光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5,O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸,其过程如下图所示。科学家采用基因工程获得了酶A缺陷型的水稻突变株,在不同条件下检测突变株与野生型水稻植株的生长情况与物质含量,实验结果如下表所示。请回答:
(1)利用有机物的溶解度差异,可采用___ 法将乙醇酸与其他有机物分离,若用不同波长的光照射叶绿素a的提取液,测量并计算叶绿素a对不同波长光的吸收率,可绘制出该色素的吸收光谱,其中在___ 区明显偏暗。
(2)产生乙醇酸的场所是___ 。根据实验结果推测酶A的功能是___ 。
(3)用电子显微镜可观察到叶绿体内有一些被称为“脂质仓库”的颗粒,其体积随叶绿体的生长而逐渐变小,可能的原因是其中的脂质参与构成叶绿体中的___ 结构。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,叶片CO2释放量先增加后降低,CO2,释放量增加的原因是___ 。
(4)大气中CO2含量约为0.03%,根据题干信息,分析自然状态下突变株长势不如野生型的原因是___ 。
(5)水稻光呼吸过程需要额外消耗能量,降低净光合效率,但在进化过程中得以长期保留,其对植物的意义消耗过剩的___ ,减少对细胞的损害,同时还可以补充___ 。
条件 | 0.5%CO2 | 0.03%CO2 | 0.03%CO2 | 0.03%CO2 |
指标 | 平均株高/cm | 平均株高/cm | 乙醇酸含量/(μg·g-1叶重) | 乙醛酸含量/(μg·g-1叶重) |
突变株 | 42 | 24 | 1137 | 1 |
野生型 | 43 | 42 | 1 | 1 |
(1)利用有机物的溶解度差异,可采用
(2)产生乙醇酸的场所是
(3)用电子显微镜可观察到叶绿体内有一些被称为“脂质仓库”的颗粒,其体积随叶绿体的生长而逐渐变小,可能的原因是其中的脂质参与构成叶绿体中的
(4)大气中CO2含量约为0.03%,根据题干信息,分析自然状态下突变株长势不如野生型的原因是
(5)水稻光呼吸过程需要额外消耗能量,降低净光合效率,但在进化过程中得以长期保留,其对植物的意义消耗过剩的
更新时间:2023-11-07 09:33:31
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【推荐1】如图是番茄叶肉细胞的光合作用过程示意图,磷酸丙糖转运器的活性受光的调节,适宜光照条件下,其活性较高。PSII和PSI是由蛋白质和光合色素组成的复合物,具有吸收、传递、转化光能的作用。
(1)番茄叶片中光合色素有_________ 。光反应过程中,PSII中的色素吸收光能将H2O分解为_________ 和H+,并产生电子,经过一系列复杂反应后,最终把光能转变为_________ 。
(2)通常情况下,Pi与磷酸丙糖通过磷酸丙糖转运器严格按照1:1反向交换方式进行转运。在环境条件由适宜光照转为较强光照时,短时间内更有利于合成_________ (填“淀粉”或“蔗糖”),原因是_________ 。
(3)较强光照不仅对光合作用生成有机物种类有影响,而且会造成有机物生成总量减少。为进一步研究原因,研究者将番茄植株在不同培养环境下培养5天后测定相关指标如下表。
①从表中数据可见强光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的,依据是__________ 。
②综合上述表格分析,强光下植物净光合下降的原因是_________ 。
(1)番茄叶片中光合色素有
(2)通常情况下,Pi与磷酸丙糖通过磷酸丙糖转运器严格按照1:1反向交换方式进行转运。在环境条件由适宜光照转为较强光照时,短时间内更有利于合成
(3)较强光照不仅对光合作用生成有机物种类有影响,而且会造成有机物生成总量减少。为进一步研究原因,研究者将番茄植株在不同培养环境下培养5天后测定相关指标如下表。
组别 | 光照强度((umol·m-2·s-1)) | 净光合速率(umol·m-2·s-1) | 呼吸速率((umol·m-2·s-1)) | 气孔导度(mmol·m-2·s-1) | 胞间CO2浓度(ppm) | Rubisco活性(U·ml-1) |
对照组 | 500klx | 12.1 | 9.8 | 144.2 | 308 | 189 |
强光组 | 1000klx | 1.8 | 11.9 | 31.2 | 448 | 61 |
②综合上述表格分析,强光下植物净光合下降的原因是
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【推荐2】为研究弱光环境下不同部位补光对植株光合作用的影响,研究者用LED灯对番茄植株顶部和中部进行补光。顶部补光时LED灯距植株顶部5~10cm,中部补光时LED灯始终保持在植株中部。请回答问题:
(1)培养一段时间后,分别检测叶片的叶绿素含量和光合速率,结果如下图所示。
据图可知,______ 可明显提高光合速率,是因为该组提高叶片中的叶绿素含量,提高对______ 光的吸收,增加光反应阶段的产物O2、NADPH和______ ,请写出合成后者的反应方程式_______ 。
(2)R物质能激活催化CO2固定的相关酶。对各组叶片中R物质含量进行测定,结果如下表。
CO2固定过程是指CO2与______ 的结合,据表分析,补光能够______ (填“促进”或“抑制”)CO2的固定。
(3)研究发现,与对照组相比中部补光的植株气孔开放程度低。结合(1)和(2)分析,中部补光叶片光合速率低于对照组,主要是受光合作用______ 阶段的限制。
(1)培养一段时间后,分别检测叶片的叶绿素含量和光合速率,结果如下图所示。
据图可知,
(2)R物质能激活催化CO2固定的相关酶。对各组叶片中R物质含量进行测定,结果如下表。
组别 监测指标 | 对照 | 顶部补光 | 中部补光 |
R物质含量 | + | +++ | ++ |
CO2固定过程是指CO2与
(3)研究发现,与对照组相比中部补光的植株气孔开放程度低。结合(1)和(2)分析,中部补光叶片光合速率低于对照组,主要是受光合作用
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【推荐3】科研人员测定透明密闭玻璃罩内某绿色植物在单位时间内CO2的吸收量或O2消耗量(相对值)随温度的变化,结果如下图所示,请分析回答下列问题:
(1)该绿色植物进行光合作用时,叶绿素主要吸收_________ 光。D点时,叶肉细胞中能产生[H]的场所有叶绿体、线粒体和_________ 。
(2)据图推测,在0~20℃范围内,该植物的光合作用相关酶对温度的敏感度比呼吸酶对温度的敏感度_______ (填“高”或“低”)。温室栽培该植物,为获得最大经济效益,应控制的最低温度约为_______ ℃。
(3)某同学拟验证不同温度对植物光合作用效率的影响,设计如下方案:
①取同一种植物两株,分为甲乙两组在透明密闭玻璃罩内培养。
②将甲、乙两组植物分别置于10℃和25℃且光照相同并适宜条件下培养,每隔一段时间测定各组吸收的CO2量。
③记录实验数据并计算植物的光合作用速率。
为使实验结果更可靠,请从未控制无关变量的角度给出两条建议,以完善上述实验方案。(合理即可)
a._______________________________________________________________ 。
b.__________________________________________________________ 。
(1)该绿色植物进行光合作用时,叶绿素主要吸收
(2)据图推测,在0~20℃范围内,该植物的光合作用相关酶对温度的敏感度比呼吸酶对温度的敏感度
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①取同一种植物两株,分为甲乙两组在透明密闭玻璃罩内培养。
②将甲、乙两组植物分别置于10℃和25℃且光照相同并适宜条件下培养,每隔一段时间测定各组吸收的CO2量。
③记录实验数据并计算植物的光合作用速率。
为使实验结果更可靠,请从未控制无关变量的角度给出两条建议,以完善上述实验方案。(合理即可)
a.
b.
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【推荐1】回答下列有关生物学实验的问题:
(1)欲检测白梨汁中是否含有还原糖,可取样本上清液加入_____ ,振荡混匀后热水浴加热,观察是否出现砖红色沉淀。
(2)欲判断临时装片中的洋葱外表皮细胞是否为活细胞,可在盖玻片的一侧滴入质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液,用吸水纸从另一侧吸水,重复几次后,可根据是否发生_____ 现象来判断。
(3)光合色素的提取与分离实验中,研磨菠菜叶干粉时应加入碳酸钙,其目的是_____ 。分离光合色素时,由于不同色素在层析液中的溶解度不同及在滤纸上的吸附能力不同,导致4种色素随层析液在滤纸条上的_____ 不同而出现色素带分层的现象。若用不同波长的光照射叶绿素a提取液,测量并计算叶绿素a对不同波长光的吸收率,可绘制出该色素的_____ 。
(4)制作并观察植物细胞有丝分裂临时装片时,切取的洋葱根尖经解离、漂洗后用_____ 染色。制作染色体组型图时,通常选用处于有丝分裂_____ 期细胞的染色体,原因是_____ 。
(5)哺乳动物细胞在0.9% NaCl溶液中仍能保持其正常形态。将兔红细胞置于不同浓度NaCl溶液中,一段时间后可能会发生体积和数量变化,请预测实验结果(在以下坐标系中,绘制细胞体积和细胞数量变化示意曲线):_____
(1)欲检测白梨汁中是否含有还原糖,可取样本上清液加入
(2)欲判断临时装片中的洋葱外表皮细胞是否为活细胞,可在盖玻片的一侧滴入质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液,用吸水纸从另一侧吸水,重复几次后,可根据是否发生
(3)光合色素的提取与分离实验中,研磨菠菜叶干粉时应加入碳酸钙,其目的是
(4)制作并观察植物细胞有丝分裂临时装片时,切取的洋葱根尖经解离、漂洗后用
(5)哺乳动物细胞在0.9% NaCl溶液中仍能保持其正常形态。将兔红细胞置于不同浓度NaCl溶液中,一段时间后可能会发生体积和数量变化,请预测实验结果(在以下坐标系中,绘制细胞体积和细胞数量变化示意曲线):
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【推荐2】不同光质及其组合会影响植物代谢过程。图1是不同光质对某高等绿色植物光合作用的影响,气孔导度表示气孔开放程度。图2是该高等植物叶片在持续红光照射下,用不同单色光处理(30s/次)的实验结果,光的先后表示处理顺序,如“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。请回答:__________ ,可用__________ 提取。光合色素吸收的光能可转化为__________ 中的化学能,用于暗反应中C3的还原。
(2)据图1分析,相对于红光,蓝光照射下的胞间CO2浓度低,其原因是__________ 。
(3)据图2可知,绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有__________ 作用,但这种作用可被________ 光逆转。气孔主要由保卫细胞(含叶绿体)构成,保卫细胞吸水气孔开放,反之关闭。据图1分析,蓝光可刺激气孔开放的机理可能是__________ 。
(4)生产上选用不同颜色LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境,用于栽培某些药用植物。红光和蓝光以合理比例的__________ 、合理的光照次序照射,利于药用代谢产物的合成。
(1)光合色素分布在叶绿体的
(2)据图1分析,相对于红光,蓝光照射下的胞间CO2浓度低,其原因是
(3)据图2可知,绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有
(4)生产上选用不同颜色LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境,用于栽培某些药用植物。红光和蓝光以合理比例的
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【推荐3】间种是我国传统农业的主要组成部分,是人们模拟自然界的一个产物。与单种相比,“玉米-大豆间种”可在不影响玉米产量的同时额外增加大豆种植面积和产量。为选择适合间种的大豆品种,科研人员进行了相关研究,结果如下表。请回答:
(1)叶肉细胞中与光合作用有关的色素主要分布在____________________ 上,具有吸收、传递、转化光能的作用。实验室中提取绿叶中色素时需将新鲜的叶片剪碎,放入研钵,同时加入____________________ ,快速研磨后用____________________ 过滤,取滤液。
(2)在实际生产中,单种和间种都要保持合适的行间距,保证通风,有利于植株吸收______________ ,还有利于植物充分利用光反应产生的______________ ,提高光合效率。
(3)与单种相比,间种模式下大豆叶片净光合速率降低,从环境因素角度分析,主要原因是___________ 。间种模式下品种1的净光合速率下降不显著,单株产量下降显著,最可能的生理原因是______________ ,“玉米—大豆间种”的土地氮肥施用量减少,其原因是______________ 。
(4)实验结果表明,比较适合与玉米间种的大豆品种是______________ ,判断的主要依据是________ 。
大豆种类 | 种植方式 | 叶绿素a含量/(mg·dm﹣2) | 叶绿素b含量/(md·dm﹣2) | 叶绿素a/b | 净光合速率/(u mol ·m﹣2·s﹣1) | 单株产量/g |
品种1 | 单种 | 3.681 | 0.604 | 6.094 | 19.06 | 13.54 |
间种 | 2.249 | 0.925 | 2.432 | 16.39 | 4.90 | |
品种2 | 单种 | 3.587 | 0.507 | 7.071 | 20.08 | 20.25 |
间种 | 2.004 | 0.946 | 2.118 | 16.63 | 13.61 |
(1)叶肉细胞中与光合作用有关的色素主要分布在
(2)在实际生产中,单种和间种都要保持合适的行间距,保证通风,有利于植株吸收
(3)与单种相比,间种模式下大豆叶片净光合速率降低,从环境因素角度分析,主要原因是
(4)实验结果表明,比较适合与玉米间种的大豆品种是
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【推荐1】为了解某滩涂植物A在短时间极端高温条件下的生存状况,研究小组通过室内模拟短时间极端高温,对植物A的叶绿素含量和光合指标进行了研究,获得了如图所示的实验结果,请回答下列问题。
(1)该实验的自变量为______________ 。
(2)由图1可知,随着温度的升高,叶片内叶绿素的含量逐渐________ 。叶绿素的功能是_______________ 。
(3)由图2可知,净光合速率在40 ℃处理时较对照组_____ ,而在45 ℃、50 ℃处理时显著下降,说明__________ 。
(4)科研人员得到一株缺失叶绿素b的植物A的突变体,发现该突变体在强光下O2释放速率大于野生型植物A,同时测得40 ℃处理时突变体叶片气孔开放程度比野生型更大,据此推测,突变体固定的CO2形成______ 的速率更快,对光反应产生的__________ 消耗也更快,进而提高了光合作用释放氧气的速率。
(5)把生长状态相同的突变体植物A和野生型植物A分别置于相同密闭透明容器中,在适宜温度下给予适宜的光照,定期测定容器中二氧化碳浓度,两组实验的结果都将表现为:________________ 。
(1)该实验的自变量为
(2)由图1可知,随着温度的升高,叶片内叶绿素的含量逐渐
(3)由图2可知,净光合速率在40 ℃处理时较对照组
(4)科研人员得到一株缺失叶绿素b的植物A的突变体,发现该突变体在强光下O2释放速率大于野生型植物A,同时测得40 ℃处理时突变体叶片气孔开放程度比野生型更大,据此推测,突变体固定的CO2形成
(5)把生长状态相同的突变体植物A和野生型植物A分别置于相同密闭透明容器中,在适宜温度下给予适宜的光照,定期测定容器中二氧化碳浓度,两组实验的结果都将表现为:
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【推荐2】光呼吸是在光的驱动下将有机物氧化生成CO2和水的一个高耗能反应,据估计光呼吸可损耗掉1/4的光合产物,降低光呼吸,成为提高作物产量的研究方向之一。
我国科学家通过转基因技术,将相关基因导入水稻细胞并将其定位在叶绿体中,成功构建了一条新的光呼吸支路,使光呼吸产生的部分乙醇酸在叶绿体内完全分解为CO2,所获得的新型转基因水稻的光合效率和产量均大幅提高。绿色植物细胞中光合作用和光呼吸的过程如下图所示。据图分析回答:
(1)在绿色植物细胞光合作用过程中,RuBP羧化酶(Rubisco)催化暗反应中_____________ ,在光反应提供的_________________ 作用下,生成有机物。
(2)据图分析可知,在光呼吸过程中,Rubisco催化____________ 与RuBP反应,生成的____________ 经一系列反应,最终分解为CO2。光呼吸被冠以“呼吸”二字,你认为理由是___________________________________ (提示:从与有氧呼吸进行比较的角度回答)。
(3)综合上述信息,简要阐明新型转基因水稻光合效率提高的机制是__________________ 。
我国科学家通过转基因技术,将相关基因导入水稻细胞并将其定位在叶绿体中,成功构建了一条新的光呼吸支路,使光呼吸产生的部分乙醇酸在叶绿体内完全分解为CO2,所获得的新型转基因水稻的光合效率和产量均大幅提高。绿色植物细胞中光合作用和光呼吸的过程如下图所示。据图分析回答:
(1)在绿色植物细胞光合作用过程中,RuBP羧化酶(Rubisco)催化暗反应中
(2)据图分析可知,在光呼吸过程中,Rubisco催化
(3)综合上述信息,简要阐明新型转基因水稻光合效率提高的机制是
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【推荐3】图甲为某绿色植物细胞部分代谢活动图解,其中①-⑤表示代谢过程,图乙为光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。据图回答下列问题:
(1)图甲中,Z物质代表_____ 。①~⑤的过程中能使ADP含量减少的过程是____ (填序号);②过程中发生的能量变化是_____________________________________ 。
(2)图乙中,0-t1段,细胞中有机物的积累量_______ (填“增加”“减少”或“不变”);原因是______________________ 。t3-t4段,图甲中①的变化是_____ (填“增强”“减弱”或“不变”)。
(3)光合作用产生的有机物(C6H12O6)中的氧经细胞有氧呼吸后最终出现在产物_____ 中。
(1)图甲中,Z物质代表
(2)图乙中,0-t1段,细胞中有机物的积累量
(3)光合作用产生的有机物(C6H12O6)中的氧经细胞有氧呼吸后最终出现在产物
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【推荐1】我国新疆地区出产的棉花不仅产量高而且品质较好。图甲是“探究强光对光合色素的影响”实验的结果对比,Ⅰ~Ⅳ是获得的色素带,图乙是棉花某细胞的部分结构和代谢过程,其中A、B 是细胞器,C~F 代表对应细胞中的相关结构,①~④代表相关物质。
(1)据甲图推测强光照可能会_____ ,导致叶片变黄,影响了对_____ 光的吸收。
(2)图甲中A、B 都具有较大的膜面积,A 增大膜面积的的结构是_____ (填字母),该结构产生的物质是_____ 。科学家通过_____ 来研究 CO2被还原成糖的过程。在光照充足的情况下,其所需的 CO2可来源于_________ 。若突然停止 CO2 供应,短时间内C5 的含量将_________ (填“升高”、“降低”或“不变”)。
(3)在各项条件适宜的情况下,为棉花提供18O2一段时间后,①~④中能检测到放射性的物质包括_____ (填序号)。
(1)据甲图推测强光照可能会
(2)图甲中A、B 都具有较大的膜面积,A 增大膜面积的的结构是
(3)在各项条件适宜的情况下,为棉花提供18O2一段时间后,①~④中能检测到放射性的物质包括
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【推荐2】2021年9月24日,《科学》刊发中国科学院天津工业生物技术研究所在淀粉人工合成方面取得的重大突破性进展。该研究在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如下图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________ ,模块3模拟了在叶绿体________ 中进行的反应,其中甲为________________ 。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将________ (填:增加或减少)。若气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率会因为__________________ 供给不足而_________ (填:提高或降低)。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量________ (填:高于、低于或等于)植物,原因是____________________________________ 。
(4)人工光合作用在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景,因其能够持续进行糖类合成,不会因干旱条件下____________ ,导致CO2供应不足而造成的光合速率下降。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是
(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量
(4)人工光合作用在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景,因其能够持续进行糖类合成,不会因干旱条件下
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【推荐3】在温度、光照等其他因素适宜且相同的条件下,科研人员对干旱胁迫如何影响天竺葵光合速率进行探究,实验结果如表所示,依据表中数据回答下列问题:
(1)干旱初期,天竺葵净光合速率下降的原因主要是____________________ 。 干旱第 5 天,胞间CO2浓度上升,净光合速率进一步下降,除上述原因外,还包括______________ 下降,导致________________ 的合成不足,最终导致CO2的固定被_________ (填“促进”或“抑制”)。
(2)随着干旱期的延长,叶片ABA(脱落酸)的含量与气孔导度的变化呈_______ (填“正”或“负”)相关。
(3)最新研究发现:在干旱条件下,根细胞合成的一种激素会运输到叶片,被叶肉细胞表面的受体BAM识别后,促进了细胞内ABA的合成。请选用现有的天竺葵、受体BAM抑制剂、缺水土壤、湿度适宜土壤、 ABA含量检测仪等实验材料用具,设计简单的实验方案,验证干旱条件下叶片ABA含量的增多是经由上述过程实现的_________ 。
叶片ABA(脱落酸)含量(ng.g -1) | 气孔导度 (mol.m-2.s-1) | 胞间CO2浓度(μmol ·mol-1) | 叶绿素含量 (mg.g -1) | 净光合速率(μmol.m-2.s-1) | |
正常土壤湿度 | 86.15 | 0.063 | 198.80 | 2.92 | 9.98 |
干旱第2天 | 93.47 | 0.024 | 114.38 | 2.88 | 3.76 |
干旱第5天 | 113.37 | 0.001 | 285.65 | 1.47 | 0.06 |
(1)干旱初期,天竺葵净光合速率下降的原因主要是
(2)随着干旱期的延长,叶片ABA(脱落酸)的含量与气孔导度的变化呈
(3)最新研究发现:在干旱条件下,根细胞合成的一种激素会运输到叶片,被叶肉细胞表面的受体BAM识别后,促进了细胞内ABA的合成。请选用现有的天竺葵、受体BAM抑制剂、缺水土壤、湿度适宜土壤、 ABA含量检测仪等实验材料用具,设计简单的实验方案,验证干旱条件下叶片ABA含量的增多是经由上述过程实现的
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