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热点聚焦1 电子传递链
1．(2021·重庆，6)如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙
述错误的是( )
A．水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4 层膜
B．NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH
C．产生的ATP 可用于暗反应及其他消耗能量的反应
D．电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节
答案 A
解析 水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体薄膜的内侧，有氧呼吸过程中氧气在线粒体
内膜上被利用，氧气从穿过叶绿体类囊体薄膜开始，再穿过叶绿体2 层膜，然后进入同一细
胞中的线粒体，需穿过线粒体的2 层膜，所以至少要穿过5 层膜，A 错误；光反应中NADP
＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH，然后在暗反应过程中被消耗，B 正确；由图可知，
产生的ATP 可用于暗反应以及核酸代谢、色素合成等其他消耗能量的反应，C 正确。
[归纳拓展] 光合电子传递链
(1)类囊体膜上的色素分子能够捕获光能，将光能传递给位于反应中心的色素分子，该色素
分子被激发，释放出一个高能电子。失去电子的色素分子从水分子中夺取电子，使水分解成
H＋和O2，O2扩散进入大气。
(2)色素分子失去的电子被类囊体膜上的特殊蛋白质捕获，这些蛋白质利用电子携带的能量
使H＋从叶绿体基质泵入类囊体腔，并最终把电子传递给了NADP＋，NADP＋获得电子后与
H＋结合，生成NADPH。
(3)类囊体膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，类囊体膜上镶嵌有ATP 合酶，类囊体腔中
的H＋顺浓度梯度经ATP 合酶返回叶绿体基质，推动了ATP 的生成。
小结 ①电子的最初供体是水，最终受体是NADP＋，电子传递的最终产物是NADPH。
②质子浓度(电化学)梯度的建立
a．PSⅡ在类囊体的囊腔侧进行水的光解产生H＋；b.质子泵将一些H＋逆浓度梯度从基质泵
入类囊体腔；c.另一些H＋在基质中和NADP＋形成NADPH。
2．(不定项)(2022·山东，16)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。下列叙述正确的是( )
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
答案 BCD
解析 根据题意可知，电子经线粒体内膜最终传递给氧气，与25 ℃相比，4 ℃耗氧量增加，
说明电子传递未受阻，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地用于产热，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。
[归纳拓展] 呼吸电子传递链
NADH 在NADH 脱氢酶的作用下生成H＋和高能电子(e－)，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一
系列特殊蛋白质捕获和传递，最终传递给O2，O2和H＋结合生成了H2O。而线粒体内膜上的
这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H＋泵入内膜和外膜的间隙，构建
了跨膜的H＋浓度梯度。H＋沿着线粒体内膜上ATP 合酶内部的通道流回线粒体基质，推动了
ATP 的合成。
3．(2022·重庆，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。回答下列问题：
(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”是类囊体薄膜内外的H＋浓度差，原因是______________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
(3)为探究自然条件下类囊体薄膜内外产生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
________。
(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)实验Ⅱ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 增加二氧化碳
的浓度和适当提高环境温度
解析 (2)从图Ⅱ实验可知，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，因为实验Ⅱ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，水的光解伴随着电子的传递，故电子的最终来源是水。(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，增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度增加酶的活性，可
有效提高光合效率。
[归纳拓展] 化学渗透假说
(1)1961 年，米切尔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)的磷脂双
分子层不允许H＋回流，膜内外产生H＋浓度梯度；③H＋顺浓度梯度通过ATP 合酶回流释放
能量合成ATP。
(2)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。
1．当光照强度大于光饱和点时，常引起光抑制或光损伤。科研人员探究了某植物对强光的
生理响应变化及机制。光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统等光合复合体组成，如
图所示(活性氧：ROS，一种自由基；铁氰化钾能吸收e－)。据此分析，下列叙述错误的是(
)
A．由图可知叶绿体膜是生成NADPH 的场所
B．强光导致NADPH 和电子累积可能是导致光抑制的原因
C．强光导致活性氧大量增多可能是导致光损伤的原因
D．适度增加铁氰化钾可能会解除光抑制
答案 A
解析 类囊体薄膜是生成NADPH 的场所，A 错误；强光导致光反应过强，NADPH 和电子
累积，导致活性氧大量增多，造成光合速率下降，导致光抑制或光损伤，B、C 正确；铁氰
化钾能吸收电子，适度增加铁氰化钾可能会解除光抑制，D 正确。
2．(2025·郴州三模)有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行(如图甲)，叠氮化物可抑制电子
传递给氧；DNP 使H＋进入线粒体基质时不经过ATP 合酶。将完整的离体线粒体放在缓冲液
中进行实验，在不同的时间加入丙酮酸、ADP＋Pi、叠氮化物或DNP，测定消耗的O2量和
合成的ATP 量，结果如图乙。①②表示生理过程。下列叙述正确的是( )
A．还原剂NADH 是一种电子受体
B．①②生理过程均发生在线粒体内膜上
C．物质X 是叠氮化物，水和ATP 的合成都受到影响
D．DNP 能使耗氧速率增大，使细胞呼吸释放的能量中以热能散失的比例增加
答案 D
解析 还原剂NADH 是一种电子供体，产生的电子(e－)通过电子传递链最终与氧气结合生成
水，A 错误；添加丙酮酸后过程①消耗的O2量处于较低水平，且相对稳定，属于有氧呼吸
第二阶段，发生在线粒体基质，过程②消耗的O2量增加，属于有氧呼吸第三阶段，发生在
线粒体内膜，B 错误；由图乙可知，加入物质X 后，消耗的O2增加，但合成的ATP 相对量
没有增加，故物质X 是DNP，DNP 可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP 合酶，从而降低
线粒体内膜两侧H＋浓度差，加入该物质后，消耗的O2量增加，可知细胞呼吸产生的总能量
增多，而合成的ATP 量变化不大，即线粒体中氧化释放的能量转移到ATP 的比例减少，以
热能散失的比例增加，C 错误，D 正确。
3．(2025·潍坊二模)小麦的光反应过程如图1。为探究干旱胁迫对光系统PSⅡ、PSⅠ功能的
影响，科研人员以离体小麦叶片为材料，比较分析了弱光和强光条件下脱水对小麦光系统的
影响及差异，结果如图2，其中Po 和Eo 分别表示PSⅡ对光能的捕获效率和将吸收的光能
用于电子传递的效率，Ro 表示PSⅡ用于还原PSⅠ末端电子受体的光能占电子传递的光能
的比率。请回答下列问题：
(1)光合作用过程中，暗反应为光反应提供的原料有______________。据图1 分析，产生跨
膜
H
＋
梯
度
的
途
径
有
___________________
、
__________________
、
________________________。
(2)据图2 分析，中度脱水(相对含水量为0.2～0.4)时，与弱光相比，强光条件下PSⅡ用于还
原PSⅠ末端电子受体的光能________( 填“ 多” “ 少” 或“ 无法确定” ) ，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)据图2 分析，强光会加剧脱水对小麦光系统功能的影响，依据是______________
________________________________________________________________________。
答案 (1)NADP＋、ADP、Pi 水的光解在类囊体膜内侧产生H＋ 质体醌将H＋从膜外运进
类囊体 膜外侧H＋与NADP＋生成NADPH，消耗H＋ (2)无法确定 在中度脱水下，虽然
强光的Ro 和光照强度高于弱光，但强光的Po 和Eo 较低 (3)强光与弱光相比，随着脱水程
度的增加，Po、Eo、Ro 变化明显
解析 (1)光合作用过程中，暗反应可以为光反应提供ADP、Pi、NADP＋，光反应为暗反应
提供ATP、NADPH。依据图1，自左向右，与产生H＋梯度相关的途径有通过水的光解在类
囊体膜内侧产生H＋；质体醌将H＋从膜外运进类囊体；在类囊体膜外侧NADP＋和H＋结合生
成NADPH，消耗H＋。(2)与弱光相比较，强光条件下PSⅡ用于还原PSⅠ末端电子受体的
光能的多少与Po、Eo 和Ro 有关，依据题图信息，在相对含水量为0.2～0.4 时，即中度脱
水情况下，强光的Ro 和光照强度高于弱光，但强光的Po 和Eo 却较低，所以与弱光相比，
强光条件下PSⅡ用于还原PSⅠ末端电子受体的光能是无法确定的。(3)依据图2，强光与弱
光相比，随着脱水程度的加剧，Po、Eo、Ro 变化明显，说明其对光能的捕获效率和将吸收
的光能用于电子传递的效率，以及PSⅡ用于还原PSⅠ末端电子受体的光能占电子传递的
光能的比率影响较大，显示出强光会加剧脱水对小麦光系统功能的影响。
