2.3

基因工程的應(yīng)用

二輪：細(xì)胞代謝專題RNA活化能專一性C、H、O、N、P細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)ATP和NADPH有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能一、綠葉中色素的提取和分離

(1)實(shí)驗(yàn)原理(背)有機(jī)溶劑層析液快捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)可看作兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：①色素的提取實(shí)驗(yàn)

②色素的分離實(shí)驗(yàn)也可以用丙酮胡蘿卜素（橙黃色）葉綠素a(藍(lán)綠色)葉綠素b（黃綠色）葉黃素（黃色）葉綠素類胡蘿卜素3/41/4從分離的色素得出：1.含量最少的色素是

；含量最多的色素是

。2.溶解度最高，擴(kuò)散速度最快的色素是

；溶解度最低，擴(kuò)散速度最慢的色素是

。3.相鄰兩條色素帶之間的距離最遠(yuǎn)的是，最近的是

胡蘿卜素葉綠素a胡蘿卜素葉綠素b實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：胡蘿卜素和葉黃素葉綠素a和葉綠素b400～760nm可見(jiàn)光紅光和藍(lán)紫光藍(lán)紫光（海南高考2023年，16）海南是我國(guó)火龍果的主要種植區(qū)之一、由于火龍果是長(zhǎng)日照植物，冬季日照時(shí)間不足導(dǎo)致其不能正常開(kāi)花，在生產(chǎn)實(shí)踐中需要夜間補(bǔ)光，使火龍果提前開(kāi)花，提早上市。某團(tuán)隊(duì)研究了同一光照強(qiáng)度下，不同補(bǔ)光光源和補(bǔ)光時(shí)間對(duì)火龍果成花的影響，結(jié)果如圖?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)光合作用時(shí)，火龍果植株能同時(shí)吸收紅光和藍(lán)光的光合色素是

；用紙層析法分離葉綠體色素獲得的4條色素帶中，以濾液細(xì)線為基準(zhǔn)，按照自下而上的次序，該光合色素的色素帶位于第

條。(2)本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三種補(bǔ)光光源中最佳的是

，該光源的最佳補(bǔ)光時(shí)間是

小時(shí)/天，判斷該光源是最佳補(bǔ)光光源的依據(jù)是

。葉綠素a和葉綠素b1、2紅光+藍(lán)光6三個(gè)處理組中，紅光+藍(lán)光的補(bǔ)光光源在同一補(bǔ)光時(shí)間條件下，誘導(dǎo)產(chǎn)生的花朵數(shù)量最多；且該光源誘導(dǎo)火龍果成花所用補(bǔ)光時(shí)間最短試卷P1(3)

現(xiàn)有可促進(jìn)火龍果增產(chǎn)的三種不同光照強(qiáng)度的白色光源，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究成花誘導(dǎo)完成后提高火龍果產(chǎn)量的最適光照強(qiáng)度（簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路）。①取材分組：②處理自變量：③描述無(wú)關(guān)變量（培養(yǎng)）：④觀察因變量：成花誘導(dǎo)完成后，選取生長(zhǎng)發(fā)育狀況一致的火龍果植株隨機(jī)均分為三組。分別以三種不同光照強(qiáng)度的白色光源照射其他條件相同且適宜。待火龍果成熟后測(cè)量其產(chǎn)量，產(chǎn)量最高組的光照強(qiáng)度即為最適光照強(qiáng)度。細(xì)胞呼吸：有氧呼吸Ⅰ：Ⅱ：Ⅲ：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜葡萄糖

丙酮酸+[H]+少量能量酶丙酮酸+H2O

CO2+[H]+少量能量酶[H]+O2H2O+大量能量酶釋放出來(lái)的能量熱能散失（大部分）合成ATP（少部分）2.過(guò)程二、無(wú)氧呼吸教材p94細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)2.“三看”法判斷細(xì)胞呼吸的類型提醒

不同生物無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物不同，其直接原因在于催化反應(yīng)的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。有氧呼吸有氧呼吸二輪大本P221.整合有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的過(guò)程圖解提醒①葡萄糖需在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解成丙酮酸后進(jìn)入線粒體。②無(wú)氧呼吸只在第一階段釋放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。③人體內(nèi)產(chǎn)生的CO2只能是有氧呼吸的產(chǎn)物，因?yàn)槿梭w細(xì)胞無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸，無(wú)CO2生成。二輪大本P22ⅠⅡⅢⅣⅤ2.內(nèi)膜的內(nèi)外形成H+濃度差。3.最終，H＋沿著線粒體內(nèi)膜上ATP合成酶內(nèi)部的通道流回線粒體基質(zhì)，推動(dòng)ATP的合成知識(shí)拓展：有氧呼吸中的電子傳遞鏈1.蛋白質(zhì)Ⅰ~Ⅳ將第1、2階段產(chǎn)生的[H]中的高能電子進(jìn)行傳遞，最終傳遞給O2，生成水。二輪大本P322、

在有氧呼吸第三階段，線粒體基質(zhì)中的還原型輔酶脫去氫并釋放電子，電子經(jīng)線粒體內(nèi)膜最終傳遞給O2，電子傳遞過(guò)程中釋放的能量驅(qū)動(dòng)H+從線粒體基質(zhì)移至內(nèi)外膜間隙中，隨后H+經(jīng)ATP合酶返回線粒體基質(zhì)并促使ATP合成，然后與接受了電子的O2結(jié)合生成水。為研究短時(shí)低溫對(duì)該階段的影響，將長(zhǎng)勢(shì)相同的黃瓜幼苗在不同條件下處理，分組情況及結(jié)果如圖所示。已知DNP可使H+進(jìn)入線粒體基質(zhì)時(shí)不經(jīng)過(guò)ATP合酶。下列相關(guān)說(shuō)法不正確的是（

）A.4℃時(shí)線粒體內(nèi)膜上的電子傳遞受阻B.與25℃時(shí)相比，4℃時(shí)有氧呼吸產(chǎn)熱多C.與25℃時(shí)相比，4℃時(shí)有氧呼吸消耗葡萄糖的量多D.DNP導(dǎo)致線粒體內(nèi)外膜間隙中H+濃度降低，生成的ATP減少A試卷P33.掌握影響細(xì)胞呼吸的曲線影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素：溫度、O2、CO2、含水量①O2濃度＝0時(shí)，只進(jìn)行

。②0<O2濃度<10%時(shí)，同時(shí)進(jìn)行

。③O2濃度≥10%時(shí)，只進(jìn)行

。④O2濃度＝5%時(shí)，有機(jī)物消耗

。無(wú)氧呼吸有氧呼吸最少有氧呼吸和無(wú)氧呼吸二輪大本P22此時(shí)，CO2釋放量最少，呼吸作用最弱，有機(jī)物消耗最少。最適宜儲(chǔ)藏糧食、水果和蔬菜據(jù)圖分析：

根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)（現(xiàn)在也稱為碳反應(yīng)）兩個(gè)階段。葉綠體中的色素可見(jiàn)光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應(yīng)（葉綠體類囊體薄膜）暗反應(yīng)（葉綠體的基質(zhì)）NADP+NADPH酶光合作用的過(guò)程教材103頁(yè)例1、(2023·重慶高三第一次聯(lián)考.節(jié)選)如圖表示綠色植物光合作用光反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)子(H＋)和電子(e－)的傳遞情況，實(shí)線代表H＋傳遞，虛線代表e－傳遞，PQ既可傳遞e－，又可傳遞H＋。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素分子在光能激發(fā)下失去高能e－，失去e－的葉綠素分子，能夠從水分子中奪取e－，使水分解為_(kāi)_______；e－經(jīng)光系統(tǒng)Ⅱ→PQ→細(xì)胞色素b6f→PC→光系統(tǒng)Ⅰ等最終傳遞給_______，合成NADPH；伴隨著e－的傳遞，H＋通過(guò)________方式從葉綠體基質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至類囊體腔積累，形成一定的H＋梯度，驅(qū)動(dòng)ATP合成，最終實(shí)現(xiàn)光能轉(zhuǎn)換為_(kāi)_____________。O2和H+

NADP+

主動(dòng)運(yùn)輸NADPH和ATP中活躍的化學(xué)能光合作用中的電子傳遞鏈試卷P2二輪大本P321.

對(duì)點(diǎn)練1.(2022·江蘇，20節(jié)選)圖Ⅰ所示為光合作用過(guò)程中部分物質(zhì)的代謝關(guān)系(①～⑦表示代謝途徑)。Rubisco是光合作用的關(guān)鍵酶之一，CO2和O2競(jìng)爭(zhēng)與其結(jié)合，分別催化C5的羧化與氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化則產(chǎn)生乙醇酸(C2)，C2在過(guò)氧化物酶體和線粒體協(xié)同下，完成光呼吸碳氧化循環(huán)。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：（1）圖Ⅰ中，類囊體薄膜直接參與的代謝途徑有_____(從①～⑦中選填)，在紅光照射條件下，參與這些途徑的主要色素是__________________。①⑥葉綠素1.

對(duì)點(diǎn)練1.(2022·江蘇，20節(jié)選)圖Ⅰ所示為光合作用過(guò)程中部分物質(zhì)的代謝關(guān)系(①～⑦表示代謝途徑)。Rubisco是光合作用的關(guān)鍵酶之一，CO2和O2競(jìng)爭(zhēng)與其結(jié)合，分別催化C5的羧化與氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化則產(chǎn)生乙醇酸(C2)，C2在過(guò)氧化物酶體和線粒體協(xié)同下，完成光呼吸碳氧化循環(huán)。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(2)

在C2循環(huán)途徑中，乙醇酸進(jìn)入過(guò)氧化物酶體被繼續(xù)氧化，同時(shí)生成的__________在過(guò)氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。過(guò)氧化氫光照強(qiáng)度CO2吸收量CO2釋放量ABCA點(diǎn)：只進(jìn)行呼吸作用光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)OdCO2AB段：呼吸作用＞光合作用B點(diǎn)：BC段：呼吸作用<光合作用呼吸作用＝光合作用光飽和點(diǎn)（d）：植物達(dá)到最大光合速率所需要的最小光照強(qiáng)度光合作用的環(huán)境因素①當(dāng)整個(gè)植株：光合作用強(qiáng)度＝細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。②葉肉細(xì)胞中：光合作用強(qiáng)度>細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。二輪P29有機(jī)物的制造量=呼吸作用有機(jī)物的消耗量+有機(jī)物的積累量光合作用的CO2消耗量＝黑暗中CO2釋放量（呼吸）＋從環(huán)境中的CO2吸收量光合作用的O2產(chǎn)生量

＝黑暗中的O2消耗量（呼吸）＋釋放到環(huán)境中的O2釋放量總光合速率=凈光合速率+呼吸速率

當(dāng)（總）光合速率小于呼吸速率時(shí)，凈光合速率為負(fù)值，但光合速率和呼吸速率不可能出現(xiàn)負(fù)值。環(huán)境條件改變時(shí)光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)的移動(dòng)問(wèn)題增大CO2濃度：B點(diǎn)

移C點(diǎn)

移左右D點(diǎn)

移右上植物缺鎂時(shí)：B點(diǎn)

移C點(diǎn)

移右左D點(diǎn)

移左下總結(jié)：不利于呼吸作用，A點(diǎn)____移。

不利于光合作用，光補(bǔ)

，光飽

，最大速率點(diǎn)

.

有利于光合作用，光補(bǔ)

，光飽

，最大速率點(diǎn)

.

右移左移左下移上（特殊情況：陰生植物的補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)都比陽(yáng)生植物的低）左移右移右上移二輪P303.兩條變化曲線的比較ab段：bc段：c點(diǎn)：cg段：g點(diǎn)：gh段：hi段：有機(jī)物積累最多的點(diǎn)：如何判斷一晝夜后能否積累有機(jī)物：只進(jìn)行呼吸作用呼吸作用強(qiáng)度＞光合作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度＝光合作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度＜光合作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度＝光合作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度＞光合作用強(qiáng)度只進(jìn)行呼吸作用g點(diǎn)Ⅱ-（Ⅰ+Ⅲ）二輪大本P303.兩條變化曲線的比較ac段：c點(diǎn)：cg段：g點(diǎn)：gi段：有機(jī)物積累最多的點(diǎn)：如何判斷一晝夜后能否積累有機(jī)物：呼吸作用強(qiáng)度＞光合作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度＝光合作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度＜光合作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度＝光合作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度＞光合作用強(qiáng)度g點(diǎn)比較i點(diǎn)和a點(diǎn)的CO2濃度二輪大本P30（海南高考2021年，21）植物工廠是全人工光照等環(huán)境條件智能化控制的高效生產(chǎn)體系。生菜是植物工廠常年培植的速生蔬菜?；卮鹣铝袉?wèn)題。（1）植物工廠用營(yíng)養(yǎng)液培植生菜過(guò)程中，需定時(shí)向營(yíng)養(yǎng)液通入空氣，目的是

。除通氣外，還需更換營(yíng)養(yǎng)液，其主要原因是____________。。加培養(yǎng)液中的溶氧量，促進(jìn)根細(xì)胞進(jìn)行呼吸作用根細(xì)胞通過(guò)呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳溶于水形成碳酸，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)液pH下降;植物根系吸收了營(yíng)養(yǎng)液中的營(yíng)養(yǎng)元素，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)液成分發(fā)生改變坐標(biāo)曲線圖類試卷P4（海南高考2021年，21）植物工廠是全人工光照等環(huán)境條件智能化控制的高效生產(chǎn)體系。生菜是植物工廠常年培植的速生蔬菜。回答下列問(wèn)題。（2）植物工廠選用紅藍(lán)光組合LED燈培植生菜，選用紅藍(lán)光的依據(jù)是

。生菜成熟葉片在不同光照強(qiáng)度下光合速率的變化曲線如圖，培植區(qū)的光照強(qiáng)度應(yīng)設(shè)置在____________點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度；為提高生菜產(chǎn)量，可在培植區(qū)適當(dāng)提高CO2濃度，該條件下B點(diǎn)的移動(dòng)方向是____________。植物光合作用主要吸收紅光和藍(lán)紫光右上方B試卷P4（3）將培植區(qū)的光照/黑暗時(shí)間設(shè)置為14h/10h，研究溫度對(duì)生菜成熟葉片光合速率和呼吸速率的影響，結(jié)果如圖，光合作用最適溫度比呼吸作用最適溫度____________；若將培植區(qū)的溫度從T5調(diào)至T6，培植24h后，與調(diào)溫前相比，生菜植株的有機(jī)物積累量________________________。

下降低試卷P4對(duì)點(diǎn)練3、（2022北京）光合作用強(qiáng)度受環(huán)境因素的影響。車前草的光合速率與葉片溫度、CO2濃度的關(guān)系如下圖。據(jù)圖分析不能得出（）A.低于最適溫度時(shí)，光合速率隨溫度升高而升高B.在一定的范圍內(nèi)，CO2濃度升高可使光合作用最適溫度升高C.CO2濃度為200μL·L-1時(shí)，溫度對(duì)光合速率影響小D.10℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會(huì)持續(xù)提高D試卷P4（四）表格數(shù)據(jù)類例4(2021·山東,21)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C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)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)。SoBS濃度/（mg.L-1）0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2umol.m-2.s-1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2umol.m-2.s-1)6.46.25.85.55.24.84.3（1）與未噴施SoBS溶液相比,噴施100mg·L-SoBS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

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，兩者即可相等試卷P5（四）表格數(shù)據(jù)類例4(2021·山東,21)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C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)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)。SoBS濃度/（mg.L-1）0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2umol.m-2.s-1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2umol.m-2.s-1)6.46.25.85.55.24.84.3(2)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試卷P5活學(xué)現(xiàn)用（2023.廣東.）光合作用機(jī)理是作物高產(chǎn)的重要理論基礎(chǔ)。大田常規(guī)栽培時(shí)，水稻野生型（WT）的產(chǎn)量和黃綠葉突變體（ygl）的產(chǎn)量差異不明顯，但在高密度栽培條件下ygl產(chǎn)量更高，其相關(guān)生理特征見(jiàn)下表和圖。（光飽和點(diǎn)：光合速率不再隨光照強(qiáng)度增加時(shí)的光照強(qiáng)度；光補(bǔ)償點(diǎn)：光合過(guò)程中吸收的CO2與呼吸過(guò)程中釋放的CO2等量時(shí)的光照強(qiáng)度。分析圖表，回答下列問(wèn)題：（1）ygl葉色黃綠的原因包括葉綠素含量較低和

，葉片主要吸收可見(jiàn)光中的

光。類胡蘿卜素/葉綠素比例上升紅光和藍(lán)紫試卷P5（2）光照強(qiáng)度逐漸增加達(dá)到2000μmolm-2

s-1時(shí)，ygl的凈光合速率較WT更高，但兩者凈光合速率都不再隨光照強(qiáng)度的增加而增加，比較兩者的光飽和點(diǎn)，可得ygl________WT（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl有較高的光補(bǔ)償點(diǎn)，可能的原因是葉綠素含量較低和________。高于呼吸速率較高試卷P6（3）與WT相比，ygl葉綠素含量低，高密度栽培條件下，更多的光可到達(dá)下層葉片，且ygl群體的凈光合速率較高，表明該群體

，是其高產(chǎn)的原因之一。光能利用率較高試卷P6（4）試分析在0~50μmolm-2s-1范圍的低光照強(qiáng)度下，WT和ygl凈光合速率的變化，在給出的坐標(biāo)系中繪制凈光合速率趨勢(shì)曲線_________。在此基礎(chǔ)上，分析圖a和你繪制的曲線，比較高光照強(qiáng)度和低光照強(qiáng)度條件下WT和ygl的凈光合速率，提出一個(gè)科學(xué)問(wèn)題________。為什么在低光照強(qiáng)度下，WT的凈光合速率大于ygl,而在高光照強(qiáng)度下，WT的凈光合速率小于ygl。WTygl試卷P6（海南高考2020年，21）在晴朗無(wú)云的夏日，某生物興趣小組測(cè)定了一種蔬菜葉片光合作用強(qiáng)度的日變化，結(jié)果如圖。回答下列問(wèn)題。

（1）據(jù)圖分析，與10時(shí)相比，7時(shí)蔬菜的光

合作用強(qiáng)度低，此時(shí)，主要的外界限制因素

是_________；從10時(shí)到12時(shí)，該蔬菜的光合

作用強(qiáng)度____________。

（2）為探究如何提高該蔬菜光合作用強(qiáng)度，

小組成員將菜地分成A、B兩塊，10~14時(shí)在A菜地上方遮陽(yáng)，B菜地不遮陽(yáng)，其他條件相同。測(cè)得該時(shí)段A菜地蔬菜的光合作用強(qiáng)度比B菜地的高，主要原因是_____________________。

光照強(qiáng)度減弱10-14時(shí)，上方遮陽(yáng)可以適當(dāng)降低照射到A菜地葉片的光照強(qiáng)度。與B菜地相比，A菜地葉片溫度較低。關(guān)閉的氣孔較少，二氧化碳進(jìn)入葉片組織較多，光合作用強(qiáng)度較高。（3分）

（海南高考2020年，21）在晴朗無(wú)云的夏日，某生物興趣小組測(cè)定了一種蔬菜葉片光合作用強(qiáng)度的日變化，結(jié)果如圖?；卮鹣铝袉?wèn)題。

（3）小組成員又將相同條件的C菜地的上方和四周用遮陽(yáng)網(wǎng)全部覆蓋，測(cè)得棚內(nèi)溫度比B菜地高，一段時(shí)間后比較B、C兩塊菜地的蔬菜產(chǎn)量。與B菜地相比，C菜地蔬菜產(chǎn)量低，從光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是____