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解惑練3
光系統及電子傳遞鏈
1.光系統Ⅱ進行水的光解，產生氧氣、H＋和自由電子(e－)，光系統Ⅰ主要是介導NADPH的產生。
2.電子(e－)經過電子傳遞鏈：質體醌→細胞色素b6f復合體→質體藍素→光系統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，這是一個吸能的過程)，因此，電子傳遞過程中釋放能量，質體醌利用這部分能量將質子(H＋)逆濃度從類囊體的基質側泵入到囊腔側，從而建立了
質子濃度(電化學)梯度。當然，
光系統Ⅱ在類囊體的囊腔側進
行的水的光解產生質子(H＋)
以及在類囊體的基質側H＋和
NADP＋形成NADPH的過程，
為建立質子濃度(電化學)梯度也有所貢獻。
4.類囊體膜對質子是高度不通透的，因此，類囊體內的高濃度質子只能通過ATP合成酶順濃度梯度流出，而ATP合成酶利用質子順濃度流出的能量來合成ATP。
1.(不定項)(2023·河北保定市高三模擬)下圖表示植物葉肉細胞葉綠體的類囊體膜上發生的部分代謝過程，其中運輸H＋的載體蛋白有兩種類型，從而實現H＋在膜兩側間的穿梭。下列分析正確的是
A.圖中過程產生了O2、ATP和NADPH等
B.H＋可由葉綠體基質進入類囊
體腔，該過程屬于主動運輸，
但消耗的能量不是由ATP提
供的
C.通過類囊體膜轉運H＋的兩種
機制不相同
D.據圖分析，O2產生后擴散到細胞外共需要穿過3層生物膜
跟蹤訓練
√
√
√
跟蹤訓練
圖示過程為光合作用的光反應階段，發生在類囊體膜上，該過程產生了O2、ATP和NADPH等，A正確；
圖中在類囊體膜上H＋的順濃度梯度的推動下促進了ATP的合成，顯然H＋由葉綠體基質進入類囊體腔是逆濃度梯度進行的，屬于主動運輸，B正確；
跟蹤訓練
通過類囊體膜轉運H＋的兩種機制不相同，H＋進入類囊體腔是逆濃度進入的，屬于主動運輸，而從類囊體腔轉運出去是通過協助擴散完成的，C正確；
O2在類囊體腔中產生，首先
需要穿過類囊體膜達到葉綠
體基質中，再穿過葉綠體的
兩層膜結構到達細胞質基質
中，再穿過細胞膜到達細胞外，該過程穿過了4層生物膜，D錯誤。
2.(2021·湖南，18)圖a為葉綠體的結構示意圖，圖b為葉綠體中某種生物膜的部分結構及光反應過程的簡化示意圖?；卮鹣?br/>列問題：
(1)圖b表示圖a中的__________結構，膜上發生的光
反應過程將水分解成O2、H＋和e－，光能轉化成電能，
最終轉化為________和ATP中活躍的
化學能。若CO2濃度降低，暗反應速
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_____
(填“加快”或“減慢”)。
類囊體膜
NADPH
減慢
跟蹤訓練
跟蹤訓練
光反應發生在葉綠體的類囊體的薄膜上，即圖b表示圖a的類囊體膜，光反應過程中，色素吸收的光能最終轉化為ATP和NADPH中活躍的化學能，若二氧化碳濃度降低，暗反應速率減慢，葉綠體中電子受體NADP＋減少，則圖b中的電子去路受阻，電子傳遞速率會減慢。
(2)為研究葉綠體的完整性與光反應的關系，研究人員用物理、化學方法制備了4種結構完整性不同的葉綠體，在離體條件下進行實驗，用Fecy或DCIP替代NADP＋為電子受體，以相對放氧量表示光反應速率，實驗結果如表所示。
跟蹤訓練
葉綠體類型 相對值 實驗 項目 葉綠體A：雙層膜結構完整 葉綠體B：雙層膜局部受損，類囊體略有損傷 葉綠體C：雙層膜瓦解，類囊體松散但未斷裂 葉綠體D：所有膜結構解體破裂成顆?；蚱?br/>實驗一：以Fecy為電子受體時的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
實驗二：以DCIP為電子受體時的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
注：Fecy具有親水性，DCIP具有親脂性。
據此分析：
①葉綠體A和葉綠體B的實驗結果表明，葉綠體雙層膜對以____(填“Fecy”
或“DCIP”)為電子受體的光反應有明顯阻礙作用，得出該結論的推理過程是___________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
Fecy
實驗一中葉綠體B雙層膜局部受損時，以Fecy為電子受體的放氧量明顯大于雙層膜完整時，實驗二中葉綠體B雙層膜局部受損時，以DCIP為電子受體的放氧量與雙層膜完整時無明顯差異，可推知葉綠體雙層膜對以Fecy為電子受體的光反應有明顯阻礙作用
跟蹤訓練
②該實驗中，光反應速率最高的是葉綠體C，表明在無雙層膜阻礙、類囊體又松散的條件下，更有利于_____________________________，從而提高光反應速率。
類囊體上的色素吸收、轉化光能
跟蹤訓練
在無雙層膜阻礙、類囊體松散的條件下，更有利于類囊體上的色素吸收、轉化光能，從而提高光反應速率，所以該實驗中，光反應速率最高的是葉綠體C。
③以DCIP為電子受體進行實驗，發現葉綠體A、B、C和D的ATP產生效率的相對值分別為1、0.66、0.58和0.41。結合圖b對實驗結果進行解釋：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
跟蹤訓練
ATP的合成依賴于水光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯度通過類囊體膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、C、D類囊體膜的受損程度依次增大，因此ATP的產生效率逐漸降低
跟蹤訓練
根據圖b可知，ATP的合成依賴于水光解的電子傳遞和氫離子順濃度梯度通過類囊體薄膜上的ATP合酶，葉綠體A、B、C、D類囊體膜的受損程度依次增大，因此ATP的產生效率逐漸降低。
3.下圖為類囊體薄膜上發生的光反應示意圖，PS Ⅰ和PS Ⅱ分別是光系統Ⅰ和光系統Ⅱ，是葉綠素和蛋白質構成的復合體，能吸收利用光能進行電子的傳遞。PQ、Cytbf、PC是傳遞電子的蛋白質，其中PQ在傳遞電子的同時能將H＋運輸到類囊體
腔中。圖中實線為電子的傳
遞過程，虛線為H＋的運輸過
程。ATP合成酶由CF0和CF1
兩部分組成，在進行H＋順濃
度梯度運輸的同時催化ATP的合成。請回答下列問題：
跟蹤訓練
(1)分析圖中電子傳遞的整個過程可知，最初提供電子的物質為_____，最終接受電子的物質為_________。
(2)光反應產生的氧氣被用于有氧呼吸，且在____________(場所)被消耗。圖中用于暗反應的物質是______________。
跟蹤訓練
水
NADP＋
線粒體內膜
ATP和NADPH
(3)合成ATP依賴于類囊體薄膜兩側的H＋濃度差，圖中使膜兩側H＋濃度差增加的過程有________________________________________________。
(4)由圖可見，光反應是一個比較復雜的過程，完成了光能轉變成_____能，進而轉變成______能的過程。
跟蹤訓練
水分解產生H＋；PQ主動運輸H＋；合成NADPH消耗H＋
電
化學1．光系統Ⅱ進行水的光解，產生氧氣、H＋和自由電子(e－)，光系統Ⅰ主要是介導NADPH的產生。
2．電子(e－)經過電子傳遞鏈：質體醌→細胞色素b6f復合體→質體藍素→光系統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，這是一個吸能的過程)，因此，電子傳遞過程中釋放能量，質體醌利用這部分能量將質子(H＋)逆濃度從類囊體的基質側泵入到囊腔側，從而建立了質子濃度(電化學)梯度。當然，光系統Ⅱ在類囊體的囊腔側進行的水的光解產生質子(H＋)以及在類囊體的基質側H＋和NADP＋形成NADPH的過程，為建立質子濃度(電化學)梯度也有所貢獻。
4．類囊體膜對質子是高度不通透的，因此，類囊體內的高濃度質子只能通過ATP合成酶順濃度梯度流出，而ATP合成酶利用質子順濃度流出的能量來合成ATP。
跟蹤訓練
1．(不定項)(2023·河北保定市高三模擬)下圖表示植物葉肉細胞葉綠體的類囊體膜上發生的部分代謝過程，其中運輸H＋的載體蛋白有兩種類型，從而實現H＋在膜兩側間的穿梭。下列分析正確的是(　　)
A．圖中過程產生了O2、ATP和NADPH等
B．H＋可由葉綠體基質進入類囊體腔，該過程屬于主動運輸，但消耗的能量不是由ATP提供的
C．通過類囊體膜轉運H＋的兩種機制不相同
D．據圖分析，O2產生后擴散到細胞外共需要穿過3層生物膜
2．(2021·湖南，18)圖a為葉綠體的結構示意圖，圖b為葉綠體中某種生物膜的部分結構及光反應過程的簡化示意圖?；卮鹣铝袉栴}：
(1)圖b表示圖a中的________結構，膜上發生的光反應過程將水分解成O2、H＋和e－，光能轉化成電能，最終轉化為________和ATP中活躍的化學能。若CO2濃度降低，暗反應速率減慢，葉綠體中電子受體NADP＋減少，則圖b中電子傳遞速率會________(填“加快”或“減慢”)。
(2)為研究葉綠體的完整性與光反應的關系，研究人員用物理、化學方法制備了4種結構完整性不同的葉綠體，在離體條件下進行實驗，用Fecy或DCIP替代NADP＋為電子受體，以相對放氧量表示光反應速率，實驗結果如表所示。
葉綠體類型 相對值 實驗 項目 葉綠體A：雙層膜結構完整 葉綠體B：雙層膜局部受損，類囊體略有損傷 葉綠體C：雙層膜瓦解，類囊體松散但未斷裂 葉綠體D：所有膜結構解體破裂成顆?；蚱?br/>實驗一：以Fecy為電子受體時的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
實驗二：以DCIP為電子受體時的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
注：Fecy具有親水性，DCIP具有親脂性。
據此分析：
①葉綠體A和葉綠體B的實驗結果表明，葉綠體雙層膜對以__________(填“Fecy”或“DCIP”)為電子受體的光反應有明顯阻礙作用，得出該結論的推理過程是_______________
______________________________________________________________________________。
②該實驗中，光反應速率最高的是葉綠體C，表明在無雙層膜阻礙、類囊體又松散的條件下，更有利于____________________，從而提高光反應速率。
③以DCIP為電子受體進行實驗，發現葉綠體A、B、C和D的ATP產生效率的相對值分別為1、0.66、0.58和0.41。結合圖b對實驗結果進行解釋：________________________________
______________________________________________________________________________。
3．下圖為類囊體薄膜上發生的光反應示意圖，PS Ⅰ和PS Ⅱ分別是光系統Ⅰ和光系統Ⅱ，是葉綠素和蛋白質構成的復合體，能吸收利用光能進行電子的傳遞。PQ、Cytbf、PC是傳遞電子的蛋白質，其中PQ在傳遞電子的同時能將H＋運輸到類囊體腔中。圖中實線為電子的傳遞過程，虛線為H＋的運輸過程。ATP合成酶由CF0和CF1兩部分組成，在進行H＋順濃度梯度運輸的同時催化ATP的合成。請回答下列問題：
(1)分析圖中電子傳遞的整個過程可知，最初提供電子的物質為____________，最終接受電子的物質為________________。
(2)光反應產生的氧氣被用于有氧呼吸，且在______________(場所)被消耗。圖中用于暗反應的物質是____________________________________________________。
(3)合成ATP依賴于類囊體薄膜兩側的H＋濃度差，圖中使膜兩側H＋濃度差增加的過程有______________________________________________________________________________。
(4)由圖可見，光反應是一個比較復雜的過程，完成了光能轉變成________能，進而轉變成_______________________________________________________________能的過程。

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