硫酸甲酯吩嗪(简称PMS)是生物化学中一种重要的试剂。科研人员以某种作物为材料,研究施加不同浓度的PMS对其光合速率(离体叶片放氧速率)的影响,实验测定结果如图所示。
请回答:
(1)图中的光合速率_______ (填“能”或“不能”)代表离体叶片中叶绿体释放O2的速率。O2由光合作用阶段水的光解产生,而在细胞需氧(有氧)呼吸第_______ 阶段,O2与[H]结合生成H2O。
(2)研究表明,施加适宜浓度的PMS能增加叶片中的_______ 含量,从而提高光能的吸收量。同时,适宜浓度的PMS还能增加叶绿体内ATP的含量,进而加快碳反应阶段_______ 的还原,该过程的还原剂是_______ 。
(3)由图可知,施加高于40μmol·L-1的PMS对叶片放氧速率起_______ 作用。
请回答:
(1)图中的光合速率
(2)研究表明,施加适宜浓度的PMS能增加叶片中的
(3)由图可知,施加高于40μmol·L-1的PMS对叶片放氧速率起
更新时间:2021-06-15 10:02:47
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解题方法
【推荐1】科研人员发现植物的细胞呼吸除具有与动物细胞相同的途径外,还有另一条借助交替氧化酶(AOX)的途径,进一步研究表明,AOX途径还与光合作用有关。研究人员进行了相关实验,其处理方式和实验结果如表所示。请回答下列相关问题。
(1)AOX能参与催化有氧呼吸第三阶段的反应,AOX分布在植物细胞的___ 上,在寒冷的早春,某些植物的花细胞中的AOX基因表达增加,从而提高花序温度,以吸引昆虫传粉,其提高花序温度的机理___ 。
(2)提取绿叶中的色素常使用___ 溶解色素,色素吸收的光能用于驱动水的分解和___ 物质的合成,为C3的还原提供能量。
(3)根据实验结果分析,AOX途径能___ (填“提高”或“降低”)光合色素的光能捕获效率。与正常光照条件下相比,高光条件下AOX途径对光合色素光能捕获效率的影响较大,判断依据是___ (用计算式表示)。
组别 | 处理方式 | 实验结果 |
A | 叶片+正常光照+AOX途径抑制剂 | |
B | 叶片+正常光照 | |
C | 叶片+高光+AOX途径抑制剂 | |
D | 叶片+高光 |
(1)AOX能参与催化有氧呼吸第三阶段的反应,AOX分布在植物细胞的
(2)提取绿叶中的色素常使用
(3)根据实验结果分析,AOX途径能
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【推荐2】学习以下材料,回答下面问题。
调控植物细胞活性氧产生机制的新发现,能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中,线粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧产生,活性氧可以调控细胞代谢,并与细胞凋亡有关。我国科学家发现一个拟南芥突变体m(M基因突变为m基因),在受到长时间连续光照时,植株会出现因细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。与野生型相比,突变体m中M酶活性下降,脂肪酸含量显著降低。为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因,研究人员以诱变剂处理突变体m,筛选不表现细胞凋亡,但仍保留 m 基因的突变株。通过对所获一系列突变体的详细解析,发现叶绿体中 pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I(催化有氧呼吸第三阶段的酶)等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径(如图):A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质,从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中,在mMDH酶的作用下产生NADH([H])和B酸,NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。在上述研究中,科学家从拟南芥突变体m入手,揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A酸-B酸循环途径。对A酸-B酸循环的进一步研究,将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。
(1)从图文中可以看出,叶绿体可以合成磷脂、油脂的组分_____ 。叶绿体通过_____ 循环将二氧化碳转化为糖,该过程需要光反应为其提供_____ 才能一轮一轮的循环,三碳糖可以在_____ (“叶绿体内”或“叶绿体外”)用于淀粉、脂质和蛋白质的合成,常用_____ 法来确定光合产物的去向。
(2)某拟南芥植株处于光补偿点,则其叶肉细胞的真正光合强度_____ 呼吸强度,其净光合速率可以用_____ 来表示。该拟南芥线粒体产生的CO2 要被利用,至少穿过_____ 层磷脂双分子层。若环境中的CO2 浓度大幅上升,则短时间内叶绿体中含量会下降的含氮物质有_____ 。
(3)结合文中图示分析,M基因突变为m后,植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是:_____ ,A酸转运到线粒体,最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。与动物细胞凋亡相比,植物细胞程序性死亡的最大差异在于死亡细胞的残余物被细胞壁固定在原位,不是被周围细胞吞噬,而是被自身_____ (答一细胞器)中的水解酶消化。
(4)请将下列各项的序号排序,以呈现本文中科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路:_____ 。
①确定相应蛋白的细胞定位和功能②用诱变剂处理突变体m③鉴定相关基因④筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株
调控植物细胞活性氧产生机制的新发现,能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中,线粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧产生,活性氧可以调控细胞代谢,并与细胞凋亡有关。我国科学家发现一个拟南芥突变体m(M基因突变为m基因),在受到长时间连续光照时,植株会出现因细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。与野生型相比,突变体m中M酶活性下降,脂肪酸含量显著降低。为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因,研究人员以诱变剂处理突变体m,筛选不表现细胞凋亡,但仍保留 m 基因的突变株。通过对所获一系列突变体的详细解析,发现叶绿体中 pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I(催化有氧呼吸第三阶段的酶)等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径(如图):A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质,从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中,在mMDH酶的作用下产生NADH([H])和B酸,NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。在上述研究中,科学家从拟南芥突变体m入手,揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A酸-B酸循环途径。对A酸-B酸循环的进一步研究,将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。
(1)从图文中可以看出,叶绿体可以合成磷脂、油脂的组分
(2)某拟南芥植株处于光补偿点,则其叶肉细胞的真正光合强度
(3)结合文中图示分析,M基因突变为m后,植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是:
(4)请将下列各项的序号排序,以呈现本文中科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路:
①确定相应蛋白的细胞定位和功能②用诱变剂处理突变体m③鉴定相关基因④筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株
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【推荐3】安吉白茶的茶树为“白叶一号”,具有阶段性反白的现象,每年春季新生叶片呈微绿色温度低于23℃以下,叶片叶绿素合成会受到影响,从而产生白化现象,而温度超过23℃时,其茶白化度较弱,或与普通绿茶无异,呈现明显的翠绿色。阶段性白化过程中相关生理指标检测结果如下表所示,回答下列问题:
(1)以安吉白茶春季新生叶片作为材料,用_______ 提取绿叶中的色素,使用该溶剂的原因是__________ 。
(2)白化过程中叶绿素合成会受到影响,光反应合成_________ 的数量显著降低,则C3被还原为糖类的速率也会降低。气孔导度下降,既能够满足光合作用对CO2的需求,又有助于减少____________ ,有利于植物的生存。
(3)如果白天用含18O的水浇灌茶树,周围空气中的______ 都能检测出18O。施加有机肥,能提高茶树产量的原因是______________ 。
(4)白化过程中叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于_______________ 中的基因编码,通过特定的机制完成跨膜运输:其余蛋白质由存在于________________ 中的基因编码。
白化初期 | 白化期 | 复绿期 | |
光合速率( umol-2·S-1) | 4 | 3 | 9 |
气孔导度(molm-2·s-1) | 0. 07 | 0. 06 | 0. 12 |
(2)白化过程中叶绿素合成会受到影响,光反应合成
(3)如果白天用含18O的水浇灌茶树,周围空气中的
(4)白化过程中叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于
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【推荐1】小王发现黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多。请设计一个实验方案,探究不同光照强度对大豆植株高度的影响,并预测实验结果。
实验材料和用具:大豆种子(200粒)、光照培养箱(光照强度范围0—10000Lux,温度、湿度等均可自行设定)、培养皿、直尺等。
(1)实验方案:___________________________ 。
(2)实验结果测试:___________________________ 。
实验材料和用具:大豆种子(200粒)、光照培养箱(光照强度范围0—10000Lux,温度、湿度等均可自行设定)、培养皿、直尺等。
(1)实验方案:
(2)实验结果测试:
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【推荐2】光合作用是地球上最重要的化学反应,其过程如左图所示。在暗反应中,CO2必须与 RuBP(五碳化合物)结合,这是CO2 被固定的第一步。RuBP 可循环使用,使光合作用不断进行; 但O2 也可与 RuBP 结合,生成一个三碳化合物和一个二碳化合物,此二碳化合物不参与光合 作用,科研人员利用玉米和小麦在合适的温度和光照强度下进行有关实验,结果如右图 所 示,请回答下列问题。
(1)左图中 A 表示的结构是由_____ 堆叠而成的,图中多种酶参加催化的场所是_________ ,b 物质是_____ 。
(2)将下列选项用箭头排序,表示出光反应过程_____ 。
A.活化叶绿素 a 促使水光解,释放出 e 和 H+
B.光能传递到叶绿素 a
C.e 经一系列传递后将NADP+还原为NADPH
D.类囊体膜上各种色素吸收光能
E.H+将能量传给 ADP,在酶的作用下合成 ATP
(3)据右图分析,O2 浓度对光合作用强度的影响是_____ ,结合题干及所学知识,解释不同氧浓度下光合速率产生差异的原因:_____
(4)如果将长势相同的玉米和小麦幼苗共同种植在一个透明密闭的装置中,保持题 干中的条件和 21%的 O2 环境,一段时间后,_________ 幼苗先死亡。
(5)图是新鲜小麦绿叶的四种叶绿体色素在滤纸上层析分离情况,以下叙述不正确的是____
A.甲为叶绿素 a,乙为叶绿素 b
B.丙和丁主要吸收蓝紫光
C.色素带浸入层析液中而分离为甲、乙、丙、丁四种色素
D.小麦成熟时叶中色素含量(甲+乙)<(丙+丁)
E. 沾有叶绿体色素的衣服可以用水清洗干净
(1)左图中 A 表示的结构是由
(2)将下列选项用箭头排序,表示出光反应过程
A.活化叶绿素 a 促使水光解,释放出 e 和 H+
B.光能传递到叶绿素 a
C.e 经一系列传递后将NADP+还原为NADPH
D.类囊体膜上各种色素吸收光能
E.H+将能量传给 ADP,在酶的作用下合成 ATP
(3)据右图分析,O2 浓度对光合作用强度的影响是
(4)如果将长势相同的玉米和小麦幼苗共同种植在一个透明密闭的装置中,保持题 干中的条件和 21%的 O2 环境,一段时间后,
(5)图是新鲜小麦绿叶的四种叶绿体色素在滤纸上层析分离情况,以下叙述不正确的是
A.甲为叶绿素 a,乙为叶绿素 b
B.丙和丁主要吸收蓝紫光
C.色素带浸入层析液中而分离为甲、乙、丙、丁四种色素
D.小麦成熟时叶中色素含量(甲+乙)<(丙+丁)
E. 沾有叶绿体色素的衣服可以用水清洗干净
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【推荐3】据图回答与光合作用有关的问题:
(1)在一定条件下,可用图1所示装置来探究____________ 对光合作用强度的影响。该实验需记录单位时间内上浮叶片数量,即实验的____________ 变量。
(2)图2表示晴朗的夏天某绿色植物叶片氧气释放速率的相对值,其中c点时间叶片中细胞代谢特点是____________ ,e点与d点相比较,C5含量____________ 。
(3)图3中①③过程进行的具体场所分别是____________ 。①~④过程中,能为水稻叶肉细胞光合作用的暗反应供能的过程是____________ (填序号)。植物正常生长,从ATP数值关系分析,②过程形成的ATP数量____________ (填“大于”“小于”或“等于”)③④过程形成的ATP数量之和。
(1)在一定条件下,可用图1所示装置来探究
(2)图2表示晴朗的夏天某绿色植物叶片氧气释放速率的相对值,其中c点时间叶片中细胞代谢特点是
(3)图3中①③过程进行的具体场所分别是
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【推荐1】下图甲是某生物细胞亚显微结构示意图,图乙为此细胞相关生理过程示意图,请据图回答问题。
(1)为研究细胞的各种组成成分和功能,需将细胞器分离。分离各种细胞器常用的方法是_______________ 。
(2)若图甲是植物根尖分生区细胞,则图中不该有的细胞器是________ (用图中数字表示)。
(3)图甲中属于生物膜系统且在细胞中分布最广泛的是[ ]__________ 。
(4)比较11中内、外膜的蛋白质的含量,可发现内膜的蛋白质含量明显高于外膜,可能的原因是________________________ 。
(5)若用丙酮从该细胞中提取脂质,在空气—水界面上铺展成单分子层,测得的单分子层面积是否大于细胞表面积的2倍及其理由是_________________________________ 。
(6)在较强光照条件下,图乙中B产生的CO2主要去向是图中的途径________ (用图中字母表示)。
(1)为研究细胞的各种组成成分和功能,需将细胞器分离。分离各种细胞器常用的方法是
(2)若图甲是植物根尖分生区细胞,则图中不该有的细胞器是
(3)图甲中属于生物膜系统且在细胞中分布最广泛的是[ ]
(4)比较11中内、外膜的蛋白质的含量,可发现内膜的蛋白质含量明显高于外膜,可能的原因是
(5)若用丙酮从该细胞中提取脂质,在空气—水界面上铺展成单分子层,测得的单分子层面积是否大于细胞表面积的2倍及其理由是
(6)在较强光照条件下,图乙中B产生的CO2主要去向是图中的途径
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【推荐2】下图为高等绿色植物光合作用和细胞呼吸之间关系的示意图,其中①~⑥代表不同物质。回答下列问题。
(1)为研究该植物绿叶中色素的种类,需将提取到的色素在滤纸上分离,色素分离依据的原理是____________________ 。
(2)③代表的物质是______ 。 ,其产生的场所是_____ 。植物通过光反应把太阳能转变为活跃的化学能储存在______ (填物质名称)中,通过暗反应把活跃的化学能转变为稳定的化学能储存于_______ (填写图中标号)中。
(3)请用“→”和物质写出14CO2中的14C在光合作用中的转移途径:__________ 。
(4)图中④→CO2的过程是细胞呼吸的_______ 阶段,该过程在_______ 中进行。
(5)从上图可以看出,光合作用和细胞呼吸并非简单的可逆反应,原因是_______ 。
(1)为研究该植物绿叶中色素的种类,需将提取到的色素在滤纸上分离,色素分离依据的原理是
(2)③代表的物质是
(3)请用“→”和物质写出14CO2中的14C在光合作用中的转移途径:
(4)图中④→CO2的过程是细胞呼吸的
(5)从上图可以看出,光合作用和细胞呼吸并非简单的可逆反应,原因是
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【推荐3】在全球气候变化日益加剧的背景下,多重联合胁迫对作物生长发育及作物产量形成的不利影响日益显著。研究者把在适宜条件下生长了20天的玉米幼苗均分为4组:对照组(CT)、单一干旱组(D)、单一冷害组(C)、二者联合胁迫组(C&D)。各组先分别在对应的条件下培养7天(各组其他条件均相同且适宜),再在适宜条件下培养2天(恢复期),测定苗期玉米在胁迫期和恢复期的净光合速率,结果如图甲。请回答下列问题:
(1)用文字和箭头表示出CO2转变成葡萄糖、再由葡萄糖转变成CO2的过程________________ 。
(2)从细胞水平看,干旱胁迫下玉米叶片出现萎蔫的原因是_______________ 。在干旱胁迫下玉米净光合速率下降的原因主要是_______________ 。
(3)根据图甲可知:_______________ (干旱/冷害)对玉米光合和生长等造成的损伤更大,当遇到冷冻极端天气时_______________ (增加/减少)灌溉,有助于缓解冷冻带来的危害。
(4)检测发现冷害胁迫组细胞中蔗糖、淀粉积累,从而推测蔗糖、淀粉积累会抑制光合作用速率。检测
蔗糖对离体叶绿体光合作用的影响结果如图乙,图乙中蔗糖介于_______________ mol·L-1浓度范围的实验数据支持上述推测。研究发现叶绿体中淀粉积累会导致_______________ 结构被破坏,进而直接影响光反应。
(1)用文字和箭头表示出CO2转变成葡萄糖、再由葡萄糖转变成CO2的过程
(2)从细胞水平看,干旱胁迫下玉米叶片出现萎蔫的原因是
(3)根据图甲可知:
(4)检测发现冷害胁迫组细胞中蔗糖、淀粉积累,从而推测蔗糖、淀粉积累会抑制光合作用速率。检测
蔗糖对离体叶绿体光合作用的影响结果如图乙,图乙中蔗糖介于
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