2025屆高三生物二輪微專題-光合作用蔗糖的合成和運(yùn)輸

例解光合作用產(chǎn)物蔗糖的合成和運(yùn)輸光合作用的產(chǎn)物有哪些？光合產(chǎn)物主要是糖類，包括單糖（葡萄糖和果糖）、雙糖（蔗糖）和多糖（淀粉），其中以蔗糖和淀粉最為普遍。不同植物的主要光合產(chǎn)物不同。大多數(shù)高等植物的光合產(chǎn)物是淀粉，有些植物（如洋蔥、大蒜）的光合產(chǎn)物是葡萄糖和果糖，不形成淀粉。長期以來，糖類曾被認(rèn)為是光合作用的唯一產(chǎn)物，而其他物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、脂肪和有機(jī)酸）是植物利用糖類再度合成的。的確，這些物質(zhì)一部分是再度合成的，但也有一部分卻是光合作用的直接產(chǎn)物，特別是在藻類和高等植物正在發(fā)育的葉片中。利用14CO2供給小球藻，在未產(chǎn)生糖類以前，就發(fā)現(xiàn)有放射性的氨基酸（如丙氨酸、甘氨酸等）和有機(jī)酸（如丙酮酸、蘋果酸）。以14C-醋酸供給離體的葉綠體，光照后，14C進(jìn)入葉綠體中的某些脂肪酸（如棕櫚酸、油酸和亞油酸）中。由此可見，蛋白質(zhì)、脂肪和有機(jī)酸也都是光合作用的直接產(chǎn)物。（一）淀粉在葉綠體中合成淀粉是在葉綠體內(nèi)合成的。當(dāng)卡爾文循環(huán)形成丙糖磷酸時(shí)，經(jīng)過各種酶的催化，先后形成果糖-1，6-二磷酸、果糖-6-磷酸、葡糖-6-磷酸、葡糖-1-磷酸、ADP-葡糖，最后合成淀粉（如圖）。（二）蔗糖在胞質(zhì)溶膠中合成蔗糖是在胞質(zhì)溶膠中合成的。葉綠體中形成的丙糖磷酸，通過磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)體運(yùn)送到胞質(zhì)溶膠。在各種酶的作用下，丙糖磷酸先后轉(zhuǎn)變?yōu)楣?1，6-二磷酸、果糖-6-磷酸、葡糖-6-磷酸、葡糖-1-磷酸、UDP-葡糖，蔗糖-6-磷酸，最后形成蔗糖并釋放出Pi，Pi通過磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)體進(jìn)入葉綠體。例題1.淀粉和蔗糖生物合成途徑例1.淀粉和蔗糖是綠色葉片光合作用的兩個(gè)主要末端產(chǎn)物。蔗糖是光合產(chǎn)物從葉片向各器官移動(dòng)的主要形式，淀粉是一種暫貯存形式。光合作用中淀粉和蔗糖生物合成的兩條途徑會(huì)競爭底物，磷酸丙糖（TP）是兩種碳水化合物合成的共同原料，是競爭對(duì)象。磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)器（TPT）能將卡爾文循環(huán)產(chǎn)生的TP不斷運(yùn)到葉綠體外，同時(shí)將釋放的Pi（無機(jī)磷酸）運(yùn)回葉綠體基質(zhì)，運(yùn)輸過程如圖。Pi在葉片淀粉和蔗糖間分配的調(diào)節(jié)中起著關(guān)鍵作用，當(dāng)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的Pi濃度低時(shí)，就限制TP從葉綠體運(yùn)出，這就促使淀粉在葉綠體基質(zhì)中形成。相反，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Pi的濃度高時(shí)，葉綠體的TP與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的Pi交換，輸出到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)合成蔗糖?；卮鹣铝袉栴}。（1）光合作用中光反應(yīng)的場所是______；暗反應(yīng)的卡爾文循環(huán)中，與CO2結(jié)合的物質(zhì)是_______。（2）研究發(fā)現(xiàn)用專一抑制劑抑制小麥的TPT使其失去運(yùn)輸能力，可使葉綠體內(nèi)淀粉合成增加14倍，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致光合作用整體速率降低。據(jù)圖分析，葉綠體內(nèi)淀粉合成增加的原因是________________________；光合作用整體速率降低的原因是______________________________。（3）TPT的運(yùn)輸嚴(yán)格遵循1：1反向交換的原則，即一分子物質(zhì)運(yùn)入，另一分子物質(zhì)以相反的方向運(yùn)出。將離體的葉綠體懸浮于介質(zhì)中，并給予正常光照和飽和CO2，若介質(zhì)中Pi濃度很低，則該懸浮葉綠體中淀粉的合成會(huì)顯著______（填“增加”或“減少”）。（4）小麥經(jīng)過光合作用后，葉片淀粉含量很少，蔗糖積累較多，此時(shí)有利于小麥的生長和產(chǎn)量提高。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，尤其是小麥灌漿期，可以采取適當(dāng)________（填“增加”或“減少”）施用磷肥提高小麥產(chǎn)量。（5）光合作用旺盛時(shí)，很多植物合成的糖類通常會(huì)以淀粉的形式臨時(shí)儲(chǔ)存在葉綠體中，假如以大量可溶性糖的形式存在，則可能導(dǎo)致葉綠體_________?！敬鸢浮浚?）類囊體薄膜C5（2）TPT被抑制，TP從葉綠體輸出受阻，TP在葉綠體基質(zhì)中合成淀粉葉綠體中淀粉大量積累不能及時(shí)運(yùn)出，光合產(chǎn)物的積累抑制了光合作用的進(jìn)行（3）增加（4）增加（5）吸水漲破【解題啟示】淀粉和蔗糖是綠色葉片光合作用的兩個(gè)主要末端產(chǎn)物，Pi在葉片淀粉和蔗糖間分配的調(diào)節(jié)中起著關(guān)鍵作用。淀粉和蔗糖生物合成場所分別為葉綠體基質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，磷酸丙糖（TP）是兩種碳水化合物合成的共同原料，故淀粉和蔗糖在產(chǎn)量上呈負(fù)相關(guān)，這對(duì)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合理施肥有參考價(jià)值。另外，光合產(chǎn)物及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)，由源（生產(chǎn)）運(yùn)至庫（消耗、貯存），也利于光合效率的提高。2.蔗糖的運(yùn)輸途徑及優(yōu)點(diǎn)例2.高等植物體內(nèi)光合產(chǎn)物以蔗糖形式從葉肉細(xì)胞經(jīng)細(xì)胞外空間進(jìn)入篩管一伴胞復(fù)合體，進(jìn)而被長距離運(yùn)輸，其過程如圖所示。研究還發(fā)現(xiàn)，隨著蔗糖濃度的提高，篩管-伴胞復(fù)合體膜上的蔗糖-質(zhì)子共運(yùn)輸載體（SU載體）減少，反之則增加。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是A.蔗糖經(jīng)SU載體進(jìn)入篩管-伴胞復(fù)合體的方式屬于被動(dòng)運(yùn)輸B.蔗糖濃度能調(diào)節(jié)SU載體的含量，體現(xiàn)了蔗糖的信息傳遞功能C.SU載體與H+泵相伴存在，有利于蔗糖運(yùn)輸進(jìn)入篩管-伴胞復(fù)合體D.與野生型相比，SU功能缺陷突變體的葉肉細(xì)胞中積累更多的蔗糖【答案】A例3.如圖為植物光合作用同化物蔗糖在不同細(xì)胞間運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化過程的示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是A.蔗糖的水解有利于蔗糖順濃度梯度運(yùn)輸B.單糖逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)至薄壁細(xì)胞C.ATP生成抑制劑會(huì)直接抑制圖中蔗糖的運(yùn)輸D.蔗糖可通過單糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體轉(zhuǎn)運(yùn)至薄壁細(xì)胞【答案】A例4.通過研究遮陰對(duì)花生光合作用的影響，為花生的合理間種提供依據(jù)。研究人員從開花至果實(shí)成熟，每天定時(shí)對(duì)花生植株進(jìn)行遮陰處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。注：光補(bǔ)償點(diǎn)指當(dāng)光合速率等于呼吸速率時(shí)的光強(qiáng)度。光合曲線指光強(qiáng)度與光合速率關(guān)系的曲線?；卮鹣铝袉栴}：（1）從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，花生可適應(yīng)弱光環(huán)境，原因是在遮陰條件下，植株通過增加_______，提高吸收光的能力；結(jié)合光飽和點(diǎn)的變化趨勢，說明植株在較低光強(qiáng)度下也能達(dá)到最大的____；結(jié)合光補(bǔ)償點(diǎn)的變化趨勢，說明植株通過降低________，使其在較低的光強(qiáng)度下就開始了有機(jī)物的積累。根據(jù)表中________的指標(biāo)可以判斷，實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，遮陰時(shí)間越長，植株利用弱光的效率越高。（2）植物的光合產(chǎn)物主要以蔗糖形式提供給各器官，與葡萄糖相比，以蔗糖作為運(yùn)輸物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是________；與淀粉相比，以蔗糖作為運(yùn)輸物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是______。根據(jù)相關(guān)指標(biāo)的分析，表明較長遮陰處理下，植株優(yōu)先將光合產(chǎn)物分配至_______中。（3）正常條件下，植物葉片的光合產(chǎn)物不會(huì)全部運(yùn)輸?shù)狡渌课?，原因是___（答出1點(diǎn)即可）。（4）與不遮陰相比，兩種遮陰處理的光合產(chǎn)量均_______。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測，在花生與其他高桿作物進(jìn)行間種時(shí)，高桿作物一天內(nèi)對(duì)花生的遮陰時(shí)間為_______（A.<2小時(shí)B.2小時(shí)C.4小時(shí)D.>4小時(shí)），才能獲得較高的花生產(chǎn)量?！敬鸢浮浚?）葉綠素含量光合速率呼吸速率低于5klx光合曲線的斜率（2）非還原糖，較穩(wěn)定小分子