铜绿微囊藻(一种蓝藻)能产生微囊藻毒素,该毒素具有强烈的肝毒性。科研人员研究CS-MOF纤维对铜绿微囊藻的生长,光合系统以及产生微囊藻毒素的影响,以期为净水厂的除藻问题提供新的解决思路。实验设置3个处理组,分别将0.2g、0.4g和0.6gCS-MOF纤维加入1000mL铜绿微囊藻培养液中,空白组不添加其他物质,每组重复3次,相关实验结果如下图所示。请回答下列问题:
(1)冬季铜绿微囊藻的数量较少,从非生物因素角度分析,其原因是_________ 。
(2)据图可知,CS-MOF纤维能抑制铜绿微囊藻的生长,判断的依据是_________ 。CS-MOF纤维对铜绿微囊藻生长的抑制效果与_________ 有关。
(3)若要进一步研究CS-MOF纤维对铜绿微囊藻生长的抑制作用是否与对其呼吸作用的影响有关,则需在_________ 条件下检测不同组别的O2消耗量或_________ 。
(4)为了验证微囊藻毒素具有强烈的肝毒性,请以大鼠为实验对象设计实验,并简要写出实验思路:_________ (大鼠肝功能的检测方法不作要求)。
(1)冬季铜绿微囊藻的数量较少,从非生物因素角度分析,其原因是
(2)据图可知,CS-MOF纤维能抑制铜绿微囊藻的生长,判断的依据是
(3)若要进一步研究CS-MOF纤维对铜绿微囊藻生长的抑制作用是否与对其呼吸作用的影响有关,则需在
(4)为了验证微囊藻毒素具有强烈的肝毒性,请以大鼠为实验对象设计实验,并简要写出实验思路:
更新时间:2023-04-06 16:08:39
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【推荐1】学习以下材料,回答(1)~(4)题。
NTUs—动植物跨界医疗新模式
细胞内物质(如氨基酸、核苷酸)的合成代谢需要消耗足够的细胞内能量(ATP) 和还原当量(NADPH),ATP 被认为是所有细胞通用的“能量货币”,NADPH 则是 细胞生物反应的关键电子供体。细胞内合成代谢反应需要消耗大量的 ATP 和 NADPH,从而将简单的分子转化为生命活动所需的复杂物质。这些关键因子(ATP 和 NADPH,)在病理条件下往往严重缺乏,因此在相关疾病的治疗中,一个关键的 技术难题是如何向退变损伤细胞输送有效的能量和电子供体,以重塑损伤退变细胞的 合成代谢。
绿色植物通过捕获光能实现 ATP 和 NADPH 的自主合成,为各 类 生 命 活动 提 供所 需的能量和物质。这种能量转换的方式,启发了科学家,那是否可以将类囊体装配到哺乳动物损伤退变的细胞中,调节细胞内ATP和NADPH含量和浓度来达到能量代谢平衡,从而改善病理状态下细胞的合成代谢障碍呢?
浙江大学的科研团队以骨关节炎小鼠为材料进行了相关实验(如图)。
骨关节炎一种常见的衰老退行性疾病,是损伤退变的软骨细胞由于ATP、NADPH的耗竭以及胶原蛋白、蛋白聚糖等蛋白合成减少而导致的。研究团队提取了菠菜叶绿体中的类囊体,利用某种特殊的方法获得了纳米类囊体单元(NTUs),用小鼠的软骨细胞膜封装NTUs,并将其注射到软骨受损部位。这些封装后的NTUs能迅速穿透细胞膜,NTUs具有类似于类囊体的独立光合功能,能够在光照下有效的合成ATP和NADPH,帮助损伤退变的细胞完成正常的合成代谢等生理活动,小鼠的关节健康状况得到明显改善。
(1)生物体内存在大量的合成反应如光合作用。绿色植物在_______ (场所)将CO2和水合成糖类等有机物。根据文中信息请再举一例合成反应________ 。
(2)文章中 ATP 和 NADPH 是 NTUs 模拟了植物的光合作用而产生的,此过程需要在________ 条件下将________ 和磷酸合成为 ATP。
(3)NUT 被膜包封后,通过识别作用与靶细胞的膜发生融合,以________ 方式进入靶细胞内,体现了细胞膜的________ 特点。
(4)根据文章信息,分析利用 NTU 治疗骨关节炎的说法正确的是______
NTUs—动植物跨界医疗新模式
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绿色植物通过捕获光能实现 ATP 和 NADPH 的自主合成,为各 类 生 命 活动 提 供所 需的能量和物质。这种能量转换的方式,启发了科学家,那是否可以将类囊体装配到哺乳动物损伤退变的细胞中,调节细胞内ATP和NADPH含量和浓度来达到能量代谢平衡,从而改善病理状态下细胞的合成代谢障碍呢?
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(4)根据文章信息,分析利用 NTU 治疗骨关节炎的说法正确的是______
A.NTU 在动物细胞中模拟了植物光合作用的暗反应阶段 |
B.NTU 不需要特殊处理就可以注射到需要治疗的动物细胞 |
C.该技术实现了类囊体的跨物种的转移和应用 |
D.该研究开辟了治疗人类代谢疾病的全新策略 |
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解题方法
【推荐2】光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径,光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。回答下列相关问题:
(1)光合作用第一阶段中的化学反应必须有光才能进行,这个阶段叫做_____________ 阶段。在此阶段,植物吸收的光能转化为ATP中的化学能。
(2)暗反应进行的场所是_____________ ,在此过程中CO2与C5结合生成C3,最终生成糖类等有机物。
(3)科学家鲁宾和卡门利用_____________ (填“同位素标记法”或“差速离心法”),证明了光合作用释放的O2来自_____________ (填“H2O”或“CO2”)。
(4)在光照充足时,光合作用释放的O2一部分可释放到外界环境中,还有一部分可用于_____________ 消耗。
(5)在温室大棚内栽种草莓,下列哪种措施不能提高草莓产量_____________。
(1)光合作用第一阶段中的化学反应必须有光才能进行,这个阶段叫做
(2)暗反应进行的场所是
(3)科学家鲁宾和卡门利用
(4)在光照充足时,光合作用释放的O2一部分可释放到外界环境中,还有一部分可用于
(5)在温室大棚内栽种草莓,下列哪种措施不能提高草莓产量_____________。
A.降低光照强度 | B.保持合理的昼夜温差 |
C.延长光照时间 | D.适当增加室内CO2浓度 |
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【推荐3】学习以下材料,回答(1)~(4)题。
理性看待生酮饮食
近些年来,在一些减肥或者健身人群中,悄然掀起一股“生酮饮食”的热潮。生酮饮食(KD),是一种由高比例脂肪、极低碳水化合物和适量蛋白质组成的饮食方案。
相比于正常饮食结构,KD饮食有助于增加抑制食欲的激素(如瘦素、胆囊收缩素),减少能量摄入。当葡萄糖摄入量极低时,无法为细胞供应足够能量,使得机体在肝脏中的脂肪代谢增加,导致酮体(如丙酮、乙酰乙酸等代谢产物)增多,同时参与酮体代谢的酶,如BDH1的含量也升高。酮体进入血液被肝外组织细胞摄取利用,经酮体代谢酶催化相应代谢反应产生能量,而未被利用的酮体经消化道、呼吸道和泌尿系统排出体外,使得机体丢失一部分能量。上述过程通过能量负平衡达到减重的目的。
随着对肿瘤代谢研究的深入,近年来KD受到广泛关注。德国科学家发现肿瘤细胞消耗的葡萄糖约为正常细胞的200倍,部分肿瘤细胞存在线粒体功能障碍,缺乏利用酮体的关键酶,这就为KD治疗肿瘤奠定了理论基础。已有动物模型研究支持KD可抑制多种肿瘤生长、延长肿瘤患者生存时间、增强放化疗效果的观点。作为一种代谢调节治疗的方法,科学家还发现KD对儿童癫痫、糖尿病肾病、肥胖、多囊卵巢综合征等疾病均表现出良好的治疗效果。
但也有学者发现,肝脏中大量酮体的生成可能会超过了肝外组织对酮体的利用能力,导致血液和尿液中的酮体含量明显升高,血液pH降至7.1以下,碳酸氢根降至5mmol/L以下。
因此KD一定要在专业医师或者营养师的指导下进行,并且定期监测身体的各项指标及营养状况,针对患者自身情况及时调整以及对症处理。
(1)通常细胞内的主要能源物质是__________ ,KD方式中主要能源物质__________ 。
(2)依据文中信息,完善KD饮食减重的机理模式图。请在方框中填入物质名称,在( )中选填“+”“-”“↑”“↓”(+表示促进,-表示抑制,↑表示上升,↓表示下降)。
(3)据文中信息,肿瘤细胞呼吸消耗的葡萄糖约为正常细胞的200倍,但ATP产量无显著增加,推测其原因是__________ ,KD方式对__________ (选填“正常细胞”或“癌细胞”)的生命活动影响更大。
(4)专家建议健康人不要自行通过KD方式减肥。请结合该方式的机理说明理由:____________________ 。
理性看待生酮饮食
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相比于正常饮食结构,KD饮食有助于增加抑制食欲的激素(如瘦素、胆囊收缩素),减少能量摄入。当葡萄糖摄入量极低时,无法为细胞供应足够能量,使得机体在肝脏中的脂肪代谢增加,导致酮体(如丙酮、乙酰乙酸等代谢产物)增多,同时参与酮体代谢的酶,如BDH1的含量也升高。酮体进入血液被肝外组织细胞摄取利用,经酮体代谢酶催化相应代谢反应产生能量,而未被利用的酮体经消化道、呼吸道和泌尿系统排出体外,使得机体丢失一部分能量。上述过程通过能量负平衡达到减重的目的。
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(3)据文中信息,肿瘤细胞呼吸消耗的葡萄糖约为正常细胞的200倍,但ATP产量无显著增加,推测其原因是
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【推荐1】某科研团队构建了一种人造叶绿体:用来自多种生物的相关酶组合在一起代替了卡尔文循环中的酶,构建了一种非天然的CO2转化循环(CETCH循环),提高了CO2固定效率,最终将CO2转化为羟基乙酸;再利用液滴微流控技术,将该循环与菠菜叶绿体类囊体结合在一起,如图所示。请回答下列问题:
(1)构建的CETCH循环可为叶绿体类囊体提供____________ ,若仅构建CETCH循环,体系中除加入必需的酶和相应底物如二氧化碳外,还需要不断地提供ATP和____________ ,该物质的作用是____________ 。
(2)在光合作用固定二氧化碳最相等的情况下,该人造叶绿体氧气的释放量____________ (填“高于”“低于”或“等于”)菠菜叶肉细胞,其原因是____________ 。
(3)利用该人造叶绿体生产光合产物时,可提高生产效率的措施有____________ 。
(1)构建的CETCH循环可为叶绿体类囊体提供
(2)在光合作用固定二氧化碳最相等的情况下,该人造叶绿体氧气的释放量
(3)利用该人造叶绿体生产光合产物时,可提高生产效率的措施有
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【推荐2】某绿色植物的叶肉细胞内部分代谢活动如下图所示,其中①~⑤表示代谢过程,A~F表示代谢过程中产生的物质。某科研小组探究温度对该种绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响,结果如下表所示。请回答下列问题:
(1)图中A代表ATP和____________ ,后者在暗反应中的作用是____________ 。
(2)图中D代表____________ ,若将该植物从光照充足的环境移入黑暗环境中,一段时间后,叶肉细胞中该物质的量会____________ (填“增加”“不变”或“减少”),其原因是____________ 。
(3)据表可知,在5℃的适宜光照条件下,该种植物的叶肉细胞内产生ATP的场所是____________ 。
(4)若每天对该种植物施加12小时光照和12小时黑暗处理,在____________ ℃的条件下植物长得最快。在光照和____________ ℃的条件下植物的有机物制造速率最大。
温度/℃ | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 |
光照条件下CO2吸收速率(mg/h) | 0 | 1 | 1.8 | 2.5 | 3.5 | 3.0 | 2.8 | 1.7 |
黑暗条件下CO2释放速率(mg/h) | 0.3 | 0.5 | 0.8 | 1.0 | 2.4 | 3.2 | 3.5 | 3.3 |
(2)图中D代表
(3)据表可知,在5℃的适宜光照条件下,该种植物的叶肉细胞内产生ATP的场所是
(4)若每天对该种植物施加12小时光照和12小时黑暗处理,在
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【推荐3】春夏季节无机碳含量较低的富营养化水体中常常发生水华,铜锈微囊藻是一种主要水华蓝细菌,能通过浓缩保持竞争优势,机制如下图1,其中①-⑨代表过程,A-D代表载体,羧体是一种由蛋白质组成的类细胞器,CA代表碳酸酐酶。研究人员进一步研究了特定环境对CA活力的影响,结果如下图2、图3。请回答下列问题。
(1)图1中,铜锈微囊藻光合作用固定的场所是______ ,光合片层结构上的______ (色素名称)吸收光能,合成的______ 参与C3的还原。
(2)图1中,铜锈微囊藻浓缩的机制有:①通过载体______ (填字母)的转运建立电化学势能驱动载体C吸收;②通过______ 驱动载体D吸收;③细胞质中的______ 能将羧体中外泄的转变为。
(3)在高浓度条件下,CA活力______ 。结合图2、图3分析,微囊藻水华的爆发往往发生在水体无机碳含量较低的春夏季节,原因是______ 。
(4)鞭毛虫(一种原生动物)能吞食微囊藻等蓝细菌,研究人员提出可利用鞭毛虫防治水华,且研究了鞭毛虫吞食作用对铜锈微囊藻细胞大小(FSC)和酯酶(FL1,诱发细胞聚合成群体)活性的影响,结果如下图4、图5。
该研究表明鞭毛虫防治水华的效果不太理想,其原因是:在鞭毛虫吞食作用下,一方面铜锈微囊藻细胞______ ,增殖加快;另一方面______ ,有效阻止鞭毛虫的吞食。
(1)图1中,铜锈微囊藻光合作用固定的场所是
(2)图1中,铜锈微囊藻浓缩的机制有:①通过载体
(3)在高浓度条件下,CA活力
(4)鞭毛虫(一种原生动物)能吞食微囊藻等蓝细菌,研究人员提出可利用鞭毛虫防治水华,且研究了鞭毛虫吞食作用对铜锈微囊藻细胞大小(FSC)和酯酶(FL1,诱发细胞聚合成群体)活性的影响,结果如下图4、图5。
该研究表明鞭毛虫防治水华的效果不太理想,其原因是:在鞭毛虫吞食作用下,一方面铜锈微囊藻细胞
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【推荐1】为探究低温对植物光合作用的影响,某研究小组将15℃生长的某品种植物置于10℃下低温处理,其他培养条件相同。一周后,测得叶肉细胞叶绿体内载体蛋白X(位于类囊体上,运载H+从高浓度到低浓度一侧并同时催化ATP的合成)含量下降,固定CO2的酶Y含量下降;测得植物低温处理前后光合作用强度变化如图所示。请回答:
(1)H+通过类囊体膜的方式是________________ ,酶Y位于叶绿体____________ 中。
(2)由图可知在低温下利用_______________ (填“弱光”或“强光”)的能力更强。
(3)综合题中信息及所学知识,植物最大光合速率下降的原因可能是低温处理降低了________________ ,从而影响了光合作用的_________________ 阶段。
(1)H+通过类囊体膜的方式是
(2)由图可知在低温下利用
(3)综合题中信息及所学知识,植物最大光合速率下降的原因可能是低温处理降低了
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名校
【推荐2】甲同学将相同生理状态的非洲茉莉叶片横切成3种羽裂宽度(羽裂方式如图1所示,宽度为d),每种羽裂宽度的叶片等分为两组,分别浸入等量的质量分数为4.2%的碳酸氢钠溶液中,将叶片分散均匀不重叠,在适宜的光照强度下进行光合作用实验,一定时间后测定其氧气的释放量,实验结果如图2所示(假设叶片羽裂不影响细胞的呼吸速率)。乙同学测定非洲茉莉在不同温度和光照强度下光合作用强度变化趋势,结果如图3所示。请回答下列问题:
(1)甲同学所做实验的自变量是__________________ ,非洲茉莉叶肉细胞内氧气被消耗的具体场所是_________ 。
(2)该实验中所用的碳酸氢钠溶液的作用是_____________________ 。碳酸氢钠溶液浓度过高可能导致实验失败,其原因是__________________ 。
(3)羽裂可以暴露横切部位的叶肉细胞,根据图2可知,羽裂宽度越小,光合速率越大,试分析其原因:____________________________________ 。
(4)分析图3中的两条曲线,温度为25℃、光照强度小于2klx,采取___________ 措施将有助于茉莉的生长,判断依据是______________________ 。
(5)由图3可知,若某一天温度为25℃,光照强度大于1klx小于2klx,光照时间为12小时,则一昼夜后茉莉的干重将____________ (填“增加”“减少”或“不变”)。
(1)甲同学所做实验的自变量是
(2)该实验中所用的碳酸氢钠溶液的作用是
(3)羽裂可以暴露横切部位的叶肉细胞,根据图2可知,羽裂宽度越小,光合速率越大,试分析其原因:
(4)分析图3中的两条曲线,温度为25℃、光照强度小于2klx,采取
(5)由图3可知,若某一天温度为25℃,光照强度大于1klx小于2klx,光照时间为12小时,则一昼夜后茉莉的干重将
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【推荐3】蓝藻(蓝细菌)是一类分布广泛的原核生物。蓝藻细胞能够大量吸收水体中CO2和HCO3-,其过程如下图所示。回答下列问题:
(1)绿藻和蓝藻都能进行光合作用,原因是它们的细胞内都含有光合色素和与光合作用相关的酶类,光合色素吸收光能的用途是____________ 。
(2)海洋中的藻类植物,习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻,它们在海水中的垂直分布依次是浅、中、深,试从生物与环境相适应角度解释,其颜色形成的原因可能与____________ 有关。
(3)探究CO2浓度对蓝藻光合速率的影响时,若要确定实际光合速率,需要测定____________ 。
(4)据图可知,蓝藻细胞通过____________ 方式吸收无机碳。在富营养化水体中,CO2含量较低时,蓝藻仍能高效进行光合作用,在竞争中处于优势。请据图分析原因:_____________ 。
(1)绿藻和蓝藻都能进行光合作用,原因是它们的细胞内都含有光合色素和与光合作用相关的酶类,光合色素吸收光能的用途是
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【推荐1】下图甲表示某植物光合作用速率与光照强度的关系,图乙至戊表示植物细胞与外界环境、植物细胞内线粒体和叶绿体之间气体交换的几种不同情况。请据图回答
(1)该植物叶肉细胞处于丁图状态时,对应图甲曲线中___________ 点,当叶肉细胞处于甲图中B~C段(不含B点)状态时,则对应的是____________ (乙/丙/丁/戊)图。
(2)当其他条件不变时,若CO2浓度增大,则B点______ (左/右/不)移,若土壤中长期缺乏Mg2+,则C点向_____ (上或下)移动;如果A点时CO2释放量为a μmol/m2·s,C点时的CO2吸收量为b μmol/m2·s,则C点时O2产生量为_______________ μmol/m2·s(假定该过程植物呼吸速率不变)。
(3)在温度适宜的条件下,限制A~C段光合速率的主要因素是________________ ,C点后影响光合速率的主要环境因素是________________ 。
(1)该植物叶肉细胞处于丁图状态时,对应图甲曲线中
(2)当其他条件不变时,若CO2浓度增大,则B点
(3)在温度适宜的条件下,限制A~C段光合速率的主要因素是
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适中
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【推荐2】某植物在不同光照条件下叶片中叶绿素含量的变化如下表。夏天在遮光50%条件下,不同指标的日变化如图所示。回答下列问题:
____ 上。提取绿叶中的色素时,可向研钵中加入____ 使研磨充分,且色素不被破坏。
(2)据表中数据,该植物可以通过____ 增强对弱光的适应能力。
(3)图中8:00~12:00净光合速率下降的原因____ (填“一定”或“不一定”)是光合作用速率减弱导致,原因是____ 。18:00时光合作用____ (填“固定的”或“吸收的”)CO2和呼吸作用释放的CO2相等,此时该植物叶肉细胞能够产生ATP的场所有____ 。
(4)将全光照组某对称叶片的一部分(A)遮光,另一部分(B)不做处理,在叶柄基部用热石蜡液烫伤阻止两部分的物质和能量转移。适宜光照下照射2小时后,在A、B的对应部位截取同等面积的叶片,烘干称重,分别记为MA、MB、。则MB-MA代表的生物学含义是____ 。
实验处理 | 全光照 | 遮光50% | 遮光70% | 遮光90% |
叶绿素含量(mg/g) | 5 | 6 | 7 | 10 |
(1)绿叶中的色素分布在叶绿体的
(2)据表中数据,该植物可以通过
(3)图中8:00~12:00净光合速率下降的原因
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【推荐3】在温室大棚种植蔬菜时,人类对环境因素的控制能有效提高蔬菜产量。下图表示某蔬菜大棚一天内CO2浓度的变化,虚线代表大气中的CO2浓度。(不考虑蔬菜外其它生物的生命活动)请据图回答下列问题。
(1)大棚用_________塑料薄膜,蔬菜生长最好。
(2)图中_________________ 点(用图中字母作答),蔬菜的光合速率等于呼吸速率。
(3)据图分析,为提高产量,蔬菜大棚应在每天____________ 时进行通风比较好,原因是_____________ 。
(1)大棚用_________塑料薄膜,蔬菜生长最好。
A.绿色 | B.蓝紫色 | C.红橙色 | D.无色 |
(3)据图分析,为提高产量,蔬菜大棚应在每天
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