1.(2024·重慶模擬)下列關(guān)于酶的敘述,正確的是( )
A.蛋白酶可破壞蔗糖酶中的肽鍵,加入雙縮脲試劑后不會(huì)變色
B.與無機(jī)催化劑相比,酶提高反應(yīng)活化能的作用更明顯,因而酶催化效率更高
C.若探究溫度對淀粉酶活性的影響,可選擇碘液對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢測
D.在驗(yàn)證pH對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中,將酶和底物充分混合后再調(diào)節(jié)pH
答案C
解析蛋白酶遇雙縮脲試劑會(huì)變色,A項(xiàng)錯(cuò)誤;與無機(jī)催化劑相比,酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,B項(xiàng)錯(cuò)誤;若探究溫度對淀粉酶活性的影響,可選擇碘液對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢測,C項(xiàng)正確;在驗(yàn)證pH對酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中,由于酶的高效性,不能將酶和底物充分混合后再調(diào)節(jié)pH,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.(2024·廣東汕頭一模)下圖是兩種酶(酶甲和酶乙)在其最適溫度下的催化反應(yīng)曲線。下列敘述正確的是( )
A.酶甲和酶乙的化學(xué)本質(zhì)一定不相同
B.酶甲對底物濃度變化的響應(yīng)更敏感
C.P點(diǎn)時(shí)提高溫度不會(huì)提高酶的活性
D.P點(diǎn)增加酶濃度不會(huì)提高反應(yīng)速率
答案C
解析酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA,酶甲和酶乙的化學(xué)本質(zhì)可能相同,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由題圖可知,當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí),酶乙催化的反應(yīng)速率增加更快,所以酶乙對底物濃度變化的響應(yīng)更敏感,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由題干信息可知,題圖是兩種酶(酶甲和酶乙)在其最適溫度下的催化反應(yīng)曲線,所以在P點(diǎn)時(shí)提高溫度不會(huì)提高酶的活性,C項(xiàng)正確;由題圖可知,P點(diǎn)后隨著底物濃度增加,反應(yīng)速率基本不變,此時(shí)的限制因素可能是酶的濃度,所以在P點(diǎn)增加酶濃度可能會(huì)提高反應(yīng)速率,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.(2024·廣東汕頭模擬)單胃動(dòng)物腸道內(nèi)沒有α-半乳糖苷酶,無法吸收α-半乳糖苷類物質(zhì)。科研人員通過蛋白質(zhì)工程技術(shù),獲得了重組酶——耐熱性強(qiáng)的α-半乳糖苷酶。溫度對該重組酶的活力和穩(wěn)定性的影響結(jié)果如圖所示。
根據(jù)上述信息分析,下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.飼料中加入α-半乳糖苷酶有利于α-半乳糖苷的分解
B.可通過改造野生α-半乳糖苷酶基因提高酶的耐熱性
C.20 ℃和80 ℃下酶的活力接近但二者的空間結(jié)構(gòu)不同
D.改造后的α-半乳糖苷酶在65 ℃左右能保持較大活力
答案A
解析在飼料中加入α-半乳糖苷酶,α-半乳糖苷酶會(huì)被消化液消化,不能分解α-半乳糖苷,A項(xiàng)錯(cuò)誤;通過改造野生α-半乳糖苷酶基因,可改變酶的結(jié)構(gòu),進(jìn)而提高酶的耐熱性,B項(xiàng)正確;20 ℃和80 ℃下酶的活力接近,但高溫可改變酶的空間結(jié)構(gòu),低溫只是抑制酶的活性,故二者的空間結(jié)構(gòu)不同,C項(xiàng)正確;由題圖可知,改造后的α-半乳糖苷酶在65 ℃左右能保持較大活力,D項(xiàng)正確。
4.(2024·廣東東莞模擬)植物受到低溫脅迫,過氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,導(dǎo)致活性氧積累,膜透性增加。有學(xué)者對盆栽龍眼分別噴施赤霉素(GA3)和油菜素內(nèi)酯(BR),低溫條件下培養(yǎng)一段時(shí)間,測定酶活性,結(jié)果如下表。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.低溫處理時(shí)間、溫度及龍眼樹齡均屬于該實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量
B.一定量的GA3可影響細(xì)胞代謝,增加細(xì)胞內(nèi)的活性氧含量
C.一定量BR可通過提高相關(guān)酶活性降低低溫對膜透性的影響
D.通過本實(shí)驗(yàn)可確定提高SOD活性和POD活性的BR最適劑量
答案D
解析低溫處理時(shí)間、溫度及龍眼樹齡均屬于該實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量,無關(guān)變量應(yīng)該保持相同且適宜,A項(xiàng)正確;由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推測,一定量的GA3處理會(huì)導(dǎo)致過氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,進(jìn)而影響細(xì)胞代謝,進(jìn)一步增加細(xì)胞內(nèi)的活性氧含量,B項(xiàng)正確;結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推測,一定量BR可通過提高相關(guān)酶活性,降低活性氧積累,進(jìn)而降低膜通透性,因而可以降低低溫對膜透性的影響,C項(xiàng)正確;通過本實(shí)驗(yàn)不能確定提高SOD活性和POD活性的BR最適劑量,因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)中對BR劑量的使用設(shè)計(jì)的組別太少,同時(shí)設(shè)置的濃度梯度較大,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
突破點(diǎn)2 運(yùn)用“物質(zhì)與能量觀”分析光合作用與細(xì)胞呼吸過程
5.(2024·廣東廣州一模)在有氧呼吸的第二階段,丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán)。三羧酸循環(huán)的大致過程為:乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合生成檸檬酸,經(jīng)過脫氫等過程,最終生成CO2、ATP等,并且重新生成草酰乙酸。高濃度檸檬酸可促進(jìn)脂肪酸的合成代謝,Seipin是一種引起脂肪營養(yǎng)不良的基因,其表達(dá)產(chǎn)物會(huì)導(dǎo)致線粒體中Ca2+不足,進(jìn)而導(dǎo)致線粒體中三羧酸循環(huán)活性下降。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.三羧酸循環(huán)在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行,不消耗O2,產(chǎn)生的CO2以自由擴(kuò)散的方式釋放
B.正常生理?xiàng)l件下,利用14C標(biāo)記的丙酮酸可追蹤三羧酸循環(huán)中各產(chǎn)物的生成
C.線粒體中的Ca2+可能通過影響細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生的丙酮酸含量來影響三羧酸循環(huán)活性
D.恢復(fù)線粒體的Ca2+水平和在食物中添加檸檬酸均能有效治療脂肪營養(yǎng)不良
答案B
解析據(jù)題意可知,三羧酸循環(huán)屬于有氧呼吸的第二階段,在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行,不消耗O2,產(chǎn)生的CO2以自由擴(kuò)散的方式釋放,A項(xiàng)正確;利用14C標(biāo)記的丙酮酸可追蹤三羧酸循環(huán)中含C產(chǎn)物的生成,不能追蹤不含C產(chǎn)物的生成,B項(xiàng)錯(cuò)誤;據(jù)題意可知,線粒體中的Ca2+可能通過影響丙酮酸含量來影響三羧酸循環(huán)活性,丙酮酸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生,C項(xiàng)正確;據(jù)題意可知,高濃度檸檬酸可促進(jìn)脂肪酸的合成代謝,三羧酸循環(huán)活性下降會(huì)導(dǎo)致脂肪營養(yǎng)不良,所以檸檬酸水平與脂肪生成呈正相關(guān),恢復(fù)線粒體的Ca2+水平可以恢復(fù)三羧酸循環(huán)活性,提高檸檬酸水平,而在食物中添加檸檬酸能直接提高檸檬酸水平,二者均能有效治療脂肪營養(yǎng)不良,D項(xiàng)正確。
6.(2024·內(nèi)蒙古包頭一模)下圖是人體肌細(xì)胞缺氧時(shí)進(jìn)行無氧呼吸的部分反應(yīng)原理示意圖。下列敘述正確的是( )
A.人體肌細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生丙酮酸的過程不能生成ATP
B.人體肌細(xì)胞無氧呼吸NAD+再生的場所是線粒體基質(zhì)
C.人體肌細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸和葡萄糖
D.人體肌細(xì)胞無氧呼吸過程中NADH和NAD+的含量處于相對穩(wěn)定狀態(tài)
答案D
解析人體肌細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生丙酮酸的過程屬于呼吸作用的第一階段,可以產(chǎn)生少量ATP,A項(xiàng)錯(cuò)誤;人體肌細(xì)胞無氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),不涉及線粒體基質(zhì),B項(xiàng)錯(cuò)誤;人體肌細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸,葡萄糖通常作為呼吸的底物,C項(xiàng)錯(cuò)誤;據(jù)圖可知,NADH和NAD+在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,故人體肌細(xì)胞無氧呼吸過程中NADH和NAD+的含量處于相對穩(wěn)定狀態(tài),D項(xiàng)正確。
7.(2024·河南模擬)光系統(tǒng)Ⅱ復(fù)合體(PSⅡ)包含P680色素蛋白復(fù)合體,可利用光能推動(dòng)一系列的電子傳遞反應(yīng),使水光解產(chǎn)生氧氣和H+。PSⅡ蛋白復(fù)合體中的多肽有20多種,如D1、D2、細(xì)胞色素b559等,光合色素有葉綠素、類胡蘿卜素等。下列分析正確的是( )
A.D1和葉綠素都能與雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色反應(yīng)
B.真核細(xì)胞的PSⅡ分布在葉綠體的類囊體腔內(nèi)
C.衰老細(xì)胞的PSⅡ徹底降解后得到的產(chǎn)物是氨基酸
D.PSⅡ中的光合色素傳遞、轉(zhuǎn)換光能,將能量儲(chǔ)存在ATP中
答案D
解析蛋白質(zhì)和多肽能與雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色反應(yīng),葉綠素不含有肽鍵,不能與雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;真核細(xì)胞的PSⅡ分布在葉綠體的類囊體薄膜上,B項(xiàng)錯(cuò)誤;PSⅡ包括蛋白質(zhì)和光合色素,降解后得到的產(chǎn)物除氨基酸外,還有其他成分,C項(xiàng)錯(cuò)誤;PSⅡ中的光合色素傳遞、轉(zhuǎn)換光能,將能量儲(chǔ)存在ATP中,D項(xiàng)正確。
8.(2024·廣東廣州二模)光照充足時(shí),葉肉細(xì)胞中的Rubisc催化O2與CO2競爭性結(jié)合C5。O2和CO2與Rubisc的親和力與各自的相對濃度有關(guān),相對濃度高則與酶的親和力高。O2與C5結(jié)合后經(jīng)一系列的反應(yīng),最終釋放CO2的過程稱為光呼吸。下圖中實(shí)線部分表示植物葉肉細(xì)胞的光合作用和光呼吸等正常的生命活動(dòng)過程,虛線部分表示為科學(xué)家通過基因工程所構(gòu)建的新的光呼吸代謝支路。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.Rubisc既能催化CO2的固定,又能催化C5與O2反應(yīng)
B.光呼吸會(huì)消耗一部分的C5,從而降低光合產(chǎn)物產(chǎn)量
C.新的光呼吸代謝支路有利于植物積累有機(jī)物
D.在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,可通過給大棚通風(fēng)的方式,促進(jìn)農(nóng)作物的光呼吸
答案D
解析葉肉細(xì)胞中的Rubisc催化O2與CO2競爭性結(jié)合C5,既能催化CO2與C5生成C3酸,又能催化O2與C5生成C3酸與C2酸,A項(xiàng)正確;光呼吸過程中,O2與C5結(jié)合生成C3酸與C2酸,C2酸最終又生成CO2,參與CO2固定的C5減少,導(dǎo)致光合產(chǎn)物產(chǎn)量降低,B項(xiàng)正確;新的光呼吸代謝支路將C2酸轉(zhuǎn)化為葉綠體內(nèi)的CO2,增大葉綠體中的CO2濃度,促進(jìn)葉綠體中CO2的固定,有利于植物積累有機(jī)物,C項(xiàng)正確;在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,給大棚通風(fēng)可增大大棚中的氣體交換速率,增大大棚中的CO2濃度,降低O2濃度,可抑制農(nóng)作物的光呼吸,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
9.(2024·廣東模擬)如圖是光合作用過程示意圖,PSⅠ、PSⅡ是葉綠體中的光系統(tǒng),其中PSⅡ與放氧復(fù)合體、葉綠素等物質(zhì)相結(jié)合。下列相關(guān)分析錯(cuò)誤的是( )
A.PSⅠ和PSⅡ分布在類囊體薄膜上,PSⅡ能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能
B.H2O被放氧復(fù)合體分解產(chǎn)生的H+、e-與NADP+反應(yīng)生成NADPH
C.CO2在葉綠體基質(zhì)中先與C3結(jié)合,進(jìn)一步被還原成(CH2O)n等物質(zhì)
D.若突然中斷CO2的供應(yīng),則短時(shí)間內(nèi)會(huì)導(dǎo)致ATP和NADPH的積累
答案C
解析PSⅠ、PSⅡ是葉綠體的光系統(tǒng),分布在類囊體薄膜上,PSⅡ與放氧復(fù)合體、葉綠素等物質(zhì)相結(jié)合,光合色素具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的作用,所以PSⅡ具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的作用,A項(xiàng)正確;光反應(yīng)中,H2O被放氧復(fù)合體分解產(chǎn)生的H+、e-與NADP+反應(yīng)生成NADPH,B項(xiàng)正確;暗反應(yīng)過程中,CO2在葉綠體基質(zhì)中先與C5結(jié)合生成C3,再進(jìn)一步被還原成(CH2O)n等物質(zhì),C項(xiàng)錯(cuò)誤;若突然中斷CO2的供應(yīng),暗反應(yīng)減弱,消耗的ATP和NADPH減少,會(huì)導(dǎo)致葉綠體基質(zhì)中積累ATP和NADPH,D項(xiàng)正確。
10.(2024·廣東肇慶二模)大豆、玉米等植物的葉綠體中存在一種名為Rubisc的酶,參與卡爾文循環(huán)和光呼吸。在較強(qiáng)光照下,Rubisc以五碳化合物(RuBP)為底物,在CO2/O2值高時(shí),使RuBP結(jié)合CO2發(fā)生羧化;在CO2/O2值低時(shí),使RuBP結(jié)合O2發(fā)生氧化進(jìn)行光呼吸,具體過程如下圖所示。下列有關(guān)說法正確的是( )
A.大豆、玉米等植物的葉片中消耗O2的場所有葉綠體、線粒體
B.光呼吸發(fā)生在葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和葉綠體中
C.有氧呼吸和光呼吸均產(chǎn)生ATP
D.干旱、晴朗的中午,葉肉細(xì)胞中光呼吸強(qiáng)度較通常條件下會(huì)降低
答案A
解析大豆、玉米葉片中通過有氧呼吸消耗氧氣的場所是線粒體內(nèi)膜,通過光呼吸消耗氧氣的場所是葉綠體基質(zhì),A項(xiàng)正確;由題干“在較強(qiáng)光照下,Rubisc以五碳化合物(RuBP)為底物,在CO2/O2值高時(shí),使RuBP結(jié)合CO2發(fā)生羧化;在CO2/O2值低時(shí),使RuBP結(jié)合O2發(fā)生氧化進(jìn)行光呼吸”可知,光呼吸和卡爾文循環(huán)發(fā)生場所一致,在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖可知,在CO2/O2的值低時(shí),RuBP結(jié)合氧氣發(fā)生光呼吸,光呼吸會(huì)消耗多余的ATP、NADPH,C項(xiàng)錯(cuò)誤;干旱、晴朗的中午,胞間CO2濃度會(huì)降低,葉肉細(xì)胞中光呼吸強(qiáng)度較通常條件下會(huì)增強(qiáng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
11.(2024·廣東珠海模擬)(12分)光照過強(qiáng)會(huì)抑制植物的光合作用。在強(qiáng)光下,光反應(yīng)過程會(huì)產(chǎn)生活性氧(ROS),ROS會(huì)攻擊光系統(tǒng)Ⅱ(即PSⅡ,主要由D1蛋白和色素分子組成的復(fù)合體)的D1蛋白,從而損傷光合作用相關(guān)結(jié)構(gòu)?？蒲腥藛T以棉花植株為材料探究強(qiáng)光下植物的自我保護(hù)機(jī)制。
(1)葉綠體中色素分子的作用是 ,PSⅡ?qū)⑺饨庑纬蒓2和 。
(2)研究顯示,CLH基因編碼降解葉綠素的C酶?？蒲腥藛T檢測強(qiáng)光處理不同時(shí)長下野生型(WT)和CLH基因缺失突變型(clh)葉片的光合速率,結(jié)果如圖所示。該實(shí)驗(yàn)的自變量是有無CLH基因的植物類型、 ?？蒲腥藛T根據(jù)上述結(jié)果得出“CLH基因在強(qiáng)光條件下被激活,進(jìn)而緩解強(qiáng)光對光合作用的影響,且主要在幼葉中發(fā)揮作用”的推論,得出這一推論的依據(jù)是 。
若需進(jìn)一步驗(yàn)證上述推論,檢測 ,可為上述推論提供證據(jù)。
(3)研究顯示,FH酶是直接降解D1的酶?？蒲腥藛T推測,強(qiáng)光時(shí)C酶通過降解結(jié)合在D1上的葉綠素,進(jìn)而促進(jìn)FH酶對D1的降解,再以新合成的D1替代原有D1,從而恢復(fù)PSⅡ的活性。為驗(yàn)證上述推測,科研人員分別測定了野生型(甲)、clh突變型(乙)、CLH基因高表達(dá)突變型(丙)在強(qiáng)光條件下幼苗的存活率,預(yù)期存活率由大到小依次順序?yàn)? 。
答案(1)吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能 H+、e-
(2)是否有強(qiáng)光處理、葉齡 A、C組光合作用強(qiáng)度無顯著差異,但D組光合作用強(qiáng)度低于B組,且幼葉的差距比老葉更大 強(qiáng)光條件下,幼葉中CLH基因的表達(dá)量(或C酶的含量)
(3)丙>甲>乙
解析(1)葉綠體中色素分子的作用是吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能,PSⅡ?qū)⑺饨庑纬蒓2和H+、e-。
(2)分析題圖可知,該實(shí)驗(yàn)的自變量是有無CLH基因的植物類型、葉齡和是否有強(qiáng)光處理。科研人員根據(jù)上述結(jié)果得出“CLH基因在強(qiáng)光條件下被激活,進(jìn)而緩解強(qiáng)光對光合作用的影響,且主要在幼葉中發(fā)揮作用”的推論,得出這一推論的依據(jù)是:圖中A、C組的自變量為有無CLH基因,在無強(qiáng)光處理下,光合作用強(qiáng)度基本相同,說明CLH基因在無強(qiáng)光處理下未被激活;B、D組在強(qiáng)光條件下,光合作用強(qiáng)度均下降,說明強(qiáng)光會(huì)導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度下降,但在幼葉階段,D組光合作用強(qiáng)度下降的幅度更大,而D組相較于B組無CLH基因,說明B組的CLH基因在強(qiáng)光條件下被激活,進(jìn)而緩解了強(qiáng)光對光合作用的影響。若需進(jìn)一步驗(yàn)證上述推論,檢測強(qiáng)光條件下,幼葉中CLH基因的表達(dá)量(或C酶的含量),可為上述推論提供證據(jù)。
(3)clh突變型(乙)缺乏C酶,不利于D1上的葉綠素的降解,從而影響FH酶對D1的降解,對PSⅡ系統(tǒng)的修復(fù)能力最弱;CLH基因過量表達(dá)突變型(丙)C酶表達(dá)量高,對PSⅡ系統(tǒng)的修復(fù)能力最強(qiáng)。因此預(yù)期存活率由大到小依次順序?yàn)楸?甲>乙。
12.(2024·廣東深圳模擬)(10分)根據(jù)光合作用碳同化的最初光合產(chǎn)物不同,把高等植物分成兩類:C3植物和C4植物。C3植物葉片中的維管束鞘細(xì)胞不含葉綠體,維管束鞘以外的葉肉細(xì)胞排列疏松,含有葉綠體;C4植物中構(gòu)成維管束鞘的細(xì)胞比較大,里面含有無基粒的葉綠體,葉肉細(xì)胞含有正常的葉綠體。如圖為C4植物(玉米)的暗反應(yīng)和光呼吸原理示意圖。Rubisc酶是一個(gè)雙功能酶,在有光且CO2濃度高時(shí)進(jìn)行光合作用;在有光且O2濃度高時(shí),進(jìn)行光呼吸。
注:PEP酶固定CO2的效率遠(yuǎn)高于Rubisc酶。
(1)玉米維管束鞘細(xì)胞中固定CO2的具體場所是 。
(2)CO2/O2比值不同時(shí),Rubisc酶催化代謝方向不同可說明 (從反應(yīng)物和酶的活性位點(diǎn)分析)。晴朗夏季中午C4植物與C3植物相比,光呼吸較弱的是 ,其原因是 。
(3)為提高水稻產(chǎn)量,科學(xué)家將玉米的羧化酶基因與PPDK酶(催化CO2初級受體PEP的生成)基因?qū)胨竞?轉(zhuǎn)雙基因水稻凈光合速率在高光照強(qiáng)度下增大。欲探究此現(xiàn)象是兩個(gè)基因的疊加效果還是單一基因的作用效果,用轉(zhuǎn)基因水稻、PEP酶抑制劑、PPDK酶抑制劑、蒸餾水等為材料,設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn),寫出簡要實(shí)驗(yàn)思路: 。(不要求寫出操作方法、預(yù)期結(jié)果、結(jié)論)
答案(1)葉綠體基質(zhì)
(2)Rubisc酶的底物CO2與O2競爭該酶的同一活性位點(diǎn) C4植物 氣孔關(guān)閉后,C4植物可依靠PEP酶固定較多的CO2,使維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中CO2的濃度較高,有利于光合作用進(jìn)行,同時(shí)抑制光呼吸
(3)在高光照強(qiáng)度下,分別對轉(zhuǎn)雙基因水稻用等量蒸餾水、PEP酶抑制劑、PPDK酶抑制劑、PEP酶抑制劑和PPDK酶抑制劑進(jìn)行處理,其他條件相同且適宜,一段時(shí)間后,測定四組轉(zhuǎn)雙基因水稻的凈光合速率
解析(1)玉米維管束鞘細(xì)胞中固定CO2的場所是葉綠體基質(zhì)。
(2)在光合作用過程中,Rubisc酶的作用是催化CO2與C5反應(yīng)生成C3;Rubisc酶既能催化О2和C5反應(yīng),也能催化CO2與C5反應(yīng),說明Rubisc酶上有兩種氣體分子的結(jié)合位點(diǎn),且結(jié)合位點(diǎn)相同;在CO2與O2濃度的比值不同時(shí),兩者發(fā)生競爭性抑制作用,使得催化的反應(yīng)向不同方向進(jìn)行。晴朗的夏季中午,氣溫較高,氣孔關(guān)閉后玉米(C4植物)可依靠PEP酶固定較多的CO2,使維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中CO2的濃度較高,有利于光合作用進(jìn)行,同時(shí)抑制光呼吸。
(3)探究在高光照強(qiáng)度下,轉(zhuǎn)雙基因水稻凈光合速率的增大是兩個(gè)基因的疊加效果,還是單一基因的作用效果,實(shí)驗(yàn)的自變量是轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物的數(shù)量,因變量是轉(zhuǎn)雙基因水稻的凈光合速率。實(shí)驗(yàn)思路是:在高光照強(qiáng)度下,分別對轉(zhuǎn)雙基因水稻用等量蒸餾水、PEP酶抑制劑、PPDK酶抑制劑、PEP酶抑制劑和PPDK酶抑制劑進(jìn)行處理,其中蒸餾水組作為對照組,其他三組是實(shí)驗(yàn)組,其他條件相同且適宜,一段時(shí)間后,測定四組轉(zhuǎn)雙基因水稻的凈光合速率。
13.(2024·廣東茂名二模)(12分)科學(xué)研究表明,CAC2基因編碼的生物素羧化酶參與葉綠體膜的重要成分——脂肪酸的合成過程?？茖W(xué)家篩選出在大氣條件下生長矮小、葉片黃化的光呼吸表型突變體——cac2突變體應(yīng)用于植物生產(chǎn)。回答下列問題。
(1)cac2突變體中,葉綠體中葉綠素與類胡蘿卜素的比值 ,導(dǎo)致葉片黃化,光反應(yīng)合成的 減少,從而導(dǎo)致暗反應(yīng)減弱,有機(jī)物合成量少,植株生長矮小。
(2)從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度,推測cac2突變體光合作用強(qiáng)度偏低的原因: 。
(3)研究發(fā)現(xiàn),cac2突變體在高濃度CO2條件下形態(tài)缺陷和生理指標(biāo)基本得到恢復(fù)?？傻贸龌蚺c性狀的關(guān)系是 。
(4)研究發(fā)現(xiàn),植物MAPK2信號途徑參與了植物光合作用與產(chǎn)量調(diào)控過程。GLO1基因表達(dá)光呼吸關(guān)鍵酶——乙醇酸氧化酶。GLO1基因與MAPK2基因存在互作,具體過程如圖。
①M(fèi)APK2基因可特異性雙正向調(diào)控植株光呼吸代謝的機(jī)理是 。
②過高的光呼吸強(qiáng)度會(huì)影響植物產(chǎn)量,請從基因水平上提出一點(diǎn)增產(chǎn)的建議: 。
答案(1)減小或變小 ATP和NADPH
(2)cac2突變體不能編碼生物素羧化酶,無法參與脂肪酸的合成,由于脂肪酸是葉綠體膜的重要成分,引起葉綠體膜的形態(tài)和功能異常,使得光合作用強(qiáng)度偏低
(3)生物體的性狀由基因與環(huán)境共同決定
(4)①M(fèi)APK2基因一方面提高(光呼吸關(guān)鍵酶)乙醇酸氧化酶活性,另一方面促進(jìn)GLO1基因的表達(dá) ②敲除MAPK2基因
解析(1)CAC2基因編碼的生物素羧化酶參與葉綠體膜的重要成分——脂肪酸的合成過程,cac2突變體葉綠體膜的形成缺乏原料,葉綠素分布于葉綠體的類囊體薄膜上,則cac2突變體葉綠體中的葉綠素減少,葉綠素與類胡蘿卜素的比值減小,導(dǎo)致葉片黃化,光反應(yīng)合成的ATP和NADPH減少,從而導(dǎo)致暗反應(yīng)減弱,有機(jī)物合成量少,植株生長矮小。
(2)從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度分析,cac2突變體不能編碼生物素羧化酶,無法參與脂肪酸的合成,由于脂肪酸是葉綠體膜的重要成分,引起葉綠體膜的形態(tài)和功能異常,使得光合作用強(qiáng)度偏低。
(3)研究發(fā)現(xiàn),cac2突變體在高濃度CO2條件下形態(tài)缺陷和生理指標(biāo)基本得到恢復(fù),這說明生物體的性狀由基因與環(huán)境共同決定。
(4)①由題圖可知,MAPK2基因一方面提高(光呼吸關(guān)鍵酶)乙醇酸氧化酶活性,另一方面促進(jìn)GLO1基因的表達(dá),可提高光呼吸速率。
②MAPK2基因的表達(dá)可提高光呼吸速率,過高的光呼吸強(qiáng)度會(huì)影響植物產(chǎn)量,通過敲除MAPK2基因可降低光呼吸速率,增加植物產(chǎn)量。
突破點(diǎn)3 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐考查細(xì)胞呼吸和光合作用的影響因素
14.(2024·山東菏澤模擬)農(nóng)耕中通常將玉米和大豆間作。某條件下測得單作和間作的數(shù)據(jù)如下:玉米光飽和點(diǎn)為3 klx和9 klx,大豆葉綠素含量為1.8 mg/g和2.2 mg/g,大豆凈光合速率為11 μml/(m2·s)和8.5 μml/(m2·s)。下列敘述正確的是( )
A.推測玉米適合間作,可用CO2的消耗速率代表玉米的凈光合速率
B.大豆間作時(shí)產(chǎn)量低于單作,與玉米株高較高使大豆被遮光影響了光反應(yīng)有關(guān)
C.大豆間作時(shí)葉綠素含量增加,利于其在光照強(qiáng)度較弱時(shí)吸收紅外光和藍(lán)紫光
D.大豆根部根瘤菌通過固氮作用積累的氮元素主要用于作物細(xì)胞中磷脂、淀粉的生成
答案B
解析根據(jù)光飽和點(diǎn)變化推測玉米適合間作,可用CO2的吸收速率代表玉米的凈光合速率,CO2的消耗速率代表總光合速率,A項(xiàng)錯(cuò)誤;間作時(shí)玉米株高較高使大豆被遮光,影響了大豆的光反應(yīng),進(jìn)而影響了凈光合速率,使大豆產(chǎn)量下降,B項(xiàng)正確;大豆間作時(shí)葉綠素含量增加,利于其在光照強(qiáng)度較弱時(shí)吸收紅光和藍(lán)紫光,C項(xiàng)錯(cuò)誤;大豆根部根瘤菌通過固氮作用積累的氮元素用于作物細(xì)胞中磷脂、ATP、NADPH等的生成,淀粉中不含氮元素,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
15.光補(bǔ)償點(diǎn)是指植物的光合速率與呼吸速率相等時(shí)的光照強(qiáng)度。光飽和點(diǎn)是指植物的光合速率達(dá)到最大時(shí)所需要的光照強(qiáng)度。下表為三種植物的光補(bǔ)償點(diǎn)[單位:μml/(m2·s)]和光飽和點(diǎn)[單位:μml/(m2·s)],其他環(huán)境條件相同且最適宜。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )
A.三種植物中,最適合在較強(qiáng)的光照環(huán)境中生長的是植物甲
B.若適當(dāng)提高溫度,則植物丙的光飽和點(diǎn)將變大
C.100 μml/(m2·s)的光照強(qiáng)度下,植物乙的有機(jī)物積累量比植物甲的多
D.光照強(qiáng)度長期低于光補(bǔ)償點(diǎn),不利于植物的正常生長
答案B
解析植物甲的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都最高,所以三種植物中,最適合在較強(qiáng)的光照環(huán)境中生長的是植物甲,A項(xiàng)正確;由題意可知,其他環(huán)境條件都最適宜,故若適當(dāng)提高溫度,則植物丙的光飽和點(diǎn)將變小,B項(xiàng)錯(cuò)誤;100 μml/(m2·s)的光照強(qiáng)度下,植物乙的有機(jī)物積累量為正值,而植物甲的有機(jī)物積累量為負(fù)值,植物乙的有機(jī)物積累量比植物甲的多,C項(xiàng)正確;光照強(qiáng)度長期低于光補(bǔ)償點(diǎn),不利于植物的正常生長,D項(xiàng)正確。
16.與野生型擬南芥WT相比,突變體t1和t2在正常光照條件下,葉綠體在葉肉細(xì)胞中的分布及位置不同(圖a),造成葉綠體相對受光面積的不同(圖b),進(jìn)而引起光合速率差異,但葉綠素含量及其他性狀基本一致。在不考慮葉綠體運(yùn)動(dòng)的前提下,下列敘述錯(cuò)誤的是( )
a
b
A.t2比t1具有更高的光飽和點(diǎn)(光合速率不再隨光照強(qiáng)度增加而增加時(shí)的光照強(qiáng)度)
B.t1比t2具有更低的光補(bǔ)償點(diǎn)(光合作用吸收CO2與呼吸作用釋放CO2等量時(shí)的光照強(qiáng)度)
C.三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關(guān)
D.三者光合速率的差異隨光照強(qiáng)度的增加而變大
答案D
解析由圖a可知,t1較多的葉綠體分布在光照下,t2較少的葉綠體分布在光照下,由此可推斷,t2比t1具有更高的光飽和點(diǎn)(光合速率不再隨光照強(qiáng)度增加而增加時(shí)的光照強(qiáng)度),t1比t2具有更低的光補(bǔ)償點(diǎn)(光合作用吸收CO2與呼吸作用釋放CO2等量時(shí)的光照強(qiáng)度),A、B兩項(xiàng)正確;通過題干信息可知,三者的葉綠素含量及其他性狀基本一致,由此推測,三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關(guān),C項(xiàng)正確;在一定光照強(qiáng)度下,三者光合速率的差異隨光照強(qiáng)度的增加而變大,但是超過光飽和點(diǎn),再增大光照強(qiáng)度,三者光合速率的差異不再變化,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
17.(2024·廣東三模)光飽和點(diǎn)為光合速率達(dá)到最大時(shí)所需的最小光照強(qiáng)度?？蒲腥藛T研究了鎘脅迫下硅對煙草光合作用的影響,部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A.鎘+硅處理組總?cè)~綠素含量高于鎘處理組,原因是硅可用于葉綠素的合成
B.光照強(qiáng)度為1 200 μml/(m2·s)時(shí),鎘處理組CO2的吸收速率為5.4 μml/(m2·s)
C.對照組與鎘+硅處理組相比,胞間CO2濃度基本一致,說明二者的凈光合速率相等
D.鎘脅迫條件下使用硅處理,氣孔因素并不是使煙草植株光合作用改善的主要因素
答案D
解析硅不能用于葉綠素的合成,葉綠素的合成需要Mg等,A項(xiàng)錯(cuò)誤;光照強(qiáng)度為1 200 μml/(m2·s)時(shí),早已達(dá)到鎘處理組的光飽和點(diǎn),此時(shí)實(shí)際光合速率為5.4 μml/(m2·s),即CO2的固定速率為5.4 μml/(m2·s),CO2的吸收速率反映了凈光合速率,而細(xì)胞呼吸速率未知,不能計(jì)算凈光合速率,B項(xiàng)錯(cuò)誤;對照組與鎘+硅處理組相比,胞間CO2濃度基本一致,但二者的實(shí)際光合速率不同,細(xì)胞呼吸速率未知,無法判斷二者的凈光合速率是否相等,C項(xiàng)錯(cuò)誤;鎘脅迫條件下使用硅處理,植株氣孔導(dǎo)度增加不明顯,且胞間CO2濃度反而降低,說明氣孔因素并不是改善煙草植株光合作用的主要因素,D項(xiàng)正確。
18.(2024·天津一模)用密閉的培養(yǎng)瓶培養(yǎng)等量的綠藻(單細(xì)胞藻類),將其置于4種不同溫度下(t1

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