热考微练4细胞呼吸与光合作用中的电子传递

热考微练4细胞呼吸与光合作用中的电子传递、光呼吸与光抑制现象解读(分值：50分)授课提示：对应课后定时检测案30页选择题每题3分。1．光呼吸与细胞呼吸是两个不同的反应。光呼吸指的是当O2浓度较高时，Rubisco催化C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2的过程(当CO2浓度较高时，Rubisco催化CO2与C5反应进行光合作用)。下列分析正确的是()A．植物所有的细胞呼吸与光呼吸过程都会利用O2产生CO2B．当细胞间CO2与O2浓度的比值增大时，不利于植物进行光呼吸C．细胞氧化分解有机物时都需要氧气的参与，都能产生能量D．Rubisco的“两面性”让酶不能高效地催化化学反应的进行解析：植物细胞有氧呼吸需要消耗氧气生成二氧化碳，无氧呼吸不需要消耗氧气，光呼吸指的是当O2浓度较高时，Rubisco催化C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2的过程，A错误；当细胞间CO2与O2浓度的比值增大时，CO2浓度较高，Rubisco催化CO2与C5反应进行光合作用，不利于植物进行光呼吸，B正确；细胞氧化分解有机物时有氧呼吸需要氧气的参与，无氧呼吸不需要氧气的参与，但都能产生能量，C错误；酶与无机催化剂相比较，酶具有高效性，虽然Rubisco催化C5与O2反应，也催化CO2与C5反应，但是Rubisco仍然高效地催化化学反应的进行，D错误。答案：B2．强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理(如图)，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。实验结果如图所示。下列叙述正确的是()A．各组幼苗所处的条件应相同且适宜B．强光照射后短时间内，植物叶片胞间CO2浓度会降低C．持续强光照射后，植物叶片胞间CO2浓度将降低D．油菜素内酯可通过抑制光反应关键蛋白的合成减弱光抑制现象解析：本实验的自变量是BR和L的有无及处理时间，各组幼苗所处的条件是无关变量，应保证各组条件相同，但应处于强光(非适宜)条件下，A错误；强光照射后短时间内，光反应增强，产生的NADPH和ATP增加，暗反应加强，植物叶片胞间CO2浓度会降低，B正确；分析题意可知，持续强光照射后，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象，此时暗反应减弱，利用的二氧化碳减少，植物叶片胞间CO2浓度将升高，C错误；据图分析，与清水组相比，加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；与BR组相比，BR＋L组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能是通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的，D错误。答案：B3．(15分)(2026·山东聊城一模卷)当光照过强，超过棉花叶片需要吸收的光能时，会导致光合速率下降，这种现象称为光抑制。有关光抑制的机制，一般认为：在强光下，一方面因NADP＋不足使电子传递给O2形成超氧阴离子O2-；另一方面会导致还原态电子积累，形成三线态叶绿素(3chl)，3chl与O2反应生成单线态氧(1O2)。O2-和1O2都非常活泼，如不及时清除，会攻击叶绿素和PSⅡ反应中心的D1蛋白，从而损伤光合结构。类胡萝卜素可快速淬灭3chl，也可以直接清除1O2。图甲是棉花的叶肉细胞中进行光合作用的示意图，①②③为相关过程，PSⅠ和PSⅡ都是由蛋白质和光合色素组成的光系统复合物；图乙、图丙分别表示正常棉花和突变棉花绿叶中色素纸层析结果示意图(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示不同色素带)；图丁是正常棉花的色素总吸收光谱、光合作用的作用光谱(指不同波长光照下植物的光合作用效率(1)图甲中，类囊体膜上传递的电子的最初供体是____________。过程②和③中消耗能量的过程是_____________，物质A的功能是________________________________________________________________________。(2)图乙、丙中，色素带Ⅱ代表的色素名称是________。通过测量不同波长光照下的O2释放量绘制的曲线是图丁所示的________光谱。总吸收光谱与色素带Ⅱ的吸收光谱曲线不吻合的原因是_________________________________________________________。(3)强光导致光抑制时，突变棉花植株比正常棉花植株光合速率下降更快的原因是________________________________________________________________________。(4)已知Deg蛋白酶可降解受损的D1蛋白，提高其更新速度。强光下，若抑制Deg蛋白酶的活性，则光合速率会受到抑制，其原因可能是________________________，进而影响电子的传递，使光合速率下降。解析：(1)由图可知，类囊体膜上传递的电子的最初供体是H2O。②为CO2的固定过程，不需要消耗能量，③为C3的还原过程，光合作用的暗反应阶段为CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物，所以③过程需要消耗能量。物质A为NADPH，其作用是作为还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，储存部分能量供暗反应阶段利用。(2)色素带Ⅱ为叶绿素a，作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率，可以通过测量不同波长相应的O2释放量来绘制；色素带Ⅱ为叶绿素a，总吸收光谱与叶绿素a吸收光谱曲线不吻合，说明绿叶中除了叶绿素a，还含有其他色素，也能吸收光能。(3)由于类胡萝卜素可快速淬灭3chl，也可以直接清除1O2，故缺乏类胡萝卜素的突变体因无法淬灭3chl并清除1O2而使叶绿体受损，同时缺乏类胡萝卜素会导致光反应吸收的蓝紫光减少，所以光合速率下降。(4)已知Deg蛋白酶可降解受损的D1蛋白，提高其更新速度，有利于PSⅡ正常发挥作用，强光下，若抑制Deg蛋白酶的活性，受损D1蛋白降解速率下降，会使受损的D1蛋白积累，新合成的D1蛋白无法替换受损的D1蛋白，进而影响电子的传递，使光合速率下降。答案：(1)H2O/水③作为还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，储存部分能量供暗反应阶段利用(2)叶绿素a作用绿叶中除了叶绿素a，还含有其他色素，也能吸收光能(3)突变体棉花植株缺乏类胡萝卜素，无法淬灭3chl并清除1O2而使叶绿体受损，同时缺乏类胡萝卜素导致吸收的蓝紫光减少，影响光合作用(4)Deg蛋白酶的活性被抑制后，受损的D1蛋白降解速率下降使受损的D1蛋白积累，新合成的D1蛋白无法替换受损的蛋白4．(16分)(2026·江苏泰州一模卷)为探究植物抵御高温的生理生态机制和培育抗高温新品种，科学家进行了一系列相关研究，图甲为高温胁迫下植物光合电子传递链的示意图，图乙为高温胁迫诱导植物PSⅡ发生光抑制的作用机理(ROS：活性氧，OEC：放氧复合体)。请回答下列问题。(1)图甲中双层磷脂分子层及其中蛋白质等组成的结构为______________，是光合作用过程中________阶段发生的场所。水光解需要的能量由______________________两类色素捕获而来。(2)碳固定过程的反应物是________，还原碳固定产物需要图甲结构上合成的________提供还原力。(3)高温胁迫下，由于膜的流动性________，PSⅡ捕光复合体很容易从膜上脱落，影响光合电子传递，导致植物对光能的利用效率降低。据图甲判断，高温胁迫时植物会通过增强图中依赖____________途径的环式电子传递方式来起到光保护作用。(4)据图乙可知，ROS过量合成除可直接导致PSⅡ失活外，还能通过____________________________途径引起PSⅡ失活，发生光抑制现象。(5)植物净光合速率在很大程度上取决于Rubisco(C5的羧化酶/加氧酶)的活性，该酶在叶绿体中的存在部位是____________。Rubisco活性受到Rubisco活化酶(RCA)的调节，RCA活性易受高温胁迫抑制。据此，结合生物技术与工程知识，提出一个缓解高温胁迫对光合能力和作物产量影响的方案：__________________________________________。答案：(1)类囊体薄膜光反应叶绿素和类胡萝卜素(2)C5和CO2NADPH(3)增强NDH和PGR(4)抑制D1蛋白的从头合成，导致PSⅡ中D1蛋白减少(缺失)(5)基质运用蛋白质工程技术提高RCA的热稳定性5．(13分)(2026·黑龙江哈尔滨模拟卷)番茄植株在高CO2环境与高O2环境下C5的代谢途径不同，图甲表示番茄叶肉细胞内CO2和O2与C5的竞争结合途径。图乙表示将番茄叶片置于密闭小室内，分别在CO2浓度为0与0.03%的条件下测得小室内的CO2浓度变化。回答下列问题。(1)番茄叶肉细胞中光合作用产生O2的场所是________。当番茄植株大量失水时，叶片中________(填激素名称)的浓度会升高引起气孔关闭，短期内C3含量将________(填“上升”“不变”或“下降”)。若卡尔文循环合成的糖是葡萄糖，则生成1分子葡萄糖需要消耗________分子CO2。(2)光呼吸需要在________(填“有光”或“无光”)条件下进行。图甲中参与光呼吸的细胞器是________，C5与CO2或O2竞争结合的场所是________________。(3)图乙中，曲线a的0～t1时段番茄叶片释放的CO2来源于________(填生理过程)，t1～t2时段，CO2的释放速度有所增加，此阶段的CO2来源于________(填生理过程)。曲线b，当时间到达t2点后，室内CO2浓度不再改变，其原因是________________________________________________________________________。解析：(1)番茄叶肉细胞进行光合作用时，在光反应阶段，水光解产生氧气、ATP和NADPH，并且光合作用的光反应阶段发生在叶绿体类囊体的薄膜上；当番茄植株大量失水时，叶片中脱落酸的浓度会升高引起气孔关闭，导致二氧化碳供应减少，短期内C3含量将下降。若卡尔文循环合成的糖是葡萄糖，则生成1分子葡萄糖需要消耗6分子CO2。(2)光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。所以光呼吸需要在有光条件下进行。根据图甲可知，光呼吸过程中C5在高二氧化碳时生成2C3进入叶绿体参与卡尔文循环生成糖类，在高氧气环境下生成1C3进入线粒体生成二氧化碳，故参与光呼吸的细胞器是叶绿体和线粒体；暗反应发生在叶绿体基质中，所以C5与