下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·L-1(K越小,酶对底物的亲和力越大),该酶既可催化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)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比,玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘,其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所,维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1)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。回答下列问题:(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是______ (填具体名称),该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成______ (填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉")后,再通过_____ 长距离运输到其他组织器官。
(2)在干旱、高光照强度环境下,玉米的光合作用强度_____ (填"高于"或"低于")水稻。从光合作用机制及其调控分析,原因是 ____________ (答出三点即可)。
(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻,水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升,其他生理代谢不受影响,但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是_____________ (答出三点即可)。
(2)在干旱、高光照强度环境下,玉米的光合作用强度
(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻,水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升,其他生理代谢不受影响,但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是
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更新时间:2023-06-21 13:16:19
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【推荐1】小麦叶绿素a对不同波长光线的相对吸收量不同,在不同波长光照下的小麦光合速率也不同。研究人员根据实验数据制成曲线图。请回答下列问题:
(1)植物光合作用所能利用的光在____________ 范围内。光的波长从650nm变为750nm一段时间内,小麦叶中三碳酸的含量将____ ,原因是___________________________ 。
(2)在光合作用碳反应过程中,三碳酸分子接受来自NADPH的________ 和来自ATP的_________ 形成三碳糖,这样色素吸收的光能就转化为糖分子中的_________ 。
(3)提取25℃环境下该植物叶片中的色素,得到的滤液在光照下_______ (能、不能)产生O2。
(1)植物光合作用所能利用的光在
(2)在光合作用碳反应过程中,三碳酸分子接受来自NADPH的
(3)提取25℃环境下该植物叶片中的色素,得到的滤液在光照下
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【推荐2】某种油菜的黄化突变体叶片呈现黄化色泽。与野生型相比,突变体的叶绿素、类胡萝卜素含量均降低。净光合速率、呼吸速率及相关指标见下表(表中数据对象为成熟叶片)。
(1)欲确定突变体叶片所含色素的种类及相对含量,可先用_________ 提取叶片的色素,然后用________ (溶剂)分离,并观察比较滤纸条上色素带_______________ 。
(2)CO2浓度通过直接影响__________ 的产生来影响光合作用强度。若适当降低C02浓度,短时间内叶绿体中[H]含量的变化是_______________ 。
(3)据测定,突变体处于发育初期的叶片,类胡萝卜素与叶绿素的比值为0.48,可以推测,叶绿素在色素组成中所占的比例随叶片发育逐渐_____________ 。与野生型相比,突变体中发生的改变可能_______ (促进/抑制)叶绿素a向叶绿素b的转化。
(4)突变体成熟叶片中叶绿体消耗C02的速率比野生型低__________ μmolC02·m-2·s-1。经分祈,研究人员认为C02浓度不是导致突变体光合速率降低的限制因素,依据是__________________ 。
类型 | 类胡萝卜素/叶绿素 | 叶绿素a/b | 净光合速率(μmolC02·m-2·s-1) | 胞间C02浓度(μmolC02·m-2·s-1) | 呼吸速率(μmolC02·m-2·s-1) |
野生型 | 0.28 | 6.94 | 8.13 | 210.86 | 4.07 |
突变体 | 0.32 | 9.30 | 5.66 | 239.07 | 3.60 |
(1)欲确定突变体叶片所含色素的种类及相对含量,可先用
(2)CO2浓度通过直接影响
(3)据测定,突变体处于发育初期的叶片,类胡萝卜素与叶绿素的比值为0.48,可以推测,叶绿素在色素组成中所占的比例随叶片发育逐渐
(4)突变体成熟叶片中叶绿体消耗C02的速率比野生型低
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【推荐3】阅读材料,完成相关问题。
材料:在全球气候变暖和水资源缺乏加剧的情况下,保障我国“粮食安全”问题尤为重要。玉米是重要的粮食作物,其叶片细胞中的P蛋白是一种水通道蛋白,由P基因编码,在植物生长发育过程中对水分的吸收具有重要的调节功能。为了探究P蛋白的超量表达对玉米生长的影响,科研人员进行了超量表达P蛋白转基因玉米的生理特性等研究。
超量表达P蛋白转基因玉米的生理特性研究
实验一:选取长势相同且生长状况良好的野生型玉米和al、a2、a3株系玉米,干旱处理15天,测量并计算玉米叶片萎蔫卷曲程度和水分散失率。
结果:叶片萎蔫卷曲程度为野生型>a2>a3>al;水分散失率如图3所示。
实验二:将野生型玉米和a株系玉米在甲、乙两组条件下进行种植,一段时间后,测量地上部分鲜重,获得相对生物量如图4所示。
回答下列问题:
(1)玉米叶片的萎蔫卷曲程度主要受水分散失率影响。在图3中画出a2株系的水分散失率曲线。
(2)CO2是影响植物生长的外界因素之一。CO2进入玉米植株,在叶绿体______________ 中参与暗反应,其中的碳原子转移途径为_______________ (用流程图表示)。
(3)实验二的自变量是___________ 。实验结果表明,在干旱条件和不同CO2浓度下,a1株系玉米的相对生物量均比野生型玉米更高,从光合作用的角度分析其原因是___________ 。
(4)正常种植条件下,野生型玉米和a1株系玉米的气孔开放程度基本相当,但al株系玉米具有较高的光合效率,玉米籽粒重和单果穗的产量提高,推测其叶绿体膜上超量表达的P蛋白能促进CO2的吸收。以野生型玉米和a1株系玉米为材料,用光合作用测定仪(可检测胞间CO2浓度净光合速率等)检测,设计实验验证这一推测。写出实验思路和预期结果。________________________
材料:在全球气候变暖和水资源缺乏加剧的情况下,保障我国“粮食安全”问题尤为重要。玉米是重要的粮食作物,其叶片细胞中的P蛋白是一种水通道蛋白,由P基因编码,在植物生长发育过程中对水分的吸收具有重要的调节功能。为了探究P蛋白的超量表达对玉米生长的影响,科研人员进行了超量表达P蛋白转基因玉米的生理特性等研究。
超量表达P蛋白转基因玉米的生理特性研究
实验一:选取长势相同且生长状况良好的野生型玉米和al、a2、a3株系玉米,干旱处理15天,测量并计算玉米叶片萎蔫卷曲程度和水分散失率。
结果:叶片萎蔫卷曲程度为野生型>a2>a3>al;水分散失率如图3所示。
实验二:将野生型玉米和a株系玉米在甲、乙两组条件下进行种植,一段时间后,测量地上部分鲜重,获得相对生物量如图4所示。
回答下列问题:
(1)玉米叶片的萎蔫卷曲程度主要受水分散失率影响。在图3中画出a2株系的水分散失率曲线。
(2)CO2是影响植物生长的外界因素之一。CO2进入玉米植株,在叶绿体
(3)实验二的自变量是
(4)正常种植条件下,野生型玉米和a1株系玉米的气孔开放程度基本相当,但al株系玉米具有较高的光合效率,玉米籽粒重和单果穗的产量提高,推测其叶绿体膜上超量表达的P蛋白能促进CO2的吸收。以野生型玉米和a1株系玉米为材料,用光合作用测定仪(可检测胞间CO2浓度净光合速率等)检测,设计实验验证这一推测。写出实验思路和预期结果。
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【推荐1】玉米在高温、干旱条件下仍能保持高效的光合作用与其叶片的特殊结构有关。图1为玉米叶片横切图,其维管束外围的维管束鞘细胞和叶肉细胞含有不同类型的叶绿体。叶肉细胞中的叶绿体具有发达的基粒,维管束鞘细胞的叶绿体中几乎无基粒,却有很多的淀粉粒。图2为玉米光合作用的部分途径。
(1)玉米光合作用的光反应阶段在___________ 细胞中完成,暗反应阶段中C3的还原在__________ 细胞中完成。
(2)高温、干旱时植物关闭气孔,玉米在此条件下还能保持高效光合作用的原因是___________ 。玉米光合作用的途径体现了生物对环境的适应,是长期____________ 的结果。
(3)科研人员将玉米体内控制合成高活性PEP羧化酶的基因转入水稻体内,以期提高水稻在高温干旱环境下的光合速率。下表为实验测定的野生型水稻和转基因水稻的相关指标。
①与野生型水稻相比,转基因水稻______________ ,说明“转入的基因正常表达,但水稻的光合速率反而降低”。
②综合题目信息分析转基因水稻光合速率降低的原因可能是:水稻叶片的维管束鞘细胞中不含叶绿体,其光反应和暗反应均在叶肉细胞中进行。转入水稻体内的PEP羧化酶基因正常表达后,叶肉细胞中的苹果酸合成量会____________ ,但实验测定结果显示其含量降低,说明该物质_____________ ,这一过程会消耗大量NADP+,与同样发生在叶肉细胞中的_____________ 阶段竞争该物质,最终导致光合速率降低。
(1)玉米光合作用的光反应阶段在
(2)高温、干旱时植物关闭气孔,玉米在此条件下还能保持高效光合作用的原因是
(3)科研人员将玉米体内控制合成高活性PEP羧化酶的基因转入水稻体内,以期提高水稻在高温干旱环境下的光合速率。下表为实验测定的野生型水稻和转基因水稻的相关指标。
植物材料 | 叶肉细胞中苹果酸含量(μmol·g-1) | NADPH/NADP+比值 | PEP羧化酶活性(μmol·mg-1·h-1) | 放氧速率(μmol·m-2·s-1) |
野生型水稻 | 39.68 | 0.39 | 47.85 | 10.9 |
转基因水稻 | 32.96 | 2.20 | 1331.24 | 7.3 |
①与野生型水稻相比,转基因水稻
②综合题目信息分析转基因水稻光合速率降低的原因可能是:水稻叶片的维管束鞘细胞中不含叶绿体,其光反应和暗反应均在叶肉细胞中进行。转入水稻体内的PEP羧化酶基因正常表达后,叶肉细胞中的苹果酸合成量会
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【推荐2】光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照下吸收O2、释放CO2的现象,是光照条件下O2/CO2的值异常时发生的一种生理过程。其特点是呼吸基质在被分解转化过程中放出CO2,但不能转换成ATP,从而使光合产物被白白地耗费掉。光呼吸可看作是光合作用一个的副反应,其过程如图所示。
(1)从O2和CO2含量的角度分析,光照条件下光呼吸进行的条件是___________ 。光呼吸最终在___________ 产生CO2并释放,该过程是___________ (填“产生”或“消耗”)能量的过程。
(2)Rubisco酶的存在场所为___________ 。据图分析,Rubisco酶是双功能酶,其“双功能”主要体现在_________________________________ 。
(3)有人提出,光呼吸速率增强是导致光合速率下降的原因之一,请据图分析其原因是________________ 。因此提高农作物产量需降低光呼吸,某同学提出可通过降低温度减弱光呼吸,提高农作物的产量。你是否同意其观点,并阐述你的理由:__________________ 。
(1)从O2和CO2含量的角度分析,光照条件下光呼吸进行的条件是
(2)Rubisco酶的存在场所为
(3)有人提出,光呼吸速率增强是导致光合速率下降的原因之一,请据图分析其原因是
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【推荐3】研究表明,小鼠的软骨退化关节炎与细胞中合成代谢不足、缺乏正常运作所需的能量(如ATP等)有关。我国科研团队将改造后的菠菜类囊体用软骨细胞膜包裹形成膜被类囊体单位(CM-NTU),并导入小鼠损伤退变的软骨细胞内,能明显缓解软骨退化关节炎的症状。请回答下列问题:
(1)利用______ 法分离菠菜叶肉细胞中的叶绿体,再进一步获得类囊体。CM-NTU不仅能有效地逃避______ 清除,还能被退变的软骨细胞______ 。再通过体外无创光照治疗,退变软骨细胞的合成代谢得以改善,同时______ 。
(2)CM-NTU通过膜融合实现快速进入软骨细胞,体现了生物膜具有______ ,该过程______ (选填“需要”“不需要”)消耗ATP。
(3)为研究CM-NTU对软骨退化关节炎小鼠的治疗效果,研究人员开展以下实验:
①构建软骨退化关节炎模型鼠。
②选取______ 模型鼠若干,随机均分为4组,标记为b、c、d、e。
③对健康鼠(a组)和4组模型鼠(b~e组)进行如下主要操作:a组不做处理,b、c组注射空囊泡,d、e组______ ,其中c、e两组______ 小鼠骨关节部位,各组小鼠均正常饲喂。
④治疗后第12周,测定5组小鼠右后肢最大爬地力量相对值,结果如下图,可得出的结论有______
(1)利用
(2)CM-NTU通过膜融合实现快速进入软骨细胞,体现了生物膜具有
(3)为研究CM-NTU对软骨退化关节炎小鼠的治疗效果,研究人员开展以下实验:
①构建软骨退化关节炎模型鼠。
②选取
③对健康鼠(a组)和4组模型鼠(b~e组)进行如下主要操作:a组不做处理,b、c组注射空囊泡,d、e组
④治疗后第12周,测定5组小鼠右后肢最大爬地力量相对值,结果如下图,可得出的结论有
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