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解惑练 3 光系统及电子传递链
1．光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H＋和自由电子(e－)，光系统Ⅰ主要是介导NADPH
的产生。
2．电子(e－)经过电子传递链：质体醌→细胞色素b6f复合体→质体蓝素→光系统Ⅰ→铁氧还
蛋白→NADPH。
3．电子传递过程是高电势到低电势(光系统Ⅱ和Ⅰ中的电子传递由于光能的作用，从而逆电
势传递，这是一个吸能的过程)，因此，电子传递过程中释放能量，质体醌利用这部分能量
将质子(H＋)逆浓度从类囊体的基质侧泵入到囊腔侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。当
然，光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行的水的光解产生质子(H＋)以及在类囊体的基质侧H＋和
NADP＋形成NADPH的过程，为建立质子浓度(电化学)梯度也有所贡献。
4．类囊体膜对质子是高度不通透的，因此，类囊体内的高浓度质子只能通过 ATP合成酶顺
浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度流出的能量来合成ATP。
跟踪训练
1．(2023·河北保定市高三模拟预测)下图表示植物叶肉细胞叶绿体的类囊体膜上发生的部分
代谢过程，其中运输H＋的载体蛋白有两种类型，从而实现H＋在膜两侧间的穿梭。下列分析
不正确的是( )
A．图中过程产生了O、ATP和NADPH等
2
B．H＋可由叶绿体基质进入类囊体腔，该过程属于主动运输，但消耗的能量不是由ATP提供
的
C．通过类囊体膜转运H＋的两种机制不相同D．据图分析，O 产生后扩散到细胞外共需要穿过3层生物膜
2
答案 D
解析 图示过程为光合作用的光反应阶段，发生在类囊体膜上，该过程产生了 O 、ATP和
2
NADPH等，A正确；图中在类囊体膜上H＋的顺浓度梯度的推动下促进了ATP的合成，显
然H＋由叶绿体基质进入类囊体腔是逆浓度梯度进行的，属于主动运输，B正确；通过类囊
体膜转运H＋的两种机制不相同，H＋进入类囊体腔是逆浓度进入的，属于主动运输，而从类
囊体腔转运出去是通过协助扩散完成的，C正确；O 在类囊体腔中产生，首先需要穿过类囊
2
体膜达到叶绿体基质中，再穿过叶绿体的两层膜结构到达细胞质基质中，再穿过细胞膜到达
细胞外，该过程穿过了4层生物膜，D错误。
2．(2021·湖南，18)图a为叶绿体的结构示意图，图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及
光反应过程的简化示意图。回答下列问题：
(1)图b表示图a中的________结构，膜上发生的光反应过程将水分解成O 、H＋和e－，光能
2
转化成电能，最终转化为________和ATP中活跃的化学能。若CO 浓度降低，暗反应速率
2
减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中电子传递速率会________(填“加快”或
“减慢”)。
(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完
整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以
相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。
叶绿体类型 叶 绿 体 叶绿体 B：双 叶绿体 C：双
叶绿体D：所有
相对值 A：双层 层 膜 局 部 受 层膜瓦解，类
膜结构解体破裂
实验 膜结构完 损，类囊体略 囊体松散但未
成颗粒或片段
项目 整 有损伤 断裂
实验一：以Fecy为电
100 167.0 425.1 281.3
子受体时的放氧量
实验二：以DCIP为电 100 106.7 471.1 109.6子受体时的放氧量
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。
据此分析：
①叶绿体 A和叶绿体 B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以__________(填“Fecy”或
“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用，得出该结论的推理过程是______________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
。
②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，
更有利于____________________，从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别
为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释：____________________________
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)类囊体膜 NADPH 减慢 (2)①Fecy 实验一中叶绿体B双层膜局部受损时，以
Fecy为电子受体的放氧量明显大于双层膜完整时，实验二中叶绿体 B双层膜局部受损时，
以DCIP为电子受体的放氧量与双层膜完整时无明显差异，可推知叶绿体双层膜对以Fecy
为电子受体的光反应有明显阻碍作用 ②类囊体上的色素吸收、转化光能 ③ATP的合成
依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体膜上的ATP合酶，叶绿体A、B、
C、D类囊体膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低
解析 (1)光反应发生在叶绿体的类囊体的薄膜上，即图b表示图a的类囊体膜，光反应过程
中，色素吸收的光能最终转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，若二氧化碳浓度降低，
暗反应速率减慢，叶绿体中电子受体NADP＋减少，则图b中的电子去路受阻，电子传递速
率会减慢。(2)②在无双层膜阻碍、类囊体松散的条件下，更有利于类囊体上的色素吸收、
转化光能，从而提高光反应速率，所以该实验中，光反应速率最高的是叶绿体 C。③根据图
b可知，ATP的合成依赖于水光解的电子传递和氢离子顺浓度梯度通过类囊体薄膜上的ATP
合酶，叶绿体A、B、C、D类囊体膜的受损程度依次增大，因此ATP的产生效率逐渐降低。
3．下图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，PS Ⅰ和PS Ⅱ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，
是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。PQ、Cytbf、PC是传递
电子的蛋白质，其中PQ在传递电子的同时能将H＋运输到类囊体腔中。图中实线为电子的
传递过程，虚线为H＋的运输过程。ATP合成酶由CF 和CF 两部分组成，在进行H＋顺浓度
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梯度运输的同时催化ATP的合成。请回答下列问题：(1)分析图中电子传递的整个过程可知，最初提供电子的物质为____________，最终接受电
子的物质为________________。
(2)光反应产生的氧气被用于有氧呼吸，且在______________(场所)被消耗。图中用于暗反应
的物质是________________________________________________________。
(3)合成ATP依赖于类囊体薄膜两侧的H＋浓度差，图中使膜两侧H＋浓度差增加的过程有
______________________________________________________________________________。
(4)由图可见，光反应是一个比较复杂的过程，完成了光能转变成________能，进而转变成
____________________________________________________________________能的过程。
答案 (1)水 NADP＋ (2)线粒体内膜 ATP和NADPH
(3)水分解产生H＋；PQ主动运输H＋；合成NADPH消耗H＋ (4)电 化学
