微专题3 生物膜上的电子传递
1.B [解析] 依题意可知,复合物 Ⅰ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 在有氧呼吸第三阶段起电子传递作用,骨骼肌细胞的有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜上,所以在该细胞中,复合物 Ⅰ、 Ⅲ 、 Ⅳ 分布在线粒体内膜上,A正确;电子在传递的过程中,H+通过复合物 Ⅰ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 逆浓度梯度运输,建立膜H+势能差,结合图分析可知,复合物 Ⅰ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 分布在线粒体内膜上,在嵴周围的线粒体基质中H+的浓度较低,B错误;根据题图和题意可知:ATP合酶在转运H+的同时催化ATP合成,C正确;依题意,UCP是一种特殊的H+通道,由图可知,H+通过UCP运输会产生大量热量,若UCP运输的H+增多,则通过ATP合酶运输的H+减少,合成的ATP会减少,D正确。
2.A [解析] 与25 ℃相比,4 ℃耗氧量增加,根据题意,电子经线粒体内膜最终传递给氧气,说明4 ℃时线粒体内膜上的电子传递未受阻,A错误;与25 ℃相比,短时间低温4 ℃处理,ATP合成量较少,耗氧量较多,说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多用于产热,消耗的葡萄糖量多, B、C正确;DNP使H+不经ATP合酶返回线粒体基质中,会使线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,导致ATP合成减少, D正确。
3.C [解析] 由题干“LHC Ⅱ 与PS Ⅱ 的分离依赖LHC蛋白激酶的催化”可知,叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降,LHC Ⅱ 与PS Ⅱ 分离受阻,使得PS Ⅱ 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PS Ⅱ 光复合体中的叶绿素含量减少,导致对光能的捕获减弱,B正确;弱光下LHC Ⅱ 与PS Ⅱ 结合,增强对光能的捕获,C错误;PS Ⅱ 光复合体能吸收光能,并分解水,水的光解产生H+、电子和O2,D正确。
4.(1)差速离心法 红光和蓝紫光 作为还原剂和提供能量 (2)类囊体(薄)膜 NADPH 热能 (3)线粒体、 叶绿体和细胞质基质 eATP需要与 (细胞膜上的)DORN1受体结合后才能激发细胞内的信号转导 (4)降低 缓解 不明显 交替呼吸 (途径)抑制
[解析] (1)若要将叶肉细胞中叶绿体与线粒体等其他细胞器分离,可以采用的方法是差速离心法;叶肉细胞中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。暗反应阶段,NADPH的作用是作为还原剂和提供能量。(2)图中所示的光系统 Ⅰ 和光系统 Ⅱ 中光合色素吸收、传递和转化光能,应该位于叶绿体的类囊体薄膜上。由图可知,植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径,将过多的NADPH用于合成苹果酸,转移出叶绿体,并最终通过AOX的作用,将其中大部分能量以热能形式散失。(3)目前尚未发现在植物细胞的表面或质膜上存在ATP合酶,说明eATP来源于能产生iATP的线粒体(有氧呼吸第二、三阶段)、叶绿体(光反应阶段)和细胞质基质(细胞呼吸的第一阶段)。据图可知,eATP与DORN1受体结合,激发细胞内的信号转导,据此可推测eATP最可能是作为一种信号分子调节植物的光合作用。(4)①与对照组相比可知,在WT叶片中,SHAM处理组实际光系统反应效率降低。在WT叶片中,与SHAM处理组相比,SHAM+ATP组实际光系统反应效率更高,说明对WT叶片添加外源ATP可缓解SHAM所导致的影响。而在dorn -1叶片中,对照组与SHAM处理组、ATP组的实际光系统反应效率相差不大,说明SHAM处理以及添加外源ATP对植物实际光系统反应效率的影响不明显。②将WT叶片组与dorn -1叶片组相比,WT叶片组的实际光系统反应效率更低,表明eATP可通过受体DORN1对交替呼吸(途径)抑制引起的植物光系统反应效率下降进行调控。微专题3 生物膜上的电子传递
1.细胞呼吸中的电子传递链和氧化磷酸化
细胞呼吸过程中形成的NADH等物质,通过线粒体内膜上的电子传递系统(复合物 Ⅰ、 Ⅱ 、Ⅲ )将电子最终传递给氧,该过程偶联ATP合酶(F0-F1复合物)催化的ATP合成,这种产生ATP的方式称为氧化磷酸化(如图所示)。
1.[2024·重庆江北区三模] 有氧呼吸第三阶段的电子传递链如图所示。电子在传递的过程中,H+通过复合物 Ⅰ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 逆浓度梯度运输,建立膜H+势能差,驱动ATP合酶顺H+浓度梯度运输,同时产生大量的ATP。UCP是一种特殊的H+通道。下列相关叙述错误的是( )
A.复合物 Ⅳ 可分布在骨骼肌细胞线粒体的内膜上
B.在嵴结构周围的线粒体基质中,H+的浓度较高
C.ATP合酶在转运H+的同时催化ATP合成
D.若UCP运输的H+增多,则细胞合成的ATP可能会减少
2.[2022·山东卷改编] 在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法不正确的是( )
A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸产热多
C.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少
2.光系统及电子传递链
光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物,具有吸收、传递和转化光能的作用,包括光系统 Ⅰ (PS Ⅰ )和光系统 Ⅱ (PS Ⅱ )。
①光系统 Ⅱ 进行水的光解,产生氧气、H+和电子(e-),光系统 Ⅰ 主要是介导NADPH的产生。
②电子传递过程是高电势到低电势(由于光能的作用),释放的能量将质子(H+)逆浓度梯度从类囊体的基质侧泵入囊腔侧,从而建立了质子浓度(电化学)梯度。
③类囊体内的高浓度质子通过ATP合成酶顺浓度梯度流出,而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度流出释放的能量来合成ATP。
3.[2023·湖北卷] 植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PS Ⅰ 和PS Ⅱ 光复合体,PS Ⅱ 光复合体含有光合色素,能吸收光能,并分解水。研究发现,PS Ⅱ 光复合体上的蛋白质LHC Ⅱ ,通过与PS Ⅱ 结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHC Ⅱ 与PS Ⅱ 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,PS Ⅱ 光复合体对光能的捕获增强
B.Mg2+含量减少会导致PS Ⅱ 光复合体对光能的捕获减弱
C.弱光下LHC Ⅱ 与PS Ⅱ 结合,不利于对光能的捕获
D.PS Ⅱ 光复合体分解水可以产生H+、电子和O2
4.[2024·江苏苏州三模] 植物细胞内的呼吸链中存在由交替氧化酶(AOX)主导的交替呼吸途径,该途径对植物抵抗强光等逆境具有重要的生理学意义。下图甲表示eATP与呼吸链对光合作用相关反应的影响,其中iATP为细胞内ATP,eATP为细胞外ATP。请回答下列问题。
(1)若要将叶肉细胞中叶绿体与线粒体等其他细胞器分离,可以采用的方法是 (答1种即可);叶肉细胞中叶绿素主要吸收 。暗反应阶段,NADPH的作用是 。
(2)图中所示的光系统 Ⅰ 和光系统 Ⅱ 应位于叶绿体的 (结构)上。强光环境下,植物细胞通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径,将过多的 转移出叶绿体,并最终通过AOX的作用,将其中大部分能量以 形式散失,从而有效缓解强光对植物细胞内光系统的损伤。
(3)目前尚未发现在植物细胞的表面或质膜上存在ATP合酶,表明eATP来源于 产生的iATP。据图判断,eATP最可能是作为一种信号分子调节植物的光合作用,其判断依据是 。
(4)为探究eATP对植物光系统反应效率的影响及其作用机制,研究者以野生型(WT)拟南芥和eATP受体缺失突变体(dorn-1)拟南芥为实验材料,利用交替呼吸抑制剂(SHAM)进行实验,结果如图乙所示。
①据图乙分析,在WT叶片中,SHAM处理能够引起实际光系统反应效率 ,对WT叶片添加外源ATP可 SHAM所导致的影响;而在dorn-1叶片中,SHAM处理以及添加外源ATP对植物实际光系统反应效率的影响 。
②以上结果表明,eATP可通过受体DORN1对 引起的植物光系统反应效率下降进行调控。该实验为进一步研究植物抗胁迫调节机制中呼吸链以及eATP的作用提供依据。 (共26张PPT)
微专题3
生物膜上的电子传递
1.细胞呼吸中的电子传递链和氧化磷酸化
2.光系统及电子传递链
1.细胞呼吸中的电子传递链和氧化磷酸化
细胞呼吸过程中形成的 等物质，通过线粒体内膜上的电子传递
系统（复合物 Ⅰ、 Ⅱ 、Ⅲ ）将电子最终传递给氧，该过程偶联
合酶复合物催化的合成，这种产生 的方式称为氧化
磷酸化（如图所示）。
1.[2024·重庆江北区三模] 有氧呼吸第三阶段的电子传递链如图所示。
电子在传递的过程中， 通过复合物 Ⅰ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 逆浓度梯度运
输，建立膜势能差，驱动合酶顺 浓度梯度运输，同时产生大
量的。是一种特殊的 通道。下列相关叙述错误的是( )
A.复合物 Ⅳ 可分布在骨骼肌细胞线粒体的内膜上
B.在嵴结构周围的线粒体基质中， 的浓度较高
C.合酶在转运的同时催化 合成
D.若运输的增多，则细胞合成的 可能会减少
√
[解析] 依题意可知，复合物 Ⅰ 、
Ⅲ 、 Ⅳ 在有氧呼吸第三阶段起电
子传递作用，骨骼肌细胞的有氧呼吸
第三阶段发生在线粒体内膜上，所以
在该细胞中，复合物 Ⅰ、 Ⅲ 、 Ⅳ 分布在线粒体内膜上，A正确；电子在传递的过程中， 通过复合物 Ⅰ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 逆浓度梯度运输，建立膜 势能差，结合图分析可知，复合物 Ⅰ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 分布在线粒体内膜上，在嵴周围的线粒体基质中 的浓度较低， B错误；
根据题图和题意可知： 合酶在转
运的同时催化 合成，C正确；
依题意， 是一种特殊的通道，
由图可知，通过 运输会产生
大量热量，若 运输的增多，则通过合酶运输的 减少，合成的 会减少，D正确。
2.[2022·山东卷改编] 在有氧呼吸第三阶
段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并
释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给
，电子传递过程中释放的能量驱动
从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后经 合酶返回线粒体基质
并促使合成，然后与接受了电子的 结合生成水。为研究短时低
温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组
情况及结果如图所示。已知可使进入线粒体基质时不经过
合酶。下列相关说法不正确的是( )
A. 时线粒体内膜上的电子传递受阻
B.与时相比， 时有氧呼吸产热多
C.与时相比， 时有氧呼吸消耗葡
萄糖的量多
D.导致线粒体内外膜间隙中 浓度
降低，生成的 减少
√
[解析] 与相比， 耗氧量增加，
根据题意，电子经线粒体内膜最终传递
给氧气，说明 时线粒体内膜上的电子
传递未受阻，A错误；与 相比，短时
间低温处理， 合成量较少，耗氧量较多，说明 时有氧呼吸释放的能量较多用于产热，消耗的葡萄糖量多，、C正确；使不经 合酶返回线粒体基质中，会使线粒体内外膜间隙中浓度降低，导致 合成减少， 正确。
2.光系统及电子传递链
光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素
组成的复合物，具有吸收、传递和转化
光能的作用，包括光系统 ⅠⅠ 和光
系统 ⅡⅡ 。
①光系统 Ⅱ 进行水的光解，产生氧气、和电子 ，光系统 Ⅰ 主
要是介导 的产生。
②电子传递过程是高电势到低电势（由于光能的作用），释放的能量
将质子 逆浓度梯度从类囊体的基质侧泵入囊腔侧，从而建立了质
子浓度（电化学）梯度。
③类囊体内的高浓度质子通过合成酶顺浓度梯度流出，而 合
成酶利用质子顺浓度梯度流出释放的能量来合成 。
3.[2023·湖北卷] 植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上Ⅰ 和 Ⅱ 光
复合体， Ⅱ 光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究
发现，Ⅱ 光复合体上的蛋白质Ⅱ，通过与 Ⅱ 结合或分离来增
强或减弱对光能的捕获（如图所示）。Ⅱ 与Ⅱ 的分离依赖
蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是( )
A.叶肉细胞内蛋白激酶活性下降， Ⅱ 光复合体对光能的捕获增强
B.含量减少会导致 Ⅱ 光复合体对光能的捕获减弱
C.弱光下Ⅱ 与 Ⅱ 结合，不利于对光能的捕获
D.Ⅱ 光复合体分解水可以产生、电子和
√
[解析] 由题干“Ⅱ 与Ⅱ 的分离依赖 蛋白激酶的催化”可知，
叶肉细胞内蛋白激酶活性下降，Ⅱ 与 Ⅱ 分离受阻，使得
Ⅱ 光复合体对光能的捕获增强，A正确； 是叶绿素的组成成
分，其含量减少会导致 Ⅱ 光复合体中的叶绿素含量减少，导致对
光能的捕获减弱，B正确；弱光下Ⅱ 与 Ⅱ 结合，增强对光能
的捕获，C错误； Ⅱ 光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解
产生、电子和 ，D正确。
4.[2024·江苏苏州三模] 植物细胞
内的呼吸链中存在由交替氧化酶
主导的交替呼吸途径，该途
径对植物抵抗强光等逆境具有重
要的生理学意义。下图甲表示
与呼吸链对光合作用相关反
应的影响，其中为细胞内，为细胞外 。请回答下列
问题。
（1）若要将叶肉细胞中叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采
用的方法是____________（答1种即可）；叶肉细胞中叶绿素主要吸
收______________。暗反应阶段， 的作用是________________
______。
差速离心法
红光和蓝紫光
作为还原剂和提供能量
[解析] 若要将叶肉细胞中叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以
采用的方法是差速离心法；叶肉细胞中叶绿素主要吸收红光和蓝紫
光。暗反应阶段， 的作用是作为还原剂和提供能量。
（2）图中所示的光系统 Ⅰ 和光
系统 Ⅱ 应位于叶绿体的________
________（结构）上。强光环境
下，植物细胞通过“苹果酸—草酰
乙酸穿梭”途径，将过多的
________转移出叶绿体，并最终
类囊体（薄）膜
热能
通过 的作用，将其中大部分能量以______形式散失，从而有效缓
解强光对植物细胞内光系统的损伤。
[解析] 图中所示的光系统 Ⅰ 和
光系统 Ⅱ 中光合色素吸收、传
递和转化光能，应该位于叶绿
体的类囊体薄膜上。由图可知，
植物细胞通过“苹果酸—草酰乙
酸穿梭”途径，将过多的
用于合成苹果酸，转移出叶绿体，并最终通过 的作用，将其中
大部分能量以热能形式散失。
（3）目前尚未发现在植物细胞的
表面或质膜上存在 合酶，表
明 来源于________________
_____________产生的 。据图
判断， 最可能是作为一种信
号分子调节植物的光合作用，其
线粒体、 叶绿体和细胞质基质
需要与 （细胞膜上的）受体结合后才能激发细胞内的信号转导
判断依据是__________________________________________________
___________________。
[解析] 目前尚未发现在植物细
胞的表面或质膜上存在 合酶，
说明来源于能产生 的
线粒体（有氧呼吸第二、三阶
段）、叶绿体（光反应阶段）
和细胞质基质（细胞呼吸的第
一阶段）。据图可知，与 受体结合，激发细胞内的信号
转导，据此可推测 最可能是作为一种信号分子调节植物的光合
作用。
（4）为探究 对植物光系统反应效率的影响及其作用机制，研究
者以野生型拟南芥和受体缺失突变体 拟南芥为实
验材料，利用交替呼吸抑制剂 进行实验，结果如图乙所示。
①据图乙分析，在叶片中， 处理能够引起实际光系统反应效
率______，对叶片添加外源可______ 所导致的影响；而
在叶片中，处理以及添加外源 对植物实际光系统反
应效率的影响________。
降低
缓解
不明显
[解析] 与对照组相比可知，在
叶片中， 处理组实际光系统
反应效率降低。在 叶片中，与
处理组相比， 组
实际光系统反应效率更高，说明对
叶片添加外源可缓解所导致的影响。而在 叶
片中，对照组与处理组、 组的实际光系统反应效率相差不
大，说明处理以及添加外源 对植物实际光系统反应效率的
影响不明显。
②以上结果表明， 可通过受体
对_______________________
引起的植物光系统反应效率下降进行
调控。该实验为进一步研究植物抗胁
迫调节机制中呼吸链以及 的作
用提供依据。
交替呼吸 （途径）抑制
[解析] 将叶片组与叶片组相比， 叶片组的实际光系
统反应效率更低，表明可通过受体 对交替呼吸（途径）
抑制引起的植物光系统反应效率下降进行调控。
