备课素材：ATP和[H]能在线粒体和叶绿体之间进行传递吗--高一上学期生物人教版必修1.docx

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1、ATP和H能在线粒体和叶绿体之间进行传递吗先看一道试题：（2018年江苏高考29题）下图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图（NADPH指H），请回答下列问题：（1）甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为 ，其中大多数高等植物的 需在光照条件下合成。（2）在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运到甲内，在 （填场所）组装；核编码的Rubisco（催化CO2固定的酶）小亚基转运到甲内，在 （填场所）组装。（3）甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为 后进入乙，继而在乙的 （填场所）彻底氧化分解成CO2；甲中过多

2、的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的 （填场所）转移到ATP中。（4）乙产生的ATP被甲利用时，可参与的代谢过程包括 （填序号）。C3的还原 内外物质运输 H2O裂解释放O2 酶的合成【答案】（9分）中国教&育出#*版网（1）叶绿素、类胡萝卜素 叶绿素（2）类囊体膜上 基质中（3）丙酮酸 基质中 内膜上（4）【解析】据图分析，甲表示叶绿体，是光合作用的场所；乙是线粒体，是有氧呼吸的主要场所。线粒体为叶绿体提供了二氧化碳和ATP，叶绿体为线粒体提供了三碳糖（在细胞质基质中分解成丙酮酸供给线粒体）、氧气、NADPH（叶绿体中过多的还原能在细胞质中合成NA

3、DPH）。（1）根据以上分析已知，甲表示叶绿体，是光合作用的场所，参与光合作用的两类色素是叶绿素和类胡萝卜素，其中叶绿素需要在光照条件下合成。（2）光反应的场所是类囊体薄膜，因此细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运到叶绿体内，在囊体薄膜上组装；二氧化碳的固定发生在叶绿体基质中，因此核编码的Rubisco（催化CO2固定的酶）小亚基转运到叶绿体内，在叶绿体基质中组装。（3）在氧气充足的条件下，叶绿体产生的三碳糖在细胞质基质中分解为丙酮酸，然后进入线粒体基质中，彻底氧化分解成CO2；据图分析，图中叶绿体中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最

4、终可在线粒体内膜上转移到ATP中。（4）叶绿体光反应产生ATP，因此图中线粒体为叶绿体提供的ATP用于光反应以外的生命活动，如C3的还原、内外物质运输、酶的合成等，而H2O裂解释放O2属于光反应，故选。此题创设了叶绿体和线粒体间能量代谢的新情境，出现了ATP从线粒体运输到叶绿体，H从叶绿体运输到线粒体的信息。这与通常认为的叶绿体ATP和H专产专用相矛盾，引发了学生认知冲突。早期研究认为叶绿体只能使用光反应产生的ATP，但后续研究表明，叶绿体膜上存在ADP-ATP交换体，这让叶绿体利用外源ATP成为可能。光反应产生ATP和H的比例约为4:3，而暗反应消耗ATP和H的比例为3:2。叶绿体处于ATP相对缺乏、H相对过剩的状态。叶绿体需吸收ATP 参与暗反应，同时将H运出叶绿体参与其他反应。线粒体是呼吸作用合成ATP的主要场所，线粒体通过膜上的ADP-ATP交换体将ATP运输细胞质基质，叶绿体利用ADP-ATP交换体通过磷酸甘油酸/磷酸二羟丙酮穿梭吸收ATP。同时，叶绿体通过磷酸甘油酸/磷酸二羟丙酮穿梭将H运输到细胞质基质，线粒体间通过草酰乙酸/苹果酸穿梭吸收H 。可见，少数情况下，ATP和H能在线粒体和叶绿体之间进行传递。学科网（北京）股份有限公司