农作物长期生长在高CO2浓度下存在光合适应现象,即植物在高CO2浓度下生长的初始期出现的光合作用增强会逐渐减弱,甚至消失。
(1)CO2作为_______________ 反应的底物,经过_______________ 和_______________ 两个过程,生成糖类并完成C5的再生。
(2)对光合适应现象的一种解释是:Rubisco酶(简称R酶)是催化CO2固定的关键限速酶,研究表明R酶每秒大约只能催化3.3个CO2进行反应,其效率之低在酶促反应中极为罕见。植物不得不合成大量的R酶蛋白来弥补,据统计植物叶片中氮有50%用来合成R酶。当大气CO2浓度升高,导致叶片氮利用效率升高,最终使得植物叶片氮浓度表现出显著降低的趋势,植物减少了R酶的合成量。虽然底物浓度升高使R酶的催化效率显著提高,但由于R酶合成量减少,最终_______________ (填“促进”或“抑制”)了光合作用对大气CO2浓度升高的持续响应。由上述信息推测,在各种条件适宜的情况下,_______________ 决定了光饱和点的最大光合速率。
(3)作物对大气CO2浓度升高的响应不仅包括产量的变化,还包括籽实品质的变化,特别是与人类健康息息相关的籽实营养品质变化。科学家分析了亚洲18个主要水稻品种籽粒营养品质,结果发现:高大气CO2浓度条件下,水稻籽粒中蛋白质含量、Zn和Fe、维生素B1、B2、B5和B9浓度均显著降低。下列试图解释高大气CO2浓度导致水稻籽粒营养品质下降机制的假说中,合理的有_______________。
(1)CO2作为
(2)对光合适应现象的一种解释是:Rubisco酶(简称R酶)是催化CO2固定的关键限速酶,研究表明R酶每秒大约只能催化3.3个CO2进行反应,其效率之低在酶促反应中极为罕见。植物不得不合成大量的R酶蛋白来弥补,据统计植物叶片中氮有50%用来合成R酶。当大气CO2浓度升高,导致叶片氮利用效率升高,最终使得植物叶片氮浓度表现出显著降低的趋势,植物减少了R酶的合成量。虽然底物浓度升高使R酶的催化效率显著提高,但由于R酶合成量减少,最终
(3)作物对大气CO2浓度升高的响应不仅包括产量的变化,还包括籽实品质的变化,特别是与人类健康息息相关的籽实营养品质变化。科学家分析了亚洲18个主要水稻品种籽粒营养品质,结果发现:高大气CO2浓度条件下,水稻籽粒中蛋白质含量、Zn和Fe、维生素B1、B2、B5和B9浓度均显著降低。下列试图解释高大气CO2浓度导致水稻籽粒营养品质下降机制的假说中,合理的有_______________。
A.“稀释效应”:高CO2浓度条件下,作物对碳水化合物的积累速度大于其他化合物合成以及矿质元素的吸收速度,最终使得其他化合物及矿质元素的浓度表现为下降 |
B.“移动受抑”:高CO2浓度条件下,植物不再需要较大的蒸腾作用换取气孔的打开。蒸腾作用的减小降低了土壤中水分向根的方向流动,抑制了植物对可移动矿质元素的吸收 |
C.“辅酶需求”:高CO2浓度条件下作物生长旺盛,作为辅酶因子参与合成代谢反应的元素(如Ca、Mg)需求量增多,而参与氧化还原反应的元素(如Fe、Zn)的需求量相对少 |
D.“氮素缺乏”:高CO2浓度条件下作物合成代谢速度变快,功能性蛋白需求量变大,游离氨基酸更多被用来合成与代谢相关的功能性蛋白而不是贮存蛋白 |
更新时间:2023-01-19 22:58:17
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【推荐1】景天科植物具有独特的昼夜节律,在晚上植物体内苹果酸含量升高,糖分含量下降;白天则相反,酸度下降,糖分增多;相应的代谢途径被称为CAM途径,具有此类代谢途径的植物称为CAM植物。图Ⅰ为一昼夜大叶落叶生根(一种CAM植物)CO2吸收速率变化情况,图2为相同时间段内该植物净光合速率的变化情况。
(1)据图推测,CAM植物的气孔在______________ (填“白天”或“晚上”)开放,细胞中______________ 很可能是临时储存CO2的载体。
(2)为研究叶表面气孔是均匀关闭(所有气孔关闭程度相同)、还是不均匀关闭(有的气孔关闭,有的开放),进行了以下实验:
实验1:被测叶片置于含放射性的空气中,光照20s后将叶片速冻至-60℃,通过检测叶片放射性有机物的分布是否均匀,判断气孔是否均匀关闭。
实验2:被测叶片进行光照2h后,用有机溶剂将叶片脱色后用I-KI溶液染色,通过观察叶片蓝色分布是否均匀,判断气孔是否均匀关闭。
与实验1相比,实验2需要进行较长时间的光照,原因是___________________ 。如果发生气孔不均匀关闭,叶不同区域的胞间CO2浓度有何差异?___________ 。
(3)研究发现,CAM植物细胞中的CO2最早被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)固定,生成草酰乙酸(OAA),再进一步被还原并大量积累于液泡中。为保证CAM途径的持续进行,物质______________ 应通过一定化学反应不断重新生成并释放到细胞质中。分析图中信息推测,CAM途径除维持光合作用外,对植物的生理意义还表现在___________________ 。
(4)假设昼夜温度不变,若要利用图2信息计算大叶落叶生根上午10时的实际光合速率,计算的思路是_____________________________ 。
(1)据图推测,CAM植物的气孔在
(2)为研究叶表面气孔是均匀关闭(所有气孔关闭程度相同)、还是不均匀关闭(有的气孔关闭,有的开放),进行了以下实验:
实验1:被测叶片置于含放射性的空气中,光照20s后将叶片速冻至-60℃,通过检测叶片放射性有机物的分布是否均匀,判断气孔是否均匀关闭。
实验2:被测叶片进行光照2h后,用有机溶剂将叶片脱色后用I-KI溶液染色,通过观察叶片蓝色分布是否均匀,判断气孔是否均匀关闭。
与实验1相比,实验2需要进行较长时间的光照,原因是
(3)研究发现,CAM植物细胞中的CO2最早被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)固定,生成草酰乙酸(OAA),再进一步被还原并大量积累于液泡中。为保证CAM途径的持续进行,物质
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【推荐2】水稻是高产粮食作物,在我国粮食生产中占有重要的地位。请回答下列问题:
(1)水稻进行光合作用依赖叶绿体内部有着巨大的膜面积——_____ ,其上分布有与光合作用有关的_____ 。ADP在叶绿体中的转移途径是_____ 。
(2)稻田常规管理离不开施肥,稻田施用的氮肥主要用于合成有机物,氮元素在无机环境和生物群落之间也是不断循环的,人们却要不断地往农田生态系统中施加氮肥,原因是_____ 。
(3)稻田常规管理离不开除草。稻田中常用生长素类似物作为除草剂,杀灭稻田中的双子叶植物杂草,其原理是_____ 。
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(2)稻田常规管理离不开施肥,稻田施用的氮肥主要用于合成有机物,氮元素在无机环境和生物群落之间也是不断循环的,人们却要不断地往农田生态系统中施加氮肥,原因是
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【推荐3】植物表皮上的气孔开闭的变化深刻影响着植物的蒸腾和光合作用。大气饱和蒸汽压与实际蒸汽压之间的差值被称为蒸汽压差(VPD),VPD越大,说明大气越干旱。植物可通过感知VPD的变化,调节气孔开闭。
(1)研究发现,两种蛋白SLAC3、OSCA1.3可能与高VPD条件的气孔开闭有关。科研人员通过研究不同突变体对高VPD的响应情况,揭示高VPD调节气孔开闭的机制,结果如图所示(气孔导度与气孔的开放程度正相关)。
①气孔开闭可能通过影响_________ 进入叶片以及水从叶片流失,进而影响到植物的光合作用,因为二者分别参与了光合作用的暗反应阶段的_________ 过程和_________ 阶段。
②本实验的自变量是_________ 。
③SLAC3、OSCA1.3正常的情况下,由图1和图2结果可知,高VPD可引起气孔_________ ,判断的依据是_________ 。
④在高VPD条件下,图1结果是_________ ,说明SLAC3蛋白参与了高VPD调节气孔开闭的过程。图2结果表明,OSCA1.3介导的信号通路_________ (填“参与”或“未参与”)高VPD调节气孔开闭的过程。
(2)近年来,人类活动加剧引发了一些全球性生态环境问题,其中可能引起高VPD和植物缺水的因素有_________ (答出1条即可)。由此可见,上述研究的意义是__________ 。
(1)研究发现,两种蛋白SLAC3、OSCA1.3可能与高VPD条件的气孔开闭有关。科研人员通过研究不同突变体对高VPD的响应情况,揭示高VPD调节气孔开闭的机制,结果如图所示(气孔导度与气孔的开放程度正相关)。
①气孔开闭可能通过影响
②本实验的自变量是
③SLAC3、OSCA1.3正常的情况下,由图1和图2结果可知,高VPD可引起气孔
④在高VPD条件下,图1结果是
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解题方法
【推荐1】某生物兴趣小组利用盆栽植物做实验,探究土壤湿度对叶片净光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足,一段时间后实验组停止浇水,对照组正常浇水保持土壤湿度适宜,定时测定叶片净光合速率和叶片叶绿素含量,实验结果如图所示,请分析回答下列问题:
(1)Mg是合成叶绿素分子的重要的无机盐,它溶于水并通过___ 的跨膜运输方式进入盆栽植物的细胞中。
(2)叶片色素提取实验中可用体积分数为95%的乙醇加入适量___ 来代替无水乙醇。
(3)第2~8天叶片有机物含量变化为___ ,判断的依据是___ 。
(4)据图分析,第4~8天实验组叶片净光合速率下降的原因是___ (至少答2点)。
(1)Mg是合成叶绿素分子的重要的无机盐,它溶于水并通过
(2)叶片色素提取实验中可用体积分数为95%的乙醇加入适量
(3)第2~8天叶片有机物含量变化为
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【推荐2】图甲是光合作用过程示意图(字母代表结构,数字代表相应物质)。图乙为土壤含水量和施肥对植物光合速率影响的实验结果。请回答:
(1)图甲结构A中发生的能量转化是光能转变成________________ 中的化学能。图中物质③是__________ ,物质③能在叶绿体内合成蛋白质,说明叶绿体内具有的细胞器是________ 。
(2)由乙图可知,该实验的因变量是________________ 。土壤含水量为60%时施肥能明显加快光合速率,其内部原因主要是施肥组叶肉细胞内光合色素和________ 含量提高。
(3)如果要比较两组光合色素的差异,实验时进行了加有机溶剂等物质、研磨、过滤的操作,其目的是___________ 色素,若未施肥组缺镁,层析所得的色素带中,从上到下的第__________ 条色素带会变窄。
(1)图甲结构A中发生的能量转化是光能转变成
(2)由乙图可知,该实验的因变量是
(3)如果要比较两组光合色素的差异,实验时进行了加有机溶剂等物质、研磨、过滤的操作,其目的是
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解题方法
【推荐3】为了应对外界环境的变化,植物在长期的进化过程中逐渐形成了自己独特的代谢过程。如图所示,根据光合作用中的碳同化途径的不同,可把植物分为C3植物(典型温带植物)、C4植物(典型热带或亚热带植物)和CAM植物(典型干旱地区植物)。请据图回答下列问题:
(1)若用14C标记大气中的CO2,则C4植物CO2中的碳转化为糖类中的碳的转移途径为__________ 。与C3植物相比,C4植物叶肉细胞中固定CO2的酶与CO2的亲和力更强,C4植物的CO2补偿点比C3植物__________ (填“高”或“低”)。
(2)CAM植物叶肉细胞液泡的pH夜晚比白天__________ (填“高”或“低”)。为应对外界环境的变化,CAM植物白天关闭气孔的原因是_______________________________ 。
(3)据图可知,曲线图中植物A、B、C分别是___________________________ 。
(4)现提供凡士林(可用于堵塞气孔),若干生理状况相同置于暗处相同时间的CAM植物,药物b(抑制液泡内苹果酸的分解),清水,注射器,光合速率检测仪等材料,请设计实验证明CAM植物白天气孔关闭时,暗反应所需CO2主要来自于液泡中的苹果酸的分解________________________ (呼吸作用提供的CO2不予考虑,简要写出实验思路)。
(1)若用14C标记大气中的CO2,则C4植物CO2中的碳转化为糖类中的碳的转移途径为
(2)CAM植物叶肉细胞液泡的pH夜晚比白天
(3)据图可知,曲线图中植物A、B、C分别是
(4)现提供凡士林(可用于堵塞气孔),若干生理状况相同置于暗处相同时间的CAM植物,药物b(抑制液泡内苹果酸的分解),清水,注射器,光合速率检测仪等材料,请设计实验证明CAM植物白天气孔关闭时,暗反应所需CO2主要来自于液泡中的苹果酸的分解
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