组卷网 > 高中生物综合库 > 分子与细胞 > 细胞的代谢 > 光合作用 > 捕获光能的色素与结构 > 叶绿体中色素的种类、含量及功能
题型:非选择题-解答题 难度:0.4 引用次数:475 题号:15722799
番茄光系统是由光合色素、脂类和蛋白质构成的复合物,高强度光照射后会受到破坏从而抑制光合作用。研究人员对番茄抗高光胁迫的系统调控机制进行了相关研究。
(1)高光胁迫时,位于____膜(结构)上的光系统,可以_____过量光能,将其转化为大量热能,破坏光系统。而番茄会通过NPQ(一种光保护机制)散失过多热能,避免高光胁迫造成的损伤。
(2)为研究V基因在高光条件下对NPQ机制的作用,科研人员利用病毒诱导基因沉默技术(VIGS技术)特异性地使V基因沉默。该技术的原理如下图1所示。

①结合信息,本实验中目的基因应选用_____的反义基因。该目的基因可通过___技术大量扩增,利用____ 酶可将其与病毒载体连接,构建重组病毒载体,转入特殊农杆菌中。
②应用该技术最终获得V基因沉默番茄,与野生型番茄经过相同高光处理,实验结果如图2,说明___________
(3)番茄上部叶片经高光处理后,未受光照的下部叶片中V基因表达量会随之发生变化,从而使整株植物均可抵抗高光。推测上部叶片产生的HY5(一种转录因子)传递到下部叶片,导致V基因表达量的变化。科研人员利用不同的番茄植株进行嫁接实验(如下图)以验证上述猜测。

1组

2组

3组

上部叶片

HY5沉默植株

野生型

Ⅰ_____

下部叶片

野生型

野生型

Ⅱ____

检测下部叶片V基因表达量



①在上表Ⅰ、Ⅱ横线处处完善实验设计,Ⅰ、Ⅱ的番茄植株应分别选用_________。(填写字母)
A.HY5过表达植株       B.HY5沉默植株       C.野生型植株
②若出现_____的结果,则证明上述推测成立。
(4)综上所述,高光照射后,番茄上部受光叶片产生的___会传递到下部未受光叶片,从而____V基因表达,激活NPQ机制,促进______,从而整株植物得以保护自身。

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【推荐1】光合作用是农作物产量的基础,农作物所处的光环境瞬息万变。提高光合作用的启动速率能够使农作物更好地适应周围光环境的变化。科学家以番茄为材料,对光合作用的启动进行了相关研究。
(1)番茄叶肉细胞叶绿体中的__________吸收光能,光能最终转化为有机物中的___________储存。
(2)研究人员将图1所示番茄幼苗置于黑暗环境中,分别给予顶部叶、上部叶、下部叶白光照射30分钟,然后用光合仪测定处于黑暗中目标叶的光合速率,结果如图2。
   
结果表明:光作为____________通过调节顶部叶代谢____________目标叶光合作用的启动速率。
(3)为验证红光促进目标叶光合作用的启动,远红光抑制启动。请基于(2)的研究和材料用具,写出实验组的设计思路
(4)光敏色素包括光敏色素A(phyA)和光敏色素B(phyB),它们在分生组织中含量丰富,主要吸收红光和远红光。研究人员推测目标叶光合作用启动速率的提高依赖phyB。为验证推测,科研人员以嫁接番茄光敏色素缺失突变体为实验材料,对各组实验给予红光照射,实验记录表格如下。请在表中填写上述推测成立时的预期实验结果(用“短于T”、“长于T”或“与T接近”表示)。
   

接穗

野生型

phyA突变体

phyB突变体

砧木

野生型

野生型

野生型

目标叶光合速率达到最大光合速率90%时所用时间(min)

T

____________

____________

2023-08-03更新 | 287次组卷
非选择题-解答题 | 较难 (0.4)
【推荐2】阅读以下材料,回答(1)~(5)题。
破解叶绿体“守门人”之谜,叶绿体是绿色植物和藻类等真核生物的“养料制造车间”和“能量转换站”。其自身编码100多种蛋白,而多达2000到3000种叶绿体蛋白由核基因编码,在细胞质中翻译成为前体蛋白,再运输到叶绿体中。叶绿体到底是怎样精确识别这些蛋白的呢?叶绿体的外膜和内膜上分别存在转运因子TOC和TIC,它们联合形成一个超级复合体TOC-TIC,是核基因编码的前体蛋白穿过叶绿体膜的重要“守门人”。
   
大部分转运入叶绿体的前体蛋白N端都含有一段可以剪切的信号序列称为转运肽,在分子伴侣蛋白的帮助下,通过转运肽与叶绿体外膜受体蛋白识别。第一阶段,前体蛋白与叶绿体外膜上TOC复合体的受体相互作用。第二阶段,前体蛋白进一步插入TOC复合体,甚至与TIC复合体接触,此阶段的特点是前体蛋白穿过TOC复合体,与TIC复合体相结合形成转运中间体,即TOC-TIC超级复合体。最后阶段,前体蛋白完全跨过叶绿体内膜插入到基质中,转运肽被转运肽基质加工酶SPP移除。2022年,我国科学家首次纯化并解析了TOC-TIC超级复合体的完整清晰结构,看到了“守门人”的样子,揭开了叶绿体前体蛋白转运之谜。实验采取两种不同策略纯化出来的蛋白质组分完全一致,解析出来的电镜结构也高度一致。解析结果显示,克莱因衣藻叶绿体上的TOC-TIC超级复合体一共包含14个组分,其中8个为之前已报道的组分,6个为功能未知的新组分。此研究用纯化并解析结构这个“终极手段”解决了光合生物叶绿体生物学的一个核心问题,为增进理解和认识藻类、植物叶绿体如何发展进化迈出了一大步。
(1)绿色植物和藻类中的叶绿素,主要吸收__________光,海带(褐藻)在海水中的垂直分布为__________(浅、中、深)水区。
(2)根据材料可知,叶绿体前体蛋白转运入叶绿体的过程__________(“需要”、“不需要”)消耗能量。
(3)从文中可知,转运肽在叶绿体前体蛋白转运入叶绿体中发挥的作用是________________
(4)对文中TOC-TIC超级复合体及对其结构解析的理解,正确的有__________。
A.叶绿体膜上的“守门人”由TOC和TIC两个部分组成超级复合体
B.纯化TOC-TIC超级复合体的实验过程不能破坏其结构
C.TOC-TIC超级复合体对叶绿体的生成以及稳态至关重要
D.叶绿体合成的淀粉可通过TOC-TIC超级复合体进入细胞质基质
E.核基因编码的叶绿体蛋白在叶绿体内成熟
(5)在解析出TOC-TIC超级复合体清晰结构的基础上,提出可进一步研究的问题________
2023-09-28更新 | 118次组卷
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【推荐3】延迟栽培可使产品上市错开高峰期,提高经济效益,已经成为葡萄产业发展的新趋势和新方向。为解决延迟栽培中叶片的衰老问题,科研人员进行了相关实验。请回答问题:
(1)叶绿体中的光合色素分布在______上,能够吸收、传递和转化光能。光反应阶段生成的______参与暗反应阶段,合成有机物提高果实品质。
(2)为研究光质对葡萄叶片衰老的影响,科研人员从8月1日起开始对葡萄进行红光和蓝光补充光照处理,以未补光的作为对照,定期观察叶绿体的超微结构,9月24日结果如下图所示。与对照组相比,红光处理组出现的两个明显变化是______;蓝光处理组比对照组______(提前/滞后)表现出衰老特征。

注:S代表淀粉粒,L代表脂质球(脂质球的出现是叶片衰老的主要特征)
(3)叶绿素含量下降也是叶片衰老的显著特征,科研人员继续测定了叶绿素的含量,结果如下表。

注:“—”代表叶片已脱落,未采样
据表可知,9月24日后,叶绿素的含量呈下降趋势,补充红光组叶绿素含量始终______对照组,表明红光延缓了叶片的衰老;比较补充蓝光组和对照组的叶绿素含量,表明蓝光______
(4)该实验从______水平研究了光质对葡萄叶片衰老的影响。综上所述,______可以有效解决延迟栽培中叶片的衰老问题。
2019-07-31更新 | 131次组卷
共计 平均难度:一般