高三生物一輪復(fù)習(xí)課件光合與呼吸專題講解

第3單元細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用光合速率的測(cè)定法方法及實(shí)驗(yàn)探究光呼吸、C4植物等特殊代謝類型光合速率的測(cè)定方法及實(shí)驗(yàn)探究光呼吸、C4植物等特殊代謝類型考題例證[典例]

(2022·湖北卷)不同條件下植物的光合速率和光飽和點(diǎn)(在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度的增加，光合速率增大，達(dá)到最大光合速率時(shí)的光照強(qiáng)度稱為光飽和點(diǎn))不同。研究證實(shí)高濃度臭氧(O3)對(duì)植物的光合作用有影響。用某一高濃度O3連續(xù)處理甲、乙兩種植物75天。在第55天、65天、75天分別測(cè)定植物凈光合速率，結(jié)果如圖1、圖2和圖3所示。注：曲線1：甲對(duì)照組，曲線2：乙對(duì)照組，曲線3：甲實(shí)驗(yàn)組，曲線4：乙實(shí)驗(yàn)組?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)圖1中，在高濃度O3處理期間，若適當(dāng)增加環(huán)境中的CO2濃度，甲、乙植物的光飽和點(diǎn)會(huì)______(填“減小”“不變”或“增大”)。(2)與圖3相比，圖2中甲的實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的凈光合速率差異較小，表明___________________________________________________________。增大高濃度O3處理甲植物的時(shí)間越短，對(duì)甲植物光合作用的影響越小(3)從圖3分析可得到兩個(gè)結(jié)論：①O3處理75天后，甲、乙兩種植物的_____________________________________，表明長(zhǎng)時(shí)間高濃度的O3對(duì)植物光合作用產(chǎn)生明顯抑制；②長(zhǎng)時(shí)間高濃度的O3對(duì)乙植物的影響大于甲植物，表明______________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)組的凈光合速率均明顯小于對(duì)照組

長(zhǎng)時(shí)間高濃度O3對(duì)不同種類植物光合作用產(chǎn)生的抑制效果有差異(4)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，處理75天后甲、乙植物中的基因A表達(dá)量都下降。為確定A基因功能與植物對(duì)O3耐受力的關(guān)系，使乙植物中A基因過(guò)量表達(dá)，并用高濃度O3處理75天。若實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_(kāi)______________________________________________________________________________，則說(shuō)明A基因的功能與乙植物對(duì)O3耐受力無(wú)關(guān)。A基因過(guò)量表達(dá)的乙植物的凈光合速率與A基因表達(dá)量下降的乙植物的凈光合速率相同①在測(cè)定了凈光合速率和呼吸速率的基礎(chǔ)上可計(jì)算得出二者之和，即“總光合速率”。②物理誤差的校正：為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確，除減少無(wú)關(guān)變量的干擾外，還應(yīng)設(shè)置對(duì)照裝置。與圖示兩裝置相比，對(duì)照裝置的不同點(diǎn)是用“死亡的綠色植物”代替“綠色植物”，其余均相同。(1)“液滴移動(dòng)法”——測(cè)定裝置中氣體體積變化測(cè)定植物光合速率和呼吸速率的常用方法1(2)“半葉法”——測(cè)定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量

將葉片一半遮光，一半曝光，遮光的一半測(cè)得的數(shù)據(jù)變化值代表細(xì)胞呼吸強(qiáng)度值，曝光的一半測(cè)得的數(shù)據(jù)變化值代表表觀(凈)光合作用強(qiáng)度值，綜合兩者可計(jì)算出真正光合作用強(qiáng)度值。需要注意的是該種方法在實(shí)驗(yàn)之前需切斷左右葉片間的聯(lián)系，以防止有機(jī)物的運(yùn)輸。(3)“黑白瓶法”——測(cè)定溶氧量的變化Ⅰ.“黑瓶”不透光，測(cè)定的是

；“白瓶”給予光照，測(cè)定的是______________。有氧呼吸量?jī)艄夂献饔昧竣?在沒(méi)有初始值的情況下，______________________________________＝總光合作用量。Ⅱ.在有初始值的情況下，黑瓶中___________________________為有氧呼吸量；白瓶中_________________________為凈光合作用量；二者之和為

。O2的減少量(或CO2的增加量)O2的增加量(或CO2的減少量)總光合作用量白瓶中測(cè)得的現(xiàn)有量－黑瓶中測(cè)得的現(xiàn)有量瓶身是否放入長(zhǎng)勢(shì)良好的植物放入適宜水深測(cè)定時(shí)間測(cè)定項(xiàng)目取值表示量A黑瓶不放相同放入時(shí)測(cè)定水中溶氧量水中溶氧量為：B黑瓶放入相同一段時(shí)間后測(cè)定水中溶氧量與初始值的差值為：C白瓶放入相同與B瓶相同時(shí)間后測(cè)定水中溶氧量與初始值的差值為：設(shè)初始值為x，白瓶現(xiàn)有量為M白，黑瓶現(xiàn)有量為M黑，則：總光合量=？【解析】?jī)艄夂狭?M白–x，呼吸量=x

-M黑總光合量=凈光合量+呼吸量=（M白-x）+（x

-M黑）=M白

-M黑①若有初始值，可推出呼吸量和凈光合量；②無(wú)論是否有初始值，均可用白瓶現(xiàn)有量-黑瓶現(xiàn)有量算出總光合量。初始量有氧呼吸量?jī)艄夂狭竣俨僮鲌D示

本方法通過(guò)測(cè)定單位時(shí)間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機(jī)物的變化量測(cè)定光合速率(S為葉圓片面積)。②結(jié)果分析

凈光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；

總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。(4)“葉圓片稱重法”——測(cè)定有機(jī)物的變化量(5)“葉圓片上浮法”——定性檢測(cè)O2釋放速率本方法利用真空技術(shù)排出葉肉細(xì)胞間隙中的空氣，充以水分，使葉片沉于水中；在光合作用過(guò)程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在細(xì)胞間積累，結(jié)果使原來(lái)下沉的葉片上浮。根據(jù)在相同時(shí)間內(nèi)上浮葉片數(shù)目的多少(或者葉片全部上浮所需時(shí)間的長(zhǎng)短)，即能比較光合作用強(qiáng)度的大小。(6)紅外線CO2傳感器由于CO2對(duì)紅外線有較強(qiáng)的吸收能力，CO2的多少與紅外線的降低量之間有一定的線性關(guān)系，因此CO2含量的變化可靈敏地反映在檢測(cè)儀上，常用紅外線CO2傳感器來(lái)測(cè)量CO2濃度的變化。(7)梯度法用一系列不同光照強(qiáng)度、溫度或CO2濃度裝置，可探究光照強(qiáng)度、溫度或CO2濃度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。(8)指示劑測(cè)定法利用指示劑在參與細(xì)胞代謝的過(guò)程中顏色的變化，來(lái)判斷或測(cè)量代謝的過(guò)程和方式。2．光合作用與細(xì)胞呼吸實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)技巧(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中必須注意的三點(diǎn)①變量的控制手段，如光照強(qiáng)度的強(qiáng)弱可用不同功率的燈泡(或相同功率的燈泡，但與植物的距離不同)進(jìn)行控制，不同溫度可用不同恒溫裝置控制，CO2濃度的大小可用不同濃度的CO2緩沖液調(diào)節(jié)。②對(duì)照原則的應(yīng)用，不能僅用一套裝置通過(guò)逐漸改變其條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而應(yīng)該用一系列裝置進(jìn)行相互對(duì)照。③無(wú)論哪種裝置，在光下測(cè)得的數(shù)值均為“凈光合作用強(qiáng)度”值。(2)解答光合作用與細(xì)胞呼吸的實(shí)驗(yàn)探究題時(shí)必須關(guān)注的信息是加“NaOH”還是加“NaHCO3”；給予“光照”處理還是“黑暗”處理；是否有“在溫度、光照最適宜條件下”等信息。1.(2022·全國(guó)乙)某同學(xué)將一株生長(zhǎng)正常的小麥置于密閉容器中，在適宜且恒定的溫度和光照條件下培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)容器內(nèi)CO2含量初期逐漸降低，之后保持相對(duì)穩(wěn)定。關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列解釋合理的是A.初期光合速率逐漸升高，之后光合速率等于呼吸速率B.初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持穩(wěn)定C.初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率D.初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率√演練提升演練提升2．(2022·湖南卷改編)在夏季晴朗無(wú)云的白天，10時(shí)左右某植物光合作用強(qiáng)度達(dá)到峰值，12時(shí)左右光合作用強(qiáng)度明顯減弱。光合作用強(qiáng)度減弱的原因不會(huì)是(

)A．葉片蒸騰作用強(qiáng)，失水過(guò)多使氣孔部分關(guān)閉，進(jìn)入體內(nèi)的CO2量減少B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影響，呼吸釋放的CO2量大于光合固定的CO2量C．葉綠體類囊體薄膜上的部分光合色素被光破壞，吸收和傳遞光能的效率降低D．光反應(yīng)產(chǎn)物積累，產(chǎn)生反饋抑制，葉片轉(zhuǎn)化光能的能力下降√演練提升3．(2024·河南鄭州模擬)如圖是某生物興趣小組探究不同條件下光合作用和細(xì)胞呼吸過(guò)程中氣體產(chǎn)生及消耗情況的實(shí)驗(yàn)示意圖，裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶?jī)?nèi)的二氧化碳濃度在恒定水平。據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題。演練提升(1)光照充足，溫度適宜的環(huán)境中，液滴移動(dòng)的距離表示__________________________。(2)若利用該裝置測(cè)定綠色植物的呼吸速率，則需要對(duì)該裝置進(jìn)行______________處理。(3)為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更可靠，可設(shè)置對(duì)照，校正無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，對(duì)照設(shè)置應(yīng)進(jìn)行的處理是__________________________________________________。另外還可以通過(guò)___________________________(措施)來(lái)減少實(shí)驗(yàn)誤差。綠色植物釋放的氧氣的量黑暗(或遮光)玻璃瓶?jī)?nèi)放置同等大小的死植物，其他與實(shí)驗(yàn)組相同進(jìn)行平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，求平均值演練提升4．(2022·浙江卷)通過(guò)研究遮陰對(duì)花生光合作用的影響，為花生的合理間種提供依據(jù)。研究人員從開(kāi)花至果實(shí)成熟，每天定時(shí)對(duì)花生植株進(jìn)行遮陰處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。注：光補(bǔ)償點(diǎn)指當(dāng)光合速率等于呼吸速率時(shí)的光強(qiáng)度。光合曲線指光強(qiáng)度與光合速率關(guān)系的曲線。演練提升回答下列問(wèn)題：(1)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，花生可適應(yīng)弱光環(huán)境，原因是在遮陰條件下，植株通過(guò)增加______________，提高吸收光的能力；結(jié)合光飽和點(diǎn)的變化趨勢(shì)，說(shuō)明植株在較低光強(qiáng)度下也能達(dá)到最大的___________；結(jié)合光補(bǔ)償點(diǎn)的變化趨勢(shì)，說(shuō)明植株通過(guò)降低__________，使其在較低的光強(qiáng)度下就開(kāi)始了有機(jī)物的積累。根據(jù)表中________________________的指標(biāo)可以判斷，實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，遮陰時(shí)間越長(zhǎng)，植株利用弱光的效率越高。葉綠素含量光合速率呼吸速率低于5klx光合曲線的斜率(2)植物的光合產(chǎn)物主要以________形式提供給各器官。根據(jù)相關(guān)指標(biāo)的分析，表明較長(zhǎng)遮陰處理下，植株優(yōu)先將光合產(chǎn)物分配至________中。(3)與不遮陰相比，兩種遮陰處理的光合產(chǎn)量均________。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)，在花生與其他高稈作物進(jìn)行間種時(shí)，高稈作物一天內(nèi)對(duì)花生的遮陰時(shí)間為_(kāi)_______(A.<2小時(shí) B．2小時(shí)

C．4小時(shí)D.>4小時(shí))，才能獲得較高的花生產(chǎn)量。蔗糖葉降低A光呼吸1光呼吸是進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個(gè)生化過(guò)程。二氧化碳和氧氣競(jìng)爭(zhēng)性與Rubisco結(jié)合，當(dāng)二氧化碳濃度高時(shí)，Rubisco催化RuBP與二氧化碳形成兩分子3-磷酸甘油酸(PGA)，就是卡爾文循環(huán)中的C3，進(jìn)行卡爾文循環(huán)；當(dāng)氧氣濃度高時(shí)，Rubisco催化RuBP與氧氣形成1分子PGA(C3)和1分子磷酸乙醇酸(C2)，其中PGA進(jìn)入卡爾文循環(huán)，而磷酸乙醇酸脫去磷酸基團(tuán)形成乙醇酸，乙醇酸就離開(kāi)葉綠體，走上了光呼吸的征途，這條路艱難而曲折，有害也有利?；具^(guò)程見(jiàn)右圖。光呼吸：（1）卡爾文循環(huán)中CO2固定的酶(Rubisco)具有兩面性(或雙功能)（2）Rubisco即RuBP羧化加氧酶①高CO2濃度、低O2時(shí)，進(jìn)行羧化②低CO2濃度、高O2時(shí)，進(jìn)行加氧C5+CO22C3RubiscoC5+O2C2+C3Rubisco2C2+O2C3+CO2ATP、[H]酶C3進(jìn)入卡爾文循環(huán)C3進(jìn)入卡爾文循環(huán)（1）光呼吸的起因1（1）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。（2）光呼吸過(guò)程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的損耗。（2）光呼吸的危害1（3）光呼吸的意義Ⅰ.回收碳元素Ⅱ.防止強(qiáng)光對(duì)葉綠體的破壞Ⅲ.消除乙醇酸對(duì)細(xì)胞的毒害演練提升1．Rubisco是一種雙功能酶，它既能催化RuBP的羧化反應(yīng)(即C5與CO2生成2C3)同時(shí)又能催化RuBP的加氧反應(yīng)(即C5與O2生成1個(gè)C3和1個(gè)C2)。在O2濃度過(guò)高時(shí)，植物會(huì)出現(xiàn)光呼吸現(xiàn)象。下圖為不同O2和CO2濃度下，植物體內(nèi)發(fā)生的光合作用和光呼吸示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是(

)A.光呼吸全過(guò)程是在線粒體中進(jìn)行的B.光呼吸的存在會(huì)使暗反應(yīng)C3的生成量增多C.當(dāng)O2/CO2值高時(shí)，有利于光呼吸而不利于光合作用D.在高O2環(huán)境中植物無(wú)法進(jìn)行光合作用√演練提升2．光呼吸是進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和O2/CO2值異常時(shí)發(fā)生的一種生理過(guò)程(如圖所示)，該過(guò)程是細(xì)胞在一種叫Rubisco的酶的催化下，消耗O2、生成CO2，借助葉綠體、線粒體等多種細(xì)胞器共同完成的消耗能量的反應(yīng)。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.細(xì)胞呼吸與光呼吸都是釋放能量的過(guò)程B.Rubisco存在場(chǎng)所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)C.綠色植物在光下只進(jìn)行光呼吸D.O2/CO2值低時(shí)，有利于光合作用而不利于光呼吸√演練提升3．(2021·山東卷)光照條件下，葉肉細(xì)胞中O2與CO2競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合C5，O2與C5結(jié)合后經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過(guò)程稱為光呼吸。向水稻葉面噴施不同濃度的光呼吸抑制劑SoBS溶液，相應(yīng)的光合作用強(qiáng)度和光呼吸強(qiáng)度見(jiàn)下表。光合作用強(qiáng)度用固定的CO2量表示，SoBS溶液處理對(duì)葉片呼吸作用的影響忽略不計(jì)。(1)光呼吸中C5與O2結(jié)合的反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的________中。正常進(jìn)行光合作用的水稻，突然停止光照，葉片CO2釋放量先增加后降低，CO2釋放量增加的原因是______________________________________________________________________________________。(2)與未噴施SoBS溶液相比，噴施100mg·L-1SoBS溶液的水稻葉片吸收和放出CO2量相等時(shí)所需的光照強(qiáng)度______(填“高”或“低”)，據(jù)表分析，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?；|(zhì)

光照停止，產(chǎn)生的ATP、[H]減少，暗反應(yīng)消耗的C5減少，C5與O2結(jié)合增加，產(chǎn)生的CO2增多低

噴施SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸(及呼吸作用)釋放的CO2減少，即葉片的CO2吸收量增加、釋放量減少。此時(shí)，在更低的光照強(qiáng)度下，兩者即可相等(3)光呼吸會(huì)消耗光合作用過(guò)程中的有機(jī)物，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過(guò)適當(dāng)抑制光呼吸以增加作物產(chǎn)量。為探究SoBS溶液利于增產(chǎn)的最適噴施濃度，據(jù)表分析，應(yīng)在___________mg·L-1之間再設(shè)置多個(gè)濃度梯度進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。100～300植物的光合系統(tǒng)所接受的光能超過(guò)光合作用所能利用的量時(shí)，光合功能便降低，這就是光合作用的光抑制。(1)光抑制機(jī)理：光合系統(tǒng)的破壞，PSⅡ是光破壞的主要場(chǎng)所。發(fā)生光破壞后的結(jié)果：電子傳遞受阻，光合效率下降。光抑制2光抑制2(2)光抑制的主要防御機(jī)制①減少光吸收，植物體也可以通過(guò)葉運(yùn)動(dòng)(減少葉片與主莖的夾角)或葉綠體運(yùn)動(dòng)這種對(duì)強(qiáng)光的快速響應(yīng)以減少對(duì)光的吸收，從而避免光抑制。②增加熱耗散：a.當(dāng)依賴能量的葉綠素?zé)晒忖缭黾訒r(shí)，通過(guò)增加激發(fā)能的熱耗散可以部分避免光抑制。降低光飽和條件下的PSⅡ的光化學(xué)效率，可以避免光抑制破壞的發(fā)生。b.在強(qiáng)光下非光輻射能量耗散增加的同時(shí)，玉米黃素含量增加，玉米黃素與激發(fā)態(tài)的葉綠素作用，從而耗散其激發(fā)能，保護(hù)光合機(jī)構(gòu)免受過(guò)量光能破壞。③進(jìn)行光呼吸：C3植物的光呼吸有很高的能量需求。光呼吸可以防止強(qiáng)光和CO2虧缺條件下發(fā)生光抑制。演練提升4．當(dāng)植物吸收了超出其自身所需的光能時(shí)，會(huì)出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象，導(dǎo)致光合機(jī)構(gòu)受到破壞，進(jìn)而影響光合作用。PsbS蛋白是一種在光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)與葉綠素結(jié)合的蛋白質(zhì)，也是PSⅡ的一種結(jié)構(gòu)成分，在高等植物光保護(hù)方面有著重要的作用?？蒲腥藛T將棉花光合系統(tǒng)Ⅱ的PsbS基因?qū)霟煵菁?xì)胞內(nèi)，培育了轉(zhuǎn)基因PsbS煙草植株，并在35℃處理下測(cè)定了野生型煙草植株(WT)與轉(zhuǎn)基因PsbS煙草植株(T)的凈光合速率(如圖)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)演練提升A.電子的最終受體物質(zhì)是NADP＋B.類囊體膜內(nèi)外的H＋濃度差只是通過(guò)H＋轉(zhuǎn)運(yùn)形成的C.在高溫條件下轉(zhuǎn)基因煙草植株的凈光合速率高于野生型煙草植株D.棉花PsbS基因可能參與調(diào)控?zé)煵葜仓甑墓夂献饔谩萄菥毺嵘?．(2023·山東卷)當(dāng)植物吸收的光能過(guò)多時(shí)，過(guò)剩的光能會(huì)對(duì)光反應(yīng)階段的PSⅡ復(fù)合體(PSⅡ)造成損傷，使PSⅡ活性降低，進(jìn)而導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度減弱。細(xì)胞可通過(guò)非光化學(xué)淬滅(NPQ)將過(guò)剩的光能耗散，減少多余光能對(duì)PSⅡ的損傷。已知擬南芥的H蛋白有2個(gè)功能：①修復(fù)損傷的PSⅡ；②參與NPQ的調(diào)節(jié)?？蒲腥藛T以擬南芥的野生型和H基因缺失突變體為材料進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)光照射時(shí)對(duì)野生型和突變體光照的強(qiáng)度相同，且強(qiáng)光對(duì)二者的PSⅡ均造成了損傷。演練提升(1)該實(shí)驗(yàn)的自變量為_(kāi)_________________________________________。該實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量中，影響光合作用強(qiáng)度的主要環(huán)境因素有_____________________(答出2個(gè)因素即可)。(2)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)，________(填“能”或“不能”)比較出強(qiáng)光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強(qiáng)弱，理由是_________________________________________________________。(3)據(jù)圖分析，與野生型相比，強(qiáng)光照射下突變體中流向光合作用的能量________(填“多”或“少”)。若測(cè)得突變體的暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野生型，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)推測(cè)，原因是__________________________________有無(wú)光照、擬南芥類型(或有無(wú)H基因或H蛋白)溫度、CO2濃度、水不能野生型PSⅡ損傷大但能修復(fù)；突變體PSⅡ損傷小但不能修復(fù)少突變體NPQ高，PSⅡ損傷小，雖無(wú)H蛋白修復(fù)但PSⅡ活性高，光反應(yīng)產(chǎn)物多光系統(tǒng)31．光系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)行水的光解，產(chǎn)生氧氣、H＋和自由電子(e－)，光系統(tǒng)Ⅰ主要是介導(dǎo)NADPH的產(chǎn)生。2．電子(e－)經(jīng)過(guò)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(guò)程是高電勢(shì)到低電勢(shì)(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(shì)傳遞，這是一個(gè)吸能的過(guò)程)，因此，電子傳遞過(guò)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(guò)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(duì)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(guò)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(lái)合成ATP。演練提升6．(2021·重慶卷)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(guò)4層膜B.NADP＋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)√演練提升7．(2023·湖北卷)植物光合作用的光反應(yīng)依賴類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ光復(fù)合體，PSⅡ光復(fù)合體含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究發(fā)現(xiàn)，PSⅡ光復(fù)合體上的蛋白質(zhì)LHCⅡ，通過(guò)與PSⅡ結(jié)合或分離來(lái)增強(qiáng)或減弱對(duì)光能的捕獲(如圖所示)。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.葉肉細(xì)胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲增強(qiáng)B.Mg2+含量減少會(huì)導(dǎo)致PSⅡ光復(fù)合體對(duì)光能的捕獲減弱C.弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，不利于對(duì)光能的捕獲D.PSⅡ光復(fù)合體分解水可以產(chǎn)生H＋、電子和O2√8．(2021·湖南卷)圖a為葉綠體的結(jié)構(gòu)示意圖，圖b為葉綠體中某種生物膜的部分結(jié)構(gòu)及光反應(yīng)過(guò)程的簡(jiǎn)化示意圖?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)圖b表示圖a中的__________結(jié)構(gòu)，膜上發(fā)生的光反應(yīng)過(guò)程將水分解成O2、H＋和e－，光能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______和ATP中活躍的化學(xué)能。若CO2濃度降低，暗反應(yīng)速率減慢，葉綠體中電子受體NADP＋減少，則圖b中電子傳遞速率會(huì)________(填“加快”或“減慢”)。(2)為研究葉綠體的完整性與光反應(yīng)的關(guān)系，研究人員用物理、化學(xué)方法制備了4種結(jié)構(gòu)完整性不同的葉綠體，在離體條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用Fecy或DCIP替代NADP＋為電子受體，以相對(duì)放氧量表示光反應(yīng)速率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。類囊體膜NADPH

減慢注：Fecy具有親水性，DCIP具有親脂性。據(jù)此分析：①葉綠體A和葉綠體B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，葉綠體雙層膜對(duì)以__________(填“Fecy”或“DCIP”)為電子受體的光反應(yīng)有明顯阻礙作用。得出該結(jié)論的推理過(guò)程是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Fecy

葉綠體B雙層膜局部受損，類囊體略有損傷時(shí)，以Fecy為電子受體時(shí)的放氧量明顯高于葉綠體A雙層膜結(jié)構(gòu)完整時(shí)，而以DCIP為電子受體時(shí)的放氧量略高于葉綠體A雙層膜結(jié)構(gòu)完整時(shí)，差別不大②該實(shí)驗(yàn)中，光反應(yīng)速率最高的是葉綠體C，表明在無(wú)雙層膜阻礙、類囊體又松散的條件下，更有利于______________________________________，從而提高光反應(yīng)速率。③以DCIP為電子受體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)葉綠體A、B、C和D的ATP產(chǎn)生效率的相對(duì)值分別為1、0.66、0.58和0.41。結(jié)合圖b對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋_______________________________________________________________________________________________________________________________。類囊體上的色素吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能類囊體膜結(jié)構(gòu)的完整性可保證其能夠運(yùn)輸H＋參加ATP的合成反應(yīng)，膜結(jié)構(gòu)破裂無(wú)法提供ATP合成時(shí)所需的H＋導(dǎo)致ATP產(chǎn)生效率降低自然界中的綠色植物根據(jù)光合作用暗反應(yīng)過(guò)程中CO2的固定途徑不同可以分為C3、C4和CAM三種類型。1.C3途徑：也稱卡爾文循環(huán)，整個(gè)循環(huán)由RuBP(C5)與CO2的羧化開(kāi)始到RuBP(C5)再生結(jié)束，在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行，可合成蔗糖、淀粉等多種有機(jī)物。常見(jiàn)C3植物有大麥、小麥、大豆、菜豆、水稻、馬鈴薯等大多數(shù)植物。（暗反應(yīng)）C3途徑演練提升9．如圖為大豆葉片光合作用的暗反應(yīng)階段的示意圖，下列敘述正確的是(

)A．CO2的固定實(shí)質(zhì)上是將ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為C5中的化學(xué)能B．CO2可直接被NADPH還原，再經(jīng)過(guò)一系列的變化形成糖類C．被還原的C5在有關(guān)酶的作用下，可再形成C3D．光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r(shí)，短時(shí)間內(nèi)C3含量會(huì)升高√演練提升10．(2021·廣東卷)在高等植物光合作用的卡爾文循環(huán)中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco，下列敘述正確的是(

)A．Rubisco存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中B．激活Rubisco需要黑暗條件C．Rubisco催化CO2固定需要ATPD．Rubisco催化C5和CO2結(jié)合√演練提升11．人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽(yáng)能合成糖類，相關(guān)裝置及過(guò)程如圖所示，其中甲、乙表示物質(zhì)，模塊3中的反應(yīng)過(guò)程與葉綠體基質(zhì)內(nèi)糖類的合成過(guò)程相同。演練提升(1)該系統(tǒng)中執(zhí)行相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊是______________，模塊3中的甲可與CO2結(jié)合，甲為_(kāi)________________。(2)若正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中氣泵突然停轉(zhuǎn)，則短時(shí)間內(nèi)乙的含量將________(填“增加”或“減少”)。若氣泵停轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，模塊2中的能量轉(zhuǎn)換效率也會(huì)發(fā)生改變，原因是________________________________________。模塊1和模塊2五碳化合物(或C5)減少模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP＋不足演練提升(3)在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統(tǒng)糖類的積累量_____(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是________________________________________________________________。(4)干旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_________________________________________。人工光合作用系統(tǒng)由于對(duì)環(huán)境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。人工光合作用系統(tǒng)沒(méi)有呼吸作用消耗糖類(或植物呼吸作用消耗糖類)高于葉片氣孔開(kāi)放程度降低，CO2的吸收量減少2.C4途徑：某些植物葉肉細(xì)胞中的葉綠體有類囊體能進(jìn)行光反應(yīng)，同時(shí)，CO2在PEP羧化酶的作用下被整合到C4化合物中，隨后C4化合物被運(yùn)輸進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞，維管束鞘細(xì)胞中沒(méi)有完整的葉綠體，在維管束鞘細(xì)胞中，C4化合物分解釋放出的CO2參與卡爾文循環(huán)，進(jìn)而生成有機(jī)物。C4植物具有耐高溫、光照強(qiáng)烈、干旱的能力，原因是：PEP羧化酶與CO2親和力大且不與O2親和，它提高了C4植物固定CO2的能力，并且無(wú)光合午休現(xiàn)象。常見(jiàn)C4植物有玉米、甘蔗、高粱、莧菜等。C4途徑①C4植物葉肉細(xì)胞中的葉綠體有類囊體能進(jìn)行光反應(yīng)，而維管束鞘細(xì)胞中沒(méi)有完整的葉綠體，所以C4植物光反應(yīng)發(fā)生在葉肉細(xì)胞的葉綠體類囊體薄膜上。②C4植物PEP羧化酶對(duì)CO2具有高親和力，當(dāng)外界環(huán)境干旱(特別是在高溫、光照強(qiáng)烈、干旱條件下)，導(dǎo)致植物氣孔導(dǎo)度減小時(shí)，C4植物比C3植物有較強(qiáng)光合作用能力，并且無(wú)光合“午休”現(xiàn)象。常見(jiàn)C4植物有玉米、高粱、甘蔗、莧菜等。12．玉米葉肉細(xì)胞中的葉綠體較小數(shù)目也少但葉綠體內(nèi)有基粒；相鄰的維管束鞘細(xì)胞中葉綠體較大數(shù)目較多但葉綠體內(nèi)沒(méi)有基粒。玉米細(xì)胞除C3途徑外還有另一條固定CO2的途徑，簡(jiǎn)稱C4途徑如下圖。研究發(fā)現(xiàn)，C4植物中PEP羧化酶對(duì)CO2的親和力約是Rubisco酶的60倍。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A．維管束鞘細(xì)胞中光合作用所利用的CO2都是C4分解釋放的B．若葉肉細(xì)胞中光合速率大于呼吸速率，植物的干重不一定增加C．玉米的有機(jī)物是在維管束鞘細(xì)胞通過(guò)C3途徑合成的D．干旱條件下C3途徑植物光合速率比C4途徑植物小√13．(2022·全國(guó)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?wèn)題。(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(huì)全部運(yùn)輸?shù)狡渌课唬蚴莀____________________________________________________________________________________________________________(答出1點(diǎn)即可)。O2、NADPH、ATP部分光合產(chǎn)物用于葉片自身的細(xì)胞呼吸，為新陳代謝提供能量；部分光合產(chǎn)物用于葉片自身的生長(zhǎng)發(fā)育(3)干旱會(huì)導(dǎo)致氣孔開(kāi)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(zhǎng)得好。從兩種植物CO2補(bǔ)償點(diǎn)的角度分析，可能的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。干旱會(huì)導(dǎo)致氣孔開(kāi)度減小，胞間CO2濃度降低，與C3植物相比，C4植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)較低，能在較低濃度的CO2條件下，固定利用更多的CO2進(jìn)行光合作用，以維持自身的生長(zhǎng)14．(2021·遼寧卷)早期地球大氣中的O2濃度很低，到了大約3.5億年前，大氣中O2濃度顯著增加，CO2濃度明顯下降?，F(xiàn)在大氣中的CO2濃度約390μmol·mol-1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一種催化CO2固定的酶，在低濃度CO2條件下，催化效率低。有些植物在進(jìn)化過(guò)程中形成了CO2濃縮機(jī)制，極大地提高了Rubisco所在局部空間位置的CO2濃度，促進(jìn)了CO2的固定?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)真核細(xì)胞葉綠體中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成____________，進(jìn)而被還原生成糖類，此過(guò)程發(fā)生在_____________中。三碳化合物葉綠體基質(zhì)葉綠體呼吸作用和光合作用①由這種CO2濃縮機(jī)制可以推測(cè)，PEPC與無(wú)機(jī)碳的親和力______(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。②圖2所示的物質(zhì)中，可由光合作用光反應(yīng)提供的是_______________。圖中由Pyr轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP的過(guò)程屬于__________(填“吸能反應(yīng)”或“放能反應(yīng)”)。③若要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某植物在上述CO2濃縮機(jī)制中碳的轉(zhuǎn)變過(guò)程及相