玉米、高粱等是一类具有高光合作用效率的C4植物,它们的叶片中存在着结构和功能都不同的叶肉细胞和维管束鞘细胞。进行光合作用时,叶肉细胞中对CO2高亲和力的PEPC酶催化CO2固定产生四碳化合物(C4途径),然后运输到维管束鞘细胞中分解,释放出CO2用于卡尔文循环。这一“CO2泵”可在维管束鞘中产生CO2浓缩效应,大大提高了光合作用效率,如下图所示。请回答下列问题:
(1)叶肉细胞的叶绿体可将光能转化为ATP和_____ ,同时氧化_____ 产生O2,这一过程发生在_____ (填场所)。
(2)在维管束鞘细胞叶绿体中,CO2通过卡尔文循环合成糖,其主要步骤是:CO2在酶Rubisco催化下与C5结合产生三碳酸,继而消耗_____ 还原成三碳糖。
(3)由于C4途径有更高的光合作用能力,科学家正试图采用基因工程手段将C4植物的相关基因克隆到水稻(C3植物)中以提高产量。下表是相关研究中的一些步骤,请根据题意完成以下表格(在答题卡上的①~④处填写)。
(1)叶肉细胞的叶绿体可将光能转化为ATP和
(2)在维管束鞘细胞叶绿体中,CO2通过卡尔文循环合成糖,其主要步骤是:CO2在酶Rubisco催化下与C5结合产生三碳酸,继而消耗
(3)由于C4途径有更高的光合作用能力,科学家正试图采用基因工程手段将C4植物的相关基因克隆到水稻(C3植物)中以提高产量。下表是相关研究中的一些步骤,请根据题意完成以下表格(在答题卡上的①~④处填写)。
实验目的 | 方法步骤要点 |
获得目的基因 | PCR扩增出目的基因片段 |
构建载体质粒 | 将目的基因克隆进Ti载体质粒 |
大量培养水稻细胞 | ① |
转化细胞 | 用农杆菌转化 |
转基因细胞筛选 | ② |
诱导植株形成 | ③ |
转基因植株分析 | ④ |
更新时间:2021/01/26 09:45:14
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【推荐1】图1表示空气中的CO2含量对某绿色植物光合作用的影响,图2表示一天24h蔬菜大棚内CO2浓度随时间的变化曲线(水平虚线为实验开始时大棚内的CO2浓度)。据图回答下列问题。
(1)图1、图2中光合作用强度和呼吸作用强度相等的点有____________ ,此时细胞中能产生[H]的部位有____________ 。图2中积累有机物最多的点____________ 。
(2)经过24h后,大棚内植物有机物的含量会____________ (填“增加”“减少”或“不变”)。据图分析原因____________ 。
(3)图1中限制N点的主要外界因素是____________ 和____________ 。N点时叶肉细胞叶绿体中的ADP的运动方向____________ 。
(4)若将叶面积相等的甲、乙两种植物的叶片分别放置在相同体积、温度适宜且恒定的密闭小室中,给予充足的光照,下列有关说法正确的是____________。
(5)某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验后,绘制了四种光合色素在滤纸上的分离情况(如图3所示),据图分析,溶解度最大的色素是____________ (填序号)。另一同学由于研磨绿叶过程中粗心大意,漏加了某些试剂或药品,导致实验结果不理想(如图4所示),请指出该同学漏加的试剂或药品是____________ 。
(1)图1、图2中光合作用强度和呼吸作用强度相等的点有
(2)经过24h后,大棚内植物有机物的含量会
(3)图1中限制N点的主要外界因素是
(4)若将叶面积相等的甲、乙两种植物的叶片分别放置在相同体积、温度适宜且恒定的密闭小室中,给予充足的光照,下列有关说法正确的是____________。
A.甲、乙两叶片的光合作用强度一定相同 |
B.甲、乙两叶片的光合作用强度在一段时间后都将逐渐下降 |
C.若实验一段时间后,甲叶片所在小室中的CO2浓度较乙低,则甲叶片的呼吸作用强度一定比乙低 |
D.若实验一段时间后,甲叶片所在小室中的CO2浓度较乙低,则甲固定CO2的能力较弱 |
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解题方法
【推荐2】下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。Rubisco酶既可催化RuBP与CO2反应,进行卡尔文循环,又可催化RuBP与O2反应,进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。PEPC酶催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4,固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环。玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶高,能固定低浓度下的CO2。请回答下列问题:(1)水稻和玉米最初固定CO2的底物分别是______ ;固定CO2的场所分别是______ 。
(2)光合作用的产物主要以淀粉的形式储存在叶绿体中,一般不以葡萄糖或蔗糖的形式储存,一方面淀粉不易溶于水,有利于维持叶绿体中______ 的稳定,另一方面减少______ 等物质的积累,避免对光合作用的抑制。
(3)从能量代谢的角度看,光呼吸与有氧呼吸最大的区别是______ 。
(4)玉米在干旱、高光照条件下光合作用强度高的原因有______ 。
(5)将玉米的PEPC基因导入水稻后,测得在不同光照强度下转基因水稻和原种水稻气孔导度和光合速率,如下图。当光照强度为时,转基因水稻叶肉细胞的胞间CO2浓度比原种水稻______ ,但光合速率却相当,此时限制原种水稻光合速率的主要环境因素是______ ,影响转基因水稻光合速率的主要原因是______ 。
(2)光合作用的产物主要以淀粉的形式储存在叶绿体中,一般不以葡萄糖或蔗糖的形式储存,一方面淀粉不易溶于水,有利于维持叶绿体中
(3)从能量代谢的角度看,光呼吸与有氧呼吸最大的区别是
(4)玉米在干旱、高光照条件下光合作用强度高的原因有
(5)将玉米的PEPC基因导入水稻后,测得在不同光照强度下转基因水稻和原种水稻气孔导度和光合速率,如下图。当光照强度为时,转基因水稻叶肉细胞的胞间CO2浓度比原种水稻
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【推荐3】随着现代工业化发展,海洋酸化问题逐渐显现。仙掌藻是一种大型海藻,研究者选用生长状况良好且一致的仙掌藻为研究对象,将其分为四组(T1是对照组),在不同pH(海水的pH一般在8.0~8.5之间)和不同光照强度下进行培养,探究其在海洋酸化和光照变化条件下的生理响应,28天后测得相关数据如表所示。回答下列问题:
(1)比较T1和T3数据可知,酸化处理后仙掌藻的光合作用效率低于对照组,其原因是酸化处理组的_________ 降低,导致光反应产生的_________ 和_________ 减少,暗反应过程中C3还原的速率减慢。
(2)据表分析,海洋酸化对生活在_________ 环境中仙掌藻的抑制作用更强。
(3)海洋中藻类植物的数量极大,其光合作用占了全球光合作用总量的90%以上,其意义在于为海洋动物提供了_________ 。(至少答出两点)
pH | 光照强度/(μmol·m-2·s-1) | 叶绿素含量/(μg·g-1) | 光合作用效率 | 相对生长速率/(%·d-1) | |
T1 | 8.12 | 30 | 162.23 | 0.72 | 0.21 |
T2 | 8.12 | 180 | 178.86 | 0.78 | 0.27 |
T3 | 7.51 | 30 | 88.71 | 0.65 | 0.11 |
T4 | 7.51 | 180 | 111.42 | 0.71 | 0.19 |
(2)据表分析,海洋酸化对生活在
(3)海洋中藻类植物的数量极大,其光合作用占了全球光合作用总量的90%以上,其意义在于为海洋动物提供了
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【推荐1】科学家将人的a1-抗胰蛋白酶(a1-AT)基因与绵羊乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,成功地培育出能表达a-AT的转基因绵羊,这标志着乳腺生物反应器的实用性研究进入医学临床应用。回答下列问题:
(1)从人的胸腺组织细胞中提取到a1-AT的mRNA,通过反转录获得a1-AT基因,与人体细胞内基因的结构相比,该方法得到的基因不具有___________ (答两点)等。为获得更多的a1-AT基因,可利用PCR技术进行扩增,该技术需要___________ 种引物,引物的作用是___________ .
(2)科学家将a1-AT基因与绵羊乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,再与质粒构建成重组表达载体,而不是将a1-AT基因直接导入绵羊受精卵中,原因是___________ 。表达载体中启动子的作用是___________ .
(3)将重组基因表达载体导入绵羊受精卵中,置于早期胚胎培养液中进行培养。早期胚胎进行移植前,需进行性别鉴定,若要在囊胚期鉴定性别,则操作思路是___________ 。胚胎移植的实质是___________
(4)转因绵羊成年后需对其体内a1-AT基因表达产物进行检测,一般采用抗原一抗体杂交法,若出现___________ ,则表明a1-AT基因成功表达,转基因绵羊培育成功。
(1)从人的胸腺组织细胞中提取到a1-AT的mRNA,通过反转录获得a1-AT基因,与人体细胞内基因的结构相比,该方法得到的基因不具有
(2)科学家将a1-AT基因与绵羊乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,再与质粒构建成重组表达载体,而不是将a1-AT基因直接导入绵羊受精卵中,原因是
(3)将重组基因表达载体导入绵羊受精卵中,置于早期胚胎培养液中进行培养。早期胚胎进行移植前,需进行性别鉴定,若要在囊胚期鉴定性别,则操作思路是
(4)转因绵羊成年后需对其体内a1-AT基因表达产物进行检测,一般采用抗原一抗体杂交法,若出现
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【推荐2】回答下列(一)、(二)小题:
(一)衢州盛产椪柑,某兴趣小组想深度开发椪柑,进行以下实验。
(1)开发桔子汁。为了提高出汁率和澄清度,可以在制作桔子汁时加入________________ 酶(写两种)以分解果胶。生产果胶酶可从黑曲霉或苹果青霉中提取,下列适于黑曲霉或苹果青霉扩大培养的培养基是______ (A.MS培养基 B.尿素固体培养基 C.蛋白胨和酵母提取物培养基 D.添加蔗糖的豆芽汁培养基)。由于果胶酶溶于水,不利于重复使用,可通过物理或化学方法将果胶酶固定在某种介质上,使之成为不溶于水而又有______ 的制剂。
(2)开发桔子酒。桔子在酿酒时需去果皮、去囊衣和果核,因为其中含有苦味物质,所以需要额外添加酵母菌,因为自然发酵过程中,野生型天然酵母菌主要附着在________ (填桔子的结构)。用桔子汁制作桔子酒,以桔子汁为原料,加入一定比例的蔗糖目的是______ 。最后倒入酵母悬液,混匀,加盖;发酵开始时,由于微生物的需氧呼吸会使发酵瓶内出现______ ,原因是______ 。
(二)开发耐盐品种的椪柑,以利于沿海地区栽种。
(1)为了获得耐盐基因,可以从已知耐盐植物星星草中获取耐盐基因,也可以根据耐盐碱蛋白质的氨基酸序列出发,推测出控制合成该蛋白基因的__________________ ,用化学合成法合成目的基因,然后用__________________ 技术扩增目的基因。
(2)椪柑的转化过程:将重组Ti质粒转入农杆菌时,可以用________ 处理农杆菌,使重组Ti质粒易于导入;之后耐盐基因通过农杆菌转入椪柑植株的愈伤组织,Ti质粒上的_____ 基因可以将抗盐基因整合到椪柑染色体DNA上,通过植物组织培养,可再生出新的植株。
(3)要确认耐盐基因在椪柑植株中是否正确表达,可以检测此转基因植株中该基因的表达产物,如果检测结果呈阳性,再用__________________ 方法从个体水平检测植株的__________________ 是否得到提高。
(4)假设用得到的二倍体转基因耐盐植株自交,子代中耐盐与不耐盐株系的数量比为15:1,则可以推测有几个耐盐基因整合到了染色体上,请用图表示。(耐盐基因用A表示)
______________
(一)衢州盛产椪柑,某兴趣小组想深度开发椪柑,进行以下实验。
(1)开发桔子汁。为了提高出汁率和澄清度,可以在制作桔子汁时加入
(2)开发桔子酒。桔子在酿酒时需去果皮、去囊衣和果核,因为其中含有苦味物质,所以需要额外添加酵母菌,因为自然发酵过程中,野生型天然酵母菌主要附着在
(二)开发耐盐品种的椪柑,以利于沿海地区栽种。
(1)为了获得耐盐基因,可以从已知耐盐植物星星草中获取耐盐基因,也可以根据耐盐碱蛋白质的氨基酸序列出发,推测出控制合成该蛋白基因的
(2)椪柑的转化过程:将重组Ti质粒转入农杆菌时,可以用
(3)要确认耐盐基因在椪柑植株中是否正确表达,可以检测此转基因植株中该基因的表达产物,如果检测结果呈阳性,再用
(4)假设用得到的二倍体转基因耐盐植株自交,子代中耐盐与不耐盐株系的数量比为15:1,则可以推测有几个耐盐基因整合到了染色体上,请用图表示。(耐盐基因用A表示)
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(0.65)
名校
【推荐3】油菜为二倍体自花传粉植物,其雄蕊的育性由基因控制。油菜甲雄性不育,油菜乙和丙雄性可育,它们均为纯合体,甲、乙和丙间的杂交结果如下表。油菜的杂种优势显著,可利用雄性不育系进行汕染的杂交育种。回答下列问题:
(1)据表分析,油菜的育性由______ 对核基因控制,判断依据是______ 。
(2)已知PBI是a基因的分子标记,MR166是b基因的分子标记。检测PBI 时,发现甲有相应的电泳条带而乙没有,检测MR166时,发现甲、乙均没有相应的电泳条带。推测检测丙的PBL和MR166条带时,检测结果可能是_______ 。综合分析杂交结果和检测结果可知,在 A/A、B/b 基因中,雄性不育基因是_______ ,_______ 基因的纯合子可使雄性不育恢复育性。
(3)将油菜的雄性不育系(纯合子)与保持系杂交,后代均为雄性不育系和保持系,则保持系的基因型为_______ 。临时保持系与雄性不育系杂交,后代全部雄性不育,推测临时保持系的基因型为______ 。育种时,将甲与乙杂交,从_______ (填“甲”或“乙”)植株上收获的种子即为杂交种。该杂交种的所结种子不能再留种种植,原因是_____ 。
(4)油菜中油脂的含成途径如图,通过基因工程可培育高油油菜。科研人员构建了转反义ACC基因油菜,大幅度提升了油菜籽中油脂含量。与ACC基因与比,反义ACC基因是将ACC基因倒接在启动子后面,导致转录模板链发生更换。转反义ACC基因油菜能提高油脂含量的原理是________ 。
杂交组合 | F1 | F2 | |
杂交一 | 甲×乙 | 雄性可育 | 雄性可育:雄性不育=3:1 |
杂交二 | 乙×丙 | 雄性可育 | 雄性可育:雄性不育=13:3 |
(2)已知PBI是a基因的分子标记,MR166是b基因的分子标记。检测PBI 时,发现甲有相应的电泳条带而乙没有,检测MR166时,发现甲、乙均没有相应的电泳条带。推测检测丙的PBL和MR166条带时,检测结果可能是
(3)将油菜的雄性不育系(纯合子)与保持系杂交,后代均为雄性不育系和保持系,则保持系的基因型为
(4)油菜中油脂的含成途径如图,通过基因工程可培育高油油菜。科研人员构建了转反义ACC基因油菜,大幅度提升了油菜籽中油脂含量。与ACC基因与比,反义ACC基因是将ACC基因倒接在启动子后面,导致转录模板链发生更换。转反义ACC基因油菜能提高油脂含量的原理是
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