学习以下材料,回答(1)~(5)题。
逆向TCA循环
在绝大部分生物体内,三羧酸循环(TCA循环)是能量代谢的主要途径,其不仅为生命活动提供能量,而且是联系糖类、脂质、蛋白质三大营养物质代谢和转化的枢纽。糖类等物质分解生成的丙酮酸在一系列酶的作用下生成乙酰辅酶A,进入TCA循环。TCA循环首先由乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸,经过脱氢等复杂过程,最终生成CO2、少量ATP等物质,释放少量能量,并且重新生成草酰乙酸的循环反应过程。但在某些细菌体内这一过程可以反向进行,即逆向TCA循环,其过程如下图所示,在能量及ATP参与下通过逆向TCA循环将CO2等物质合成氨基酸、糖类和脂质分子。
研究发现细菌H生存所用的资源取决于环境。如果环境中存在丰富的蛋白质,细菌H便会将其加以利用,作为生长所需的原料。生活在深海热液喷口的细菌H可从氢气与硫的反应中获取能量。深海热液喷口能够释放大量CO2,细菌H可以特殊的方式调控一些关键酶的水平,因而在CO2供应充足(比大气中的CO2浓度高1000倍)的情况下可优先使用CO2作为碳源。细菌H细胞中含有大量的柠檬酸合酶,高水平的柠檬酸合酶推动化学反应生成乙酰辅酶A分子,后者形成丙酮酸进而退出逆向TCA循环,而丙酮酸会进一步被转化为脂质、糖类和氨基酸(如图所示)。通过这种方式,环境中高浓度的CO2推动循环向CO2转化为乙酰辅酶A的方向进行,从而产生逆向TCA循环。如果CO2浓度不够高,将导致循环中乙酰辅酶A生成阶段受阻。因此,只要环境条件许可,细胞可持续利用高水平的CO2。
研究还发现细菌H不是唯一能够进行逆向TCA循环的细菌,逆向TCA循环可能在富含CO2的原始大气环境中发挥着固定CO2的作用。此项研究展示了万物之源的微生物如何在曾经充满CO2的地球大气之下维持生存,为物种起源提供了新的线索。
(1)对照图中细菌H的逆向TCA循环,推知丙酮酸在真核细胞的______________ 中经TCA循环被分解,产生的_______________ 参与有氧呼吸第三阶段。
(2)据文中信息,细菌H属于生态系统组成成分中的_______________ ,下列关于细菌H及逆向TCA循环的叙述中,合理的是______________ (选填下列选项字母)。
A.细菌H没有线粒体,因此不能进行TCA循环
B.细菌H体内逆向TCA循环中物质合成的能量来源于氢气与硫的反应
C.逆向TCA循环中一些关键酶催化乙酰辅酶A合成,导致柠檬酸积累
D.地球上最初的微生物可能类似细菌H具有逆向TCA循环的能力
E.逆向TCA循环所产生的用于各种生命活动的ATP多于TCA循环
(3)为研究逆向TCA循环过程,科研人员为细菌H供给不同比例的______________ 和13C(一种稳定同位素)标记的CO2,通过检测产物中_______________ ,进而明确细菌使用何种碳源。
(4)文中提及决定细菌H能够完成逆向TCA循环的关键酶是______________ ,该酶能够催化TCA循环向两个相反方向进行的环境条件是______________ 。
(5)若将逆向TCA循环应用于微生物工业生产,提出可能的方法______________ 。
逆向TCA循环
在绝大部分生物体内,三羧酸循环(TCA循环)是能量代谢的主要途径,其不仅为生命活动提供能量,而且是联系糖类、脂质、蛋白质三大营养物质代谢和转化的枢纽。糖类等物质分解生成的丙酮酸在一系列酶的作用下生成乙酰辅酶A,进入TCA循环。TCA循环首先由乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸,经过脱氢等复杂过程,最终生成CO2、少量ATP等物质,释放少量能量,并且重新生成草酰乙酸的循环反应过程。但在某些细菌体内这一过程可以反向进行,即逆向TCA循环,其过程如下图所示,在能量及ATP参与下通过逆向TCA循环将CO2等物质合成氨基酸、糖类和脂质分子。
研究发现细菌H生存所用的资源取决于环境。如果环境中存在丰富的蛋白质,细菌H便会将其加以利用,作为生长所需的原料。生活在深海热液喷口的细菌H可从氢气与硫的反应中获取能量。深海热液喷口能够释放大量CO2,细菌H可以特殊的方式调控一些关键酶的水平,因而在CO2供应充足(比大气中的CO2浓度高1000倍)的情况下可优先使用CO2作为碳源。细菌H细胞中含有大量的柠檬酸合酶,高水平的柠檬酸合酶推动化学反应生成乙酰辅酶A分子,后者形成丙酮酸进而退出逆向TCA循环,而丙酮酸会进一步被转化为脂质、糖类和氨基酸(如图所示)。通过这种方式,环境中高浓度的CO2推动循环向CO2转化为乙酰辅酶A的方向进行,从而产生逆向TCA循环。如果CO2浓度不够高,将导致循环中乙酰辅酶A生成阶段受阻。因此,只要环境条件许可,细胞可持续利用高水平的CO2。
研究还发现细菌H不是唯一能够进行逆向TCA循环的细菌,逆向TCA循环可能在富含CO2的原始大气环境中发挥着固定CO2的作用。此项研究展示了万物之源的微生物如何在曾经充满CO2的地球大气之下维持生存,为物种起源提供了新的线索。
(1)对照图中细菌H的逆向TCA循环,推知丙酮酸在真核细胞的
(2)据文中信息,细菌H属于生态系统组成成分中的
A.细菌H没有线粒体,因此不能进行TCA循环
B.细菌H体内逆向TCA循环中物质合成的能量来源于氢气与硫的反应
C.逆向TCA循环中一些关键酶催化乙酰辅酶A合成,导致柠檬酸积累
D.地球上最初的微生物可能类似细菌H具有逆向TCA循环的能力
E.逆向TCA循环所产生的用于各种生命活动的ATP多于TCA循环
(3)为研究逆向TCA循环过程,科研人员为细菌H供给不同比例的
(4)文中提及决定细菌H能够完成逆向TCA循环的关键酶是
(5)若将逆向TCA循环应用于微生物工业生产,提出可能的方法
更新时间:2023-07-16 13:04:14
|
相似题推荐
非选择题-解答题
|
较难
(0.4)
名校
【推荐1】科学家研究发现细胞内脂肪的合成与有氧呼吸过程有关,机理如下图1所示。
(1)据图1可知Ca2+进入该细胞器腔内的方式是_____ 。蛋白A的作用是_____ 。Ca2+在线粒体中参与调控有氧呼吸第_____ 阶段反应,进而影响脂肪合成。脂肪在脂肪细胞中以大小不一的脂滴存在,据此推测包裹脂肪的脂滴膜最可能由_____ (填“单”或“双")层磷脂分子构成,苏丹Ⅳ可将细胞内的脂滴染成_____ 色。
(2)棕色脂肪组织细胞内含有大量线粒体,其线粒体内膜含有UCP2蛋白,如图2所示。当棕色脂肪细胞被激活时,H+不仅可以通过F0-F1-ATP,还可通过UCP2蛋白漏至线粒体基质,此时线粒体内膜上ATP的合成速率将_____ ,其生理意义是_____ 。
(3)研究发现,蛋白S基因突变体果蝇的脂肪合成显著少于野生型果蝇。为探究其原因,科研人员分别用13C标记的葡萄糖饲喂野生型果蝇和蛋白S基因突变体果蝇,一段时间后检测其体内13C-丙酮酸和13C-柠檬酸的量,结果如图3.结合图1推测,蛋白s基因突变体果蝇脂肪合成减少的原因可能是_____ 。
(4)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。为研究线粒体对光合作用的影响,用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦,实验方法是:取培养10~14d大麦苗,将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中,通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后,测定,计算光合放氧速率(单位为µmolO2•mg-1chl•h-1,chl为叶绿素)。请完成下表。
(1)据图1可知Ca2+进入该细胞器腔内的方式是
(2)棕色脂肪组织细胞内含有大量线粒体,其线粒体内膜含有UCP2蛋白,如图2所示。当棕色脂肪细胞被激活时,H+不仅可以通过F0-F1-ATP,还可通过UCP2蛋白漏至线粒体基质,此时线粒体内膜上ATP的合成速率将
(3)研究发现,蛋白S基因突变体果蝇的脂肪合成显著少于野生型果蝇。为探究其原因,科研人员分别用13C标记的葡萄糖饲喂野生型果蝇和蛋白S基因突变体果蝇,一段时间后检测其体内13C-丙酮酸和13C-柠檬酸的量,结果如图3.结合图1推测,蛋白s基因突变体果蝇脂肪合成减少的原因可能是
(4)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。为研究线粒体对光合作用的影响,用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦,实验方法是:取培养10~14d大麦苗,将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中,通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后,测定,计算光合放氧速率(单位为µmolO2•mg-1chl•h-1,chl为叶绿素)。请完成下表。
实验步骤的目的 | 简要操作过程 |
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 | 寡霉素难溶于水,需先溶于丙酮,配制高浓度母液,并用丙酮稀释成不同药物浓度,用于加入水中 |
设置寡霉素为单一变量的对照组 | ① |
② | 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片 |
光合放氧测定 | 用氧电极测定叶片放氧 |
③ | 称重叶片,加乙醇研磨,定容,离心,取上清液测定 |
您最近一年使用:0次
非选择题-解答题
|
较难
(0.4)
【推荐2】研究人员利用不同药物干扰线粒体膜上蛋白的功能,得到下图曲线。请回答问题:
(1)线粒体是细胞进行___________ 的主要场所。线粒体具有___________ 层膜结构。有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜上,[H](NADH)与氧结合形成水并释放大量能量,有一部分储存在___________ 中。
(2)据图可推测,药物O和R均会导致ATP合成量___________ 。加入药物F,虽然耗氧率上升,但此时ATP不能合成。其原因可能是药物F会导致线粒体内膜发生氢离子的渗漏,使膜两侧的浓度差___________ 。
(3)对乙酰氨基酚(缩写为APAP)是一类感冒药。高浓度的APAP处理肝细胞后,测定___________ 发现结果与药物O和R的处理结果相似,初步证实过量使用APAP会损伤肝细胞线粒体。
(1)线粒体是细胞进行
(2)据图可推测,药物O和R均会导致ATP合成量
(3)对乙酰氨基酚(缩写为APAP)是一类感冒药。高浓度的APAP处理肝细胞后,测定
您最近一年使用:0次
非选择题-解答题
|
较难
(0.4)
名校
【推荐3】图(a)表示酵母菌体内发生的物质变化过程,图(b)表示酵母菌在不同氧气浓度环境下的氧气吸收量和无氧呼吸过程中二氧化碳的释放量,据图回答下列问题:
(1)图(a)过程①发生在_____________ (填“缺氧”“氧气充足”或“与氧浓度无关”)的条件下;过程③发生在细胞中某种细胞器的具体场所是__________ 。①~③中产生ATP最多的过程是____________ (填数字序号)。
(2)图(b)中乙曲线所代表的生理过程可用图(a)中_____________ (填数字序号)过程表示;氧浓度为d时酵母菌的细胞呼吸方式应为_____________ ;甲方式中产生CO2的场所是细胞中_____________ ;氧浓度为b时,甲乙曲线的交点表示__________________________ 。此时若乙代表的细胞呼吸方式消耗了Amol的葡萄糖,则甲代表的细胞呼吸方式此时消耗的葡萄糖为_____________ mol。
(1)图(a)过程①发生在
(2)图(b)中乙曲线所代表的生理过程可用图(a)中
您最近一年使用:0次
非选择题-解答题
|
较难
(0.4)
名校
【推荐1】下图甲是某草原生态系统中几种生物之间的食物关系示意图,据图回答下列问题:
(1)图甲中一共有______ 条食物链,蚱蜢属于______ 消费者。
(2)蛇和鹰的关系是___________ ,若蛇的数量突然减少,青蛙的数量在短期内将__________ 。
(3)给草施加含32P标记的复合肥后,检测32P在蚱蜢和青蛙体内的放射性强度,结果见乙图,图中B为______ 。(填“蚱蜢”或“青蛙”)
(4)若想构成完整的生态系统,该食物网还需加上______________________ 。
(1)图甲中一共有
(2)蛇和鹰的关系是
(3)给草施加含32P标记的复合肥后,检测32P在蚱蜢和青蛙体内的放射性强度,结果见乙图,图中B为
(4)若想构成完整的生态系统,该食物网还需加上
您最近一年使用:0次
非选择题-解答题
|
较难
(0.4)
【推荐2】回答下列有关苹果园生态系统的问题:
(1)苹果园生态系统的结构包括_______ ;苹果园的土壤中有蚯蚓,杂草、苹果树上生活着不同种类的昆虫,这体现了群落的_______ 结构;从生态系统的成分看,该果园土壤中的蚯蚓属于_______ ,从生态系统的功能看,蚯蚓的行为促进了_______ 。
(2)苹果园中,有一条食物链为:苹果(W1) →蚜虫(W2) →七星瓢虫(W3),括号内为 该生物每年的同化量,正常情况下测算,发现W2远小于1/10 W1,其原因是_______ 。
(3)苹果园适当养鸡,鸡以果园中的杂草、害虫为食,这增加了该生态系统_______ 的复杂程度,从而提高了生态系统的_______ 稳定性;生态系统的主要功能是_______ 。
(1)苹果园生态系统的结构包括
(2)苹果园中,有一条食物链为:苹果(W1) →蚜虫(W2) →七星瓢虫(W3),括号内为 该生物每年的同化量,正常情况下测算,发现W2远小于1/10 W1,其原因是
(3)苹果园适当养鸡,鸡以果园中的杂草、害虫为食,这增加了该生态系统
您最近一年使用:0次
非选择题-解答题
|
较难
(0.4)
【推荐3】桑基鱼塘是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程,农民用桑叶养蚕、蚕沙(粪便)养鱼、塘泥肥桑,桑茂蚕肥,三者相互促进,形成了良性循环。回答下列问题:
(1)下图为广东某地桑基鱼塘中的能量流动简图。①桑在该生态系统中的角色为__________ 。
②从物质循环的角度考虑,碳元素在无机环境与生物群落间的传递形式为__________ 。
③输入该生态系统中的能量包括____________________ 。蚕沙的能量属于第__________ 营养级同化的能量。B代表了____________________ 。
(2)家蚕是二倍体生物,雄蚕的性染色体为ZZ,雌蚕的性染色体为ZW。研究发现雄蚕比雌蚕食桑量低,产丝率高。为了省去人工筛选的麻烦,科研人员培育出了一只特殊的雄蚕(甲)。甲个体内存在Z染色体上关键基因B、D的缺失现象,胚胎只有在B、D均存在时才可以正常发育。利用甲与普通雌蚕进行杂交,杂交后代雌蚕在胚胎期死亡,可达到自动保留雄蚕的目的。
①甲的基因型为__________ 。
②实际杂交中后代雌:雄,少量雌蚕成活的可能原因是____________ 。
③为使甲的基因型可以延续下去,科学家以甲为实验材料,将B基因转接到W染色体上构建了与之对应的雌性个体(乙),且甲、乙交配产生的后代中成活的个体可完全保持原种特性,请你根据遗传学原理对这一成果进行简要分析____________________ 。
(1)下图为广东某地桑基鱼塘中的能量流动简图。①桑在该生态系统中的角色为
②从物质循环的角度考虑,碳元素在无机环境与生物群落间的传递形式为
③输入该生态系统中的能量包括
(2)家蚕是二倍体生物,雄蚕的性染色体为ZZ,雌蚕的性染色体为ZW。研究发现雄蚕比雌蚕食桑量低,产丝率高。为了省去人工筛选的麻烦,科研人员培育出了一只特殊的雄蚕(甲)。甲个体内存在Z染色体上关键基因B、D的缺失现象,胚胎只有在B、D均存在时才可以正常发育。利用甲与普通雌蚕进行杂交,杂交后代雌蚕在胚胎期死亡,可达到自动保留雄蚕的目的。
①甲的基因型为
②实际杂交中后代雌:雄,少量雌蚕成活的可能原因是
③为使甲的基因型可以延续下去,科学家以甲为实验材料,将B基因转接到W染色体上构建了与之对应的雌性个体(乙),且甲、乙交配产生的后代中成活的个体可完全保持原种特性,请你根据遗传学原理对这一成果进行简要分析
您最近一年使用:0次