:

(從光合作用原理和Rubisco催化反應(yīng)特點(diǎn)兩個(gè)方面作答)。

3.光呼吸四.二氧化碳固定、光呼吸、光系統(tǒng)及電子傳遞鏈【考點(diǎn)講解】答案:(1)當(dāng)CO2與O2濃度比高時(shí),R