课时3电子传递链及化学渗透假说、C4植物、景天科植物、光呼吸等特殊代谢类型

eq\a\vs4\al\co1()课时3电子传递链及化学渗透假说、C4植物、景天科植物、光呼吸等特殊代谢类型考情速览热点考情电子传递链①2023·江苏卷，19；②2023·重庆卷，19；③2023·湖北卷，8；④2023·山东卷，21；①2022·江苏卷，15；②2022·重庆卷，23；③2022·山东卷，16逆境胁迫与生产实践①2024·湖南卷，17；②2024·浙江6月选考，13、23；③2024·河北卷，19；④2024·广东卷，20；⑤2024·湖北卷，21；⑥2024·浙江1月选考，20；①2023·湖南卷，14；①2022·浙江1月选考，27突破1电子传递链及化学渗透假说1.光合作用和有氧呼吸的结构基础——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质子高度不通透，因此膜内高浓度的质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶把质子的电化学势能转化成ATP中的化学能。2.光合磷酸化和氧化磷酸化3.化学渗透假说1961年，米切尔(PeterMitchell)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(类囊体基质)；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。提醒产生H＋浓度梯度的原因结构原因线粒体H＋的转运、H＋和O2反应生成水叶绿体水的光解、生成NADPH、H＋的转运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A组pH＝8和B组pH＝4的缓冲溶液中，一段时间后A组有ATP产生。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。[例1](2023·湖北卷，8)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是()A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强B.Mg2＋含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2答案C解析叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；Mg2＋是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱，B正确；弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水产生H＋、电子和O2，D正确。[例2](2022·重庆卷，23)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。(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”)。(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________。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_____________________________________________________________________________________________________________________________(答两点)。答案(1)保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂低温(2)图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、ATP和CO2增加CO2的浓度和适当提高环境温度解析(1)制备类囊体时，其提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖，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，避免膜蛋白被降解。(2)从图Ⅱ实验中可知，在光照条件下，将处于pH＝4的类囊体转移到pH＝8的锥形瓶中，再在遮光的条件下加入ADP和Pi，也产生了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，因为图Ⅱ实验是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自光能还是来自类囊体膜内外H＋浓度差。(3)对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，悬液的pH在光照处理时升高，推测可能是类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高。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，光反应过程中，水的分解伴随着电子的传递，故电子的最终来源物质是水。(4)人工叶绿体能在光下生产目标多碳化合物，若要在黑暗条件下持续生产，则需要提供光反应产生的物质NADPH和ATP，以及暗反应的原料CO2。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，说明暗反应已经达到最大速率，增加CO2的浓度和适当提高环境温度增加酶的活性，可有效提高产量。突破2C4植物、景天科植物、光呼吸等特殊代谢类型光合作用固定CO2的途径除了卡尔文循环以外，还有C4途径和景天酸代谢(CAM)途径等；植物除了细胞呼吸(暗呼吸)外，还有光呼吸。近几年的高考试题更多地围绕C4植物、光呼吸等特殊过程进行考查。1.C4植物注：酶1为PEP羧化酶，酶2为Rubisco酶。名师解读①C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体，能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体，所以C4植物光反应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上，而CO2固定发生在叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体基质中。CO2的最初受体是PEP、C5；固定CO2的能量来源有NADPH和ATP。②用14C标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为：CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)。③C4植物PEP羧化酶对CO2具有高亲和力，当外界环境干旱导致植物气孔导度减小时，C4植物就能利用细胞间隙低浓度的CO2继续生长，提高了光合作用效率，减弱了光呼吸。[例1](2022·全国甲卷，29)根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题：(1)不同植物(如C3植物和C4植物)光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是____________________(答出3点即可)。(2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是______________________________________________________________________________________________________________________(答出1点即可)。(3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)O2、NADPH和ATP(2)自身呼吸消耗或建造植物体结构(3)C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2解析(1)光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体薄膜，光反应发生的物质变化包括水的光解以及NADPH和ATP的形成，因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、NADPH和ATP。(2)植物叶片的光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸消耗，其余部分被输送到植物体的储藏器官储存起来。正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。(3)干旱会导致气孔开度减小，CO2吸收减少，由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物，则C4植物能够利用较低浓度的CO2，因此光合作用受影响较小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生长得好。2.景天科植物名师解读①仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合于炎热干旱地区，其特点是气孔夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸，储存于液泡中；白天时气孔关闭，不吸收CO2，但同时却通过卡尔文循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖，该机制也称CAM途径。②从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚该类植物不能合成葡萄糖，原因是没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH。③如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变。④分析图中信息推测，CAM途径是对干旱环境的适应；该途径除维持光合作用外，对植物的生理意义还表现在有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。[例2](2021·全国乙卷，29)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和________释放的CO2。(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止________________，又能保证____________正常进行。(3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)答案(1)叶绿体、细胞质基质、线粒体细胞呼吸(2)蒸腾作用过强导致植物过度失水光合作用(3)实验思路：取若干长势相同的植物甲，平均分为A、B两组；将A组置于干旱条件下培养，B组置于水分充足的条件下培养，其他条件相同且适宜；一段时间后，分别测定两组植物甲白天和夜晚液泡中的pH。预期结果：B组液泡中的pH白天和夜晚无明显变化，A组液泡中的pH夜晚明显低于白天解析(1)白天植物的叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用过程中产生ATP的场所是叶绿体，呼吸作用过程中产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。据题干信息可知，白天储存在液泡中的苹果酸脱羧释放出CO2用于光合作用，同时叶肉细胞也进行细胞呼吸，细胞呼吸释放出来的CO2也可用于光合作用。(2)干旱的环境中，白天气孔关闭可以降低蒸腾作用，避免植物细胞过度失水；夜间气孔打开吸收CO2，通过生成苹果酸储存在液泡中，白天苹果酸脱羧释放的CO2可为光合作用的进行提供原料，保证了光合作用的正常进行。(3)该实验的目的是验证植物甲在干旱环境中存在特殊的CO2固定方式，根据题干信息晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中，推测苹果酸的存在会导致液泡中呈酸性，由于白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用，可判断苹果酸分解释放出CO2后液泡中酸性下降或趋于中性，因此实验中需要检测白天和夜晚叶肉细胞中液泡的pH。3.光呼吸光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco。在暗反应中，Rubisco能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图所示：名师解读①光呼吸的不利影响：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。②光呼吸的有利影响：强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质积累会产生自由基，自由基会损伤叶绿体。而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。③高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。提醒如何改造植物减少光呼吸？改造Rubisco，使其具有更高的CO2亲和力和催化效率；改进或者增加植物浓缩CO2机制，提升Rubisco附近的CO2浓度等。[例3](2024·黑吉辽卷，21)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。在叶绿体中：C5＋CO2eq\o(→,\s\up7(酶R))2C3①C5＋O2eq\o(→,\s\up7(酶R))C3＋C2②在线粒体中：2C2＋BAD′eq\o(→,\s\up7(酶))C3＋CO2＋NADH＋H＋③注：C2表示不同种类的二碳化合物，C3也类似。图1(1)反应①是________过程。(2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是________和________。(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自________和________(填生理过程)。7～10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。据图3中的数据________(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________。图2图3(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______________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)CO2的固定(2)细胞质基质线粒体基质(3)光呼吸呼吸作用净光合速率＝总光合速率－呼吸速率(包含光呼吸)，7～10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，又因光呼吸与暗反应竞争结合C5，所以会促进暗反应中CO2的固定，提高光合作用速率不能总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率(包含光呼吸)，因横坐标CO2浓度的改变，光呼吸释放CO2也在改变，无法算出总光合速率(4)与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大解析(1)在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3，这个过程称作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。(2)有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP，故以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质和线粒体基质。(3)由图1可知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生二氧化碳，因此植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸和呼吸作用。净光合速率＝总光合速率－呼吸速率(包含光呼吸)，7～10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，又因光呼吸与暗反应竞争结合C5，所以会促进暗反应中CO2的固定，提高光合作用速率，因此与WT相比，株系1和2的净光合速率较高。总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率(包含光呼吸)，因横坐标CO2浓度的改变，光呼吸释放CO2也在改变，无法算出总光合速率。(4)由图2、图3可知，与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大，因此选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势。4.光合产物及运输名师解读①磷酸丙糖是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。②光合作用产生的磷酸丙糖既可以在叶绿体中形成淀粉，暂时储存在叶绿体中，又可以通过叶绿体膜上的磷酸转运器运出叶绿体，在细胞质基质中合成蔗糖。合成的蔗糖或临时储藏于液泡内，或从光合细胞中输出，经韧皮部装载长距离运输到其他部位。5.蓝细菌的CO2浓缩机制蓝细菌具有CO2浓缩机制，如图所示。注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。由图可知，蓝细菌通过CO2浓缩机制使羧化体中Rubisco周围的CO2浓度升高，从而通过促进CO2固定进行光合作用，最终提高光合效率。6.人工合成淀粉我国科学家模拟和借鉴了植物的光合作用过程，从动物、植物、微生物中的31个物种中选择合适的酶，在无细胞系统中构建了一条人工淀粉合成途径(ASAP)，该途径首先通过光伏发电将光能转变为电能，光伏电解水产生氢气，然后通过催化剂利用氢气将二氧化碳还原成甲醇，最终合成淀粉，相关过程如图所示：简单来说，首先将二氧化碳还原成甲醇(C1)，然后将甲醇转化为三碳化合物(C3)，再转化为六碳化合物(C6)，最后聚合成淀粉。限时练5电子传递链及化学渗透假说、C4植物、景天科植物、光呼吸等特殊代谢类型(时间：30分钟分值：50分)【精准强化】1.(2024·山东烟台一模)科学家从菠菜中分离出类囊体，将其与多种辅因子和多样化的还原酶一起包裹在油包水滴中，构建出如图所示能实现CO2的连续转化且可编辑的人工光合细胞。下列说法错误的是()A.人工光合细胞膜应该由单层磷脂分子组成B.需持续加入多种辅因子，为CO2转化提供能量和还原剂C.通过改变还原酶的种类能实现可定制的CO2转化D.与菠菜叶肉细胞相比，人工光合细胞更有利于有机物积累答案B解析人工光合细胞膜外面是油里面是水，磷脂分子的头部亲水，尾部疏水，排布为单层排列，A正确；ATP和NADPH能为CO2转化提供能量和还原剂，由光反应提供，而多种辅因子参与CO2的固定，且C3还原能产生，故不需持续加入多种辅因子，B错误；通过改变还原酶的种类能实现可定制的CO2转化，从而得到不同的有机物，C正确；叶肉细胞需要进行消耗有机物的细胞呼吸，而人工光合细胞能够进行光合作用，不能进行呼吸作用，能够更有效地积累有机物，D正确。2.(2024·山东青岛高三模拟)一些植物组织，在细胞色素氧化酶COX(复合体Ⅳ，位于线粒体内膜上)抑制剂(如氰化物)存在时，呼吸作用仍然进行，这时的呼吸作用称为抗氰呼吸。抗氰呼吸与交替氧化酶(AOX)密切相关，其作用机理如图所示。由于这一电子传递路径较短，该过程产生的ATP较少，产生的热量更多。不能进行抗氰呼吸的植物缺乏AOX。研究发现，某些天南星科植物在早春开花时，环境温度较低，其花序中含有大量的AOX。下列说法错误的是()A.有氧呼吸过程中，CO2、H2O的产生分别发生在第二、三阶段B.细胞色素氧化酶和交替氧化酶均能催化O2与NADH的结合C.抗氰呼吸途径可以帮助某些组织获得足够多的热量D.抗氰呼吸时有机物氧化分解不彻底，生成的ATP较少答案D解析细胞色素氧化酶和交替氧化酶均参与细胞呼吸的第三阶段，都能催化O2与NADH结合生成水，B正确；抗氰呼吸过程中电子传递路径较短，该过程产生的ATP较少，因而产生的热量更多，C正确；抗氰呼吸时有机物氧化分解是彻底的，只不过由于这一电子传递路径变短导致生成的ATP较少，进而可以释放更多的热能，D错误。3.(不定项)(2024·山东滨州一模)在弱光及黑暗条件下，衣藻无氧呼吸产生的丙酮酸可进一步代谢产生弱酸(HA)，导致类囊体酸化，过程如图1，类囊体酸化对氧气释放情况的影响如图2，下列说法正确的是()A.H＋运出类囊体受阻是类囊体酸化的关键原因B.类囊体内pH与细胞内弱酸的总积累量呈正相关C.图2结果说明KOH对最大氧气释放量无影响D.弱光条件下，类囊体酸化促进了衣藻加速释放氧气答案AD解析由图1可知，弱酸分子可进入类囊体腔，并解离出H＋，由于H＋无法直接穿过类囊体膜，且类囊体腔内的缓冲能力有限，导致腔内H＋不断积累，出现酸化，H＋运出类囊体受阻是类囊体酸化的关键原因，A正确；无氧呼吸产生弱酸的总积累量多，进而类囊体腔内的酸化程度高，可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，类囊体内pH与细胞内弱酸的总积累量呈负相关，B错误；衣藻黑暗处理3小时后一组给予弱光光照，另一组进行相同处理并额外添加氢氧化钾，由图2可知，弱光组释放氧气的时间早于KOH(碱性物质)＋弱光组，且更快达到最大氧气释放量，但不能确定最大氧气释放量相同，C错误，D正确。4.(2024·山东聊城二模)强光照条件下，植物细胞可以通过“苹果酸/草酰乙酸穿梭”和“苹果酸/天冬氨酸穿梭”(如图)实现叶绿体和线粒体中物质和能量的转移，并可以通过信号传递调节植物的生理活动以适应环境变化。回答下列问题：(1)叶绿体利用分布在________上的色素将光能转化为化学能。叶绿体中光合产物暂时以淀粉形式储存的意义是____________________________________________________________________________________________________________。(2)当光照过强时，“苹果酸/草酰乙酸穿梭”可有效地将光反应产生的________中含有的还原能输出叶绿体，再经过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”转换成线粒体中的________中含有的还原能，最终在________(填场所)转化为ATP中的化学能。(3)当光照过强时，植物细胞释放到胞外的ATP(eATP)可通过受体介导的方式，调节植物生理活动。为探究eATP对光合速率的影响，科研人员用一定最适宜浓度的eATP溶液处理豌豆叶片，结果如图所示。注：NADPH氧化酶是ROS产生的关键酶，活性氧(ROS)能促进植物叶肉细胞气孔的开放。该实验自变量为______________，推测eATP调节植物光合速率的机制_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)类囊体薄膜减少丙糖磷酸等在叶绿体内的积累，避免对光合作用的抑制；维持叶绿体内的渗透压等(2)NADPHNADH线粒体内膜(3)eATP的有无、豌豆幼苗的种类eATP通过调节NADPH氧化酶基因的表达，促进活性氧(ROS)的合成来促进气孔的开放，从而提高光合速率解析(1)叶绿体利用类囊体薄膜上的叶绿素和类胡萝卜素将光能转化为化学能。叶绿体中光合产物暂时以淀粉形式储存以减少丙糖磷酸等积累，避免对光合作用的抑制，维持叶绿体内的渗透压。(2)由图可知，强光条件下，“苹果酸/草酰乙酸”穿梭能将H＋运出叶绿体，与NAD＋结合生成NADH，该过程将光反应产生的NADPH中含有的还原能输出叶绿体，再经过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”转换成线粒体中的NADH中含有的还原能，最终在线粒体内膜用于ATP的合成。(3)由题意可知，该实验的自变量为eATP的有无、豌豆幼苗的种类。活性氧(ROS)能促进植物叶肉细胞气孔的开放，NADPH氧化酶是ROS产生的关键酶，据图可知，eATP可通过调节气孔导度来调节植物光合速率，而活性氧(ROS)也能促进植物叶肉细胞气孔的开放，活性氧(ROS)的合成需要NADPH氧化酶的催化，当NADPH氧化酶缺失，则活性氧(ROS)无法合成，无法促进植物叶肉细胞气孔的开放，科研人员用eATP处理NADPH氧化酶基因缺失突变体，发现净光合速率与对照组基本一致。5.(2024·华师一附中调研)以景天科植物为代表的多种植物，其体内具有特殊的CO2固定方式，即CAM途径，又称为景天酸代谢途径。其过程为：夜晚气孔开放，在PEP羧化酶等酶催化作用下，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸内，储存在液泡中，白天气孔关闭，苹果酸从液泡中运出并释放CO2，为叶绿体提供光合作用的原料。具体过程如图所示，请据图回答下列问题：(1)此类植物夜晚吸收CO2，但并不能合成有机物，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)白天进行光合作用所需CO2的来源是________________，CO2在卡尔文循环中首先被固定为________。(3)白天叶肉细胞产生ATP的部位是________________________。(4)具有景天酸代谢过程的植物通过改变其代谢途径以适应特殊环境，这种特殊环境最可能是________。此途径可以使植物在白天________________________，从而保证其生命活动能够正常进行。答案(1)夜晚没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供ATP和NADPH，不能合成有机物(2)苹果酸分解和呼吸作用C3(3)叶绿体、线粒体和细胞质基质(4)干旱环境降低蒸腾作用，减少水分的散失解析(1)光反应需要光照，夜晚没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供NADPH和ATP，不能合成有机物，故此类植物夜晚吸收CO2，但并不能合成有机物。(2)白天植物既能进行光合作用，又能进行呼吸作用，光合作用需要的CO2可以由呼吸作用产生和苹果酸分解提供；在暗反应过程中，CO2首先被固定为C3。(3)白天叶肉细胞能进行光合作用和呼吸作用，故产生ATP的部位是叶绿体、线粒体和细胞质基质。(