(一)黑藻是一種經(jīng)常在水族箱中使用的單子葉沉水植物,研究發(fā)現(xiàn)低濃度CO2會(huì)誘導(dǎo)其光合途徑由C3型(固定CO2最初產(chǎn)物是C3)向C4型(固定CO2最初產(chǎn)物是C4)轉(zhuǎn)變。圖1所示為黑藻光合作用過程中碳的固定和轉(zhuǎn)移途徑,其中PEPC是磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶,請(qǐng)分析回答下列問題:

(1)下列反應(yīng)可能與光合色素有關(guān)的是 ABDABD。(多選)
A.光能的捕獲與轉(zhuǎn)換
B.水的光解
C.儲(chǔ)能化合物的消耗
D.ATP的合成
(2)提取黑藻中色素所用的試劑及對(duì)色素進(jìn)行分離的方法分別是 BB。
A.清水、高速離心法
B.無水乙醇、紙層析法
C.75%乙醇、分光光度計(jì)法
D.蘇丹Ⅳ溶液、密度梯度離心法
(3)根據(jù)題干和圖示信息分析,黑藻細(xì)胞中固定CO2的場(chǎng)所有 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)。
(4)據(jù)圖分析,低濃度CO2條件下,用14CO2培養(yǎng)黑藻,14C的主要轉(zhuǎn)移途徑是 DD。
A.CO2→PEPC→草酰乙酸→蘋果酸→C3→(CH2O)
B.CO2→草酰乙酸→蘋果酸→丙酮酸→C3→(CH2O)
C.CO2→PEPC→草酰乙酸→CO2→C3→(CH2O)
D.CO2→草酰乙酸→蘋果酸→CO2→C3→(CH2O)
(5)圖中C3的還原需要的能量是由哪一反應(yīng)過程提供,這一反應(yīng)的場(chǎng)所是 AA。
A.光反應(yīng)類囊體
B.糖酵解細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
C.無氧呼吸細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
D.三羧酸循環(huán)線粒體基質(zhì)
(二)為了探究低濃度CO2誘導(dǎo)黑藻光合途徑改變的機(jī)理,研究人員將實(shí)驗(yàn)組黑藻在密閉玻璃缸中培養(yǎng)20天,同時(shí)設(shè)置對(duì)照組(向培養(yǎng)液加入適量的NaHCO3),20天后,測(cè)定PEPC的酶活力,并提取RNA采用RT-PCR擴(kuò)增PEPC基因后進(jìn)行電冰,結(jié)果如圖2所示。

注:RT-PCR是經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄酶的作用從RNA合成cDNA(與RNA互補(bǔ)的DNA鏈),再以cDNA為模板,擴(kuò)增合成大量目的基因片段的過程。本實(shí)驗(yàn)中的電泳技術(shù)是指使DNA分子(一般帶負(fù)電)在電場(chǎng)中因移動(dòng)速度不同而分離的技術(shù)。
(1)實(shí)驗(yàn)組密閉培養(yǎng)的目的是 營(yíng)造低濃度CO2環(huán)境營(yíng)造低濃度CO2環(huán)境。
(2)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,黑藻能利用低濃度CO2的機(jī)理是 低濃度CO2誘導(dǎo)黑藻增大了PEPC基因的表達(dá)量,同時(shí)提高了PEPC的酶活力,固定CO2能力增強(qiáng)低濃度CO2誘導(dǎo)黑藻增大了PEPC基因的表達(dá)量,同時(shí)提高了PEPC的酶活力,固定CO2能力增強(qiáng)。
(三)黑藻葉片小而薄,葉肉細(xì)胞內(nèi)有大而呈綠色的葉綠體,可作為觀察細(xì)胞質(zhì)環(huán)流的標(biāo)志物。細(xì)胞質(zhì)環(huán)流速率可以在一定程度上反映出細(xì)胞代謝的程度。某實(shí)驗(yàn)小組利用黑藻的葉肉細(xì)胞,探究了光照強(qiáng)度對(duì)黑藻細(xì)胞質(zhì)環(huán)流速率的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。
測(cè)量指標(biāo)\實(shí)驗(yàn)條件 | 2000lx | 40001x | 6000lx | |||
光照前 | 光照后 | 光照前 | 光照后 | 光照前 | 光照后 | |
S/μm | 10.23 | 17.01 | 8.49 | 20.97 | 9.09 | 15.18 |
T/S | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
V/(μm?s-1) | 3.41 | 5.67 | 2.83 | 6.99 | 3.03 | 5.06 |
(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析,下列說法錯(cuò)誤的是
B
B
。A.除光照強(qiáng)度外,各組溫度以及溶液的pH應(yīng)保持相同且適宜
B.可用蠶豆根尖成熟區(qū)細(xì)胞代替黑藻葉肉細(xì)胞觀察細(xì)胞質(zhì)環(huán)流
C.若在顯微鏡下環(huán)流方向?yàn)轫槙r(shí)針,則實(shí)際環(huán)流方向也為順時(shí)針
D.根據(jù)結(jié)果可知,光照強(qiáng)度過強(qiáng)或過弱都會(huì)使黑藻細(xì)胞代謝減弱
【答案】ABD;B;細(xì)胞質(zhì)基質(zhì);葉綠體基質(zhì);D;A;營(yíng)造低濃度CO2環(huán)境;低濃度CO2誘導(dǎo)黑藻增大了PEPC基因的表達(dá)量,同時(shí)提高了PEPC的酶活力,固定CO2能力增強(qiáng);B
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/10/17 22:0:2組卷:23引用:3難度:0.5
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1.研究發(fā)現(xiàn),Rubisco酶是綠色植物細(xì)胞中含量最豐富的蛋白質(zhì),由核基因控制合成的小亞基和葉綠體基因控制合成的大亞基組成,功能上屬于雙功能酶。當(dāng)CO2濃度較高時(shí),該酶催化C5與CO2反應(yīng),完成光合作用;當(dāng)O2濃度較高時(shí),該酶卻錯(cuò)誤的催化C5與O2反應(yīng),產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后到線粒體中生成CO2,這種植物在光下吸收O2產(chǎn)生CO2的現(xiàn)象稱為光呼吸。回答下列問題:
(1)Rubisco酶在細(xì)胞的
(2)當(dāng)胞間CO2與O2濃度的比值減小時(shí),有利于植物進(jìn)行光呼吸而不利于光合作用有機(jī)物的積累。請(qǐng)從C5的角度分析,原因是
(3)為糾正Rubisco酶的錯(cuò)誤反應(yīng),光合植物創(chuàng)造了多種高代價(jià)的補(bǔ)救機(jī)制,如有的細(xì)胞中產(chǎn)生一種特殊蛋白質(zhì)微室,將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機(jī)制形成的意義是發(fā)布:2025/1/16 8:0:1組卷:50引用:5難度:0.6 -
2.光呼吸可使水稻和小麥等作物的光合效率降低20%至50%,造成減產(chǎn)。
光呼吸現(xiàn)象存在的根本原因在于Rubisco,酶是一個(gè)雙功能的酶,具有催化羧化反應(yīng)和加氧反應(yīng)兩種功能,其催化方向取決于CO2和O2的濃度。當(dāng)CO2濃度高而O2濃度低時(shí),RuBP(1,5-二磷酸核酮糖,C5)與進(jìn)入葉綠體的CO2結(jié)合,經(jīng)Rubisco酶催化生成2分子的PGA(3-磷酸甘油酸,C3),進(jìn)行光合作用;當(dāng)CO2濃度低而O2濃度高時(shí),RuBP與O2在Rubisco酶催化下生成1分子PGA和1分子PG(2-磷酸乙醇酸,C2),后者在相關(guān)酶的作用下生成乙醇酸(光呼吸的底物),乙醇酸通過光呼吸代謝循環(huán)合成PGA,重新加入卡爾文循環(huán),而1/4的PG則以CO2的形式釋放,具體過程如圖1所示。請(qǐng)回答下列問題:
(1)在紅光照射條件下,參與光反應(yīng)的主要色素是
(2)從圖1看出,正常光合作用的葉片,突然停止光照后葉片會(huì)出現(xiàn)快速釋放CO2的現(xiàn)象(CO2猝發(fā)),試解釋這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因:
(3)水稻、小麥屬于C3植物,而高粱、玉米屬于C4植物,其特有的C4途徑如圖2所示。根據(jù)圖2中信息推測(cè),PEP羧化酶比Rubisco酶對(duì)CO2的親和力發(fā)布:2025/1/16 8:0:1組卷:21引用:3難度:0.5 -
3.如圖是某植物葉肉細(xì)胞的部分生理過程示意圖。已知該植物葉肉細(xì)胞在適宜光照、較高的氧氣濃度條件下由于Rubisco酶既能催化過程①,也能催化過程②,可同時(shí)進(jìn)行光合作用和光呼吸。光呼吸是指在O2濃度高,CO2濃度低時(shí),Rubisco酶可催化C5(RuBp)加O2形成1個(gè)C3、1個(gè)C2,2個(gè)C2在線粒體等結(jié)構(gòu)中再經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化形成1個(gè)C3、1個(gè)CO2,C3再進(jìn)入卡爾文循環(huán)。回答下列問題:
(1)圖中,過程②發(fā)生的場(chǎng)所是
(2)該植物葉肉細(xì)胞光合作用產(chǎn)生的糖類物質(zhì),在氧氣充足的條件下,可被氧化為
(3)據(jù)圖推測(cè),當(dāng)CO2濃度與O2濃度的比值
(4)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在一些藍(lán)藻中存在CO2濃縮機(jī)制:藍(lán)藻中產(chǎn)生一種特殊的蛋白質(zhì)微室,能將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機(jī)制的意義是發(fā)布:2025/1/16 8:0:1組卷:21引用:1難度:0.7
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