2025届高三生物二轮微专题-光合作用蔗糖的合成和运输

例解光合作用产物蔗糖的合成和运输光合作用的产物有哪些？光合产物主要是糖类，包括单糖（葡萄糖和果糖）、双糖（蔗糖）和多糖（淀粉），其中以蔗糖和淀粉最为普遍。不同植物的主要光合产物不同。大多数高等植物的光合产物是淀粉，有些植物（如洋葱、大蒜）的光合产物是葡萄糖和果糖，不形成淀粉。长期以来，糖类曾被认为是光合作用的唯一产物，而其他物质（如蛋白质、脂肪和有机酸）是植物利用糖类再度合成的。的确，这些物质一部分是再度合成的，但也有一部分却是光合作用的直接产物，特别是在藻类和高等植物正在发育的叶片中。利用14CO2供给小球藻，在未产生糖类以前，就发现有放射性的氨基酸（如丙氨酸、甘氨酸等）和有机酸（如丙酮酸、苹果酸）。以14C-醋酸供给离体的叶绿体，光照后，14C进入叶绿体中的某些脂肪酸（如棕榈酸、油酸和亚油酸）中。由此可见，蛋白质、脂肪和有机酸也都是光合作用的直接产物。（一）淀粉在叶绿体中合成淀粉是在叶绿体内合成的。当卡尔文循环形成丙糖磷酸时，经过各种酶的催化，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（如图）。（二）蔗糖在胞质溶胶中合成蔗糖是在胞质溶胶中合成的。叶绿体中形成的丙糖磷酸，通过磷酸转运体运送到胞质溶胶。在各种酶的作用下，丙糖磷酸先后转变为果糖-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，最后形成蔗糖并释放出Pi，Pi通过磷酸转运体进入叶绿体。例题1.淀粉和蔗糖生物合成途径例1.淀粉和蔗糖是绿色叶片光合作用的两个主要末端产物。蔗糖是光合产物从叶片向各器官移动的主要形式，淀粉是一种暂贮存形式。光合作用中淀粉和蔗糖生物合成的两条途径会竞争底物，磷酸丙糖（TP）是两种碳水化合物合成的共同原料，是竞争对象。磷酸转运器（TPT）能将卡尔文循环产生的TP不断运到叶绿体外，同时将释放的Pi（无机磷酸）运回叶绿体基质，运输过程如图。Pi在叶片淀粉和蔗糖间分配的调节中起着关键作用，当细胞质基质中的Pi浓度低时，就限制TP从叶绿体运出，这就促使淀粉在叶绿体基质中形成。相反，细胞质基质中Pi的浓度高时，叶绿体的TP与细胞质基质的Pi交换，输出到细胞质基质合成蔗糖。回答下列问题。（1）光合作用中光反应的场所是______；暗反应的卡尔文循环中，与CO2结合的物质是_______。（2）研究发现用专一抑制剂抑制小麦的TPT使其失去运输能力，可使叶绿体内淀粉合成增加14倍，但同时会导致光合作用整体速率降低。据图分析，叶绿体内淀粉合成增加的原因是________________________；光合作用整体速率降低的原因是______________________________。（3）TPT的运输严格遵循1：1反向交换的原则，即一分子物质运入，另一分子物质以相反的方向运出。将离体的叶绿体悬浮于介质中，并给予正常光照和饱和CO2，若介质中Pi浓度很低，则该悬浮叶绿体中淀粉的合成会显著______（填“增加”或“减少”）。（4）小麦经过光合作用后，叶片淀粉含量很少，蔗糖积累较多，此时有利于小麦的生长和产量提高。在农业生产上，尤其是小麦灌浆期，可以采取适当________（填“增加”或“减少”）施用磷肥提高小麦产量。（5）光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体_________。【答案】（1）类囊体薄膜C5（2）TPT被抑制，TP从叶绿体输出受阻，TP在叶绿体基质中合成淀粉叶绿体中淀粉大量积累不能及时运出，光合产物的积累抑制了光合作用的进行（3）增加（4）增加（5）吸水涨破【解题启示】淀粉和蔗糖是绿色叶片光合作用的两个主要末端产物，Pi在叶片淀粉和蔗糖间分配的调节中起着关键作用。淀粉和蔗糖生物合成场所分别为叶绿体基质和细胞质基质，磷酸丙糖（TP）是两种碳水化合物合成的共同原料，故淀粉和蔗糖在产量上呈负相关，这对指导农业生产合理施肥有参考价值。另外，光合产物及时转运，由源（生产）运至库（消耗、贮存），也利于光合效率的提高。2.蔗糖的运输途径及优点例2.高等植物体内光合产物以蔗糖形式从叶肉细胞经细胞外空间进入筛管一伴胞复合体，进而被长距离运输，其过程如图所示。研究还发现，随着蔗糖浓度的提高，筛管-伴胞复合体膜上的蔗糖-质子共运输载体（SU载体）减少，反之则增加。下列相关叙述错误的是A.蔗糖经SU载体进入筛管-伴胞复合体的方式属于被动运输B.蔗糖浓度能调节SU载体的含量，体现了蔗糖的信息传递功能C.SU载体与H+泵相伴存在，有利于蔗糖运输进入筛管-伴胞复合体D.与野生型相比，SU功能缺陷突变体的叶肉细胞中积累更多的蔗糖【答案】A例3.如图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述正确的是A.蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输B.单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞C.ATP生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输D.蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞【答案】A例4.通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。回答下列问题：（1）从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加_______，提高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的____；结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低________，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据表中________的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。（2）植物的光合产物主要以蔗糖形式提供给各器官，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是________；与淀粉相比，以蔗糖作为运输物质的优点是______。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下，植株优先将光合产物分配至_______中。（3）正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是___（答出1点即可）。（4）与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均_______。根据实验结果推测，在花生与其他高杆作物进行间种时，高杆作物一天内对花生的遮阴时间为_______（A.<2小时B.2小时C.4小时D.>4小时），才能获得较高的花生产量。【答案】（1）叶绿素含量光合速率呼吸速率低于5klx光合曲线的斜率（2）非还原糖，较稳定小分子