《2026年新高考5年真题生物河北专版》

7. [2025·江苏卷，21T，10分]科研人员从植物叶绿体中分离类囊体，构建含类囊体的人工细胞，并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题：
(1)细胞破碎后，在适宜温度下用低渗溶液处理，涨破叶绿体膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入等渗溶液重新悬浮，并保存备用。
(2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5μL类囊体悬液溶于995μL的无水乙醇溶液中，混匀后，测定出叶绿素浓度为3μg·mL⁻¹，则类囊体的浓度为600μg·mL⁻¹。
(3)为检测类囊体活性，实验前需对类囊体进行多次洗涤，目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响，这些产物主要有$H^+$、NADPH、ATP。
(4)已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关。图示具有光反应活性的人工细胞，在适宜光照下，荧光强度变弱(填“变强”“不变”或“变弱”)，说明类囊体膜具有的功能有转运$H^+$。

(5)在光反应研究的基础上，利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究，理论上还需要的物质有暗反应相关的酶、$C_5$、$CO_2$。

答案：
7. 参考答案
(1)叶绿体 等渗
(2)无水乙醇 600
(3)$H^+$、NADPH、ATP
(4)变弱 转运$H^+$
(5)暗反应相关的酶、$C_5$、$CO_2$
命题意图 本题主要考查类囊体、光合作用的相关知识，意在考查考生获取信息的能力和理解能力。
解题思路
(1)类囊体位于叶绿体中，故细胞破碎后，还需要在低渗溶液中涨破叶绿体膜，获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体，为保持其活性，需加入等渗溶液重新悬浮，并保存备用。
(2)根据叶绿素能溶于无水乙醇等有机溶剂的特点，可将5 μL类囊体悬液溶于995 μL的无水乙醇溶液中，这相当于被稀释了200倍，测定出稀释后的叶绿素浓度为$3\ \mu g· mL^{-1}$，且由于类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示，故原溶液中类囊体浓度为$600\ \mu g· mL^{-1}$。
(3)类囊体膜是光合作用中光反应的场所，类囊体薄膜上可发生水的光解，产生$H^+$、释放氧气、合成NADPH和ATP，其中$H^+$、NADPH、ATP可能对后续实验产生影响。
(4)类囊体膜上含有ATP合成酶，该酶在$H^+$浓度梯度势能下生成ATP，故在适宜光照下，$H^+$由类囊体腔转运出膜外，$H^+$浓度升高，已知荧光素PY的强弱与pH大小正相关，故荧光强度变弱。因此，类囊体具有转运$H^+$的功能。
(5)光反应可以为暗反应提供ATP、NADPH，除此以外，暗反应还需要$C_5$、$CO_2$、与暗反应有关的酶。
拓展延伸
P680分子吸收光子后，激发出的电子传至膜外侧的电子受体PQ；PQ接受电子，并从基质中摄取2个质子，还原为$PQH_2$；$PQH_2$移到膜的内侧，将2个质子释放到类囊体腔中，而把电子交给$Cytb_6f$，随后又经位于膜内侧的质体蓝素(PC)，把电子传递给P700；P700分子吸收光子后，放出电子，经铁硫蛋白传给位于膜外侧的铁氧还蛋白(Fd)，最后将电子交给$NADP^+$，使之还原成NADPH。在进行电子传递的同时，$H^+$被泵过类囊体膜，在类囊体膜的两侧建立质子梯度。