非选择题强化练(一)
1.(1)细胞骨架 差速离心法
(2)增多 低温 维持类囊体内外的渗透压,保持类囊体的正常形态和功能
(3)水 水光解生成H+;H+从基质一侧跨膜运输进入类囊体腔
(4)温度、二氧化碳浓度 ATP、NADPH、CO2
[解析] (1)细胞骨架锚定并支撑着许多细胞器,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关,因此叶绿体的移动和定位与细胞内的细胞骨架有关。分离细胞器常采用差速离心法。(2)弱光会使光合作用减弱,为了更好地利用光能,叶绿体的类囊体数目会增多。低温可以抑制酶的活性,因此制备类囊体时,为避免膜蛋白被降解,提取液应保持低温;提取液中适宜浓度的蔗糖的作用是维持类囊体内外的渗透压,保持类囊体的正常形态和功能。(3)由题图可知,电子是水的光解产生的,故电子的最初供体是水。由于水的光解产生了H+,同时还有H+从叶绿体基质向类囊体腔内运输,因此该时段可观察到类囊体腔内的pH下降。(4)光照强度直接影响的是光反应,合成有机物发生于暗反应,若增加光照强度,产量也不再增加,说明暗反应速率受到了限制,由于暗反应需要多种酶的催化才能进行,因此可适当提高温度以提高酶的活性,还可以提高二氧化碳浓度,提高暗反应速率。光反应为暗反应提供ATP、NADPH,暗反应还需要二氧化碳作为原料,因此若要实现黑暗条件下持续生产,需稳定提供的物质有ATP、NADPH、CO2。
2.(1)
(2)C5、CO2、O2 叶绿体、过氧化物酶体、线粒体
(3)H蛋白含量增加促进光呼吸,消耗过剩能量 否 GDC酶在非光合组织中含量和活性都极低,仅提高H蛋白含量不能显著增强非光合组织中的脱羧反应
(4)在叶中过量表达H基因,适当提高大棚内O2相对含量,适量使用光呼吸促进剂等(合理即可)
[解析] (1)细胞呼吸代谢途径与光呼吸存在交集,虚线框对应的场所是线粒体基质,且与NAD+、NADH、CO2等物质的变化有关,据此推测虚线框表示有氧呼吸的第二个阶段,丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和NADH,并释放出少量的能量,过程见答案。(2)由图甲可知,能与R酶结合的底物有C5、CO2、O2。完成光呼吸需要叶绿体、过氧化物酶体和线粒体的参与。(3)①强光下,光、暗反应失衡,过剩能量会转移给O2形成氧自由基。H组的H基因全株过量表达,HS组的H基因在叶细胞特异性过量表达,因此推测:H蛋白含量增加促进光呼吸,消耗过剩能量,从而减少氧自由基的含量,使叶绿体的膜损伤程度降低,有利于光反应强度的维持,使得H组和HS组光合速率高于WT组。②GDC酶能催化C2和NAD+转化为C3、CO2、NADH(即脱羧反应),GDC酶在非光合组织中含量和活性极低,H蛋白是其重要组分,仅提高H蛋白含量不能增强非光合组织中GDC酶参与的脱羧反应,因而对非光合组织线粒体中的NADH和NAD+的比例影响不大,无法解释H组干重下降的原因,所以甲同学给出的解释不合理。(4)要减轻强光对植物的伤害,可以在叶中过量表达H基因,还可以通过其他方法促进叶细胞的光呼吸,如适当提高大棚内O2的相对含量或适量使用光呼吸促进剂等。
3.(1)叶绿体 等渗
(2)无水乙醇 600
(3)ATP、NADPH
(4)变弱 使水分子分解产生H+;转运H+
(5)CO2、C5、与碳反应相关的酶
[解析] (1)类囊体位于叶绿体内,故细胞破碎后,在适宜温度下用低渗溶液处理,涨破叶绿体膜,获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体,为保持其活性,保持类囊体的渗透压,需加入等渗溶液重新悬浮,并保存备用。(2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。由于叶绿素能溶于有机溶剂,故吸取5 μL类囊体悬液溶于995 μL无水乙醇溶液中,即将类囊体悬液稀释了200倍,混匀后,测定出叶绿素浓度为3 μg/mL,则类囊体的浓度为3×200=600 μg/mL。(3)光反应产物有O2、NADPH和ATP,其中主要是ATP、NADPH对后续实验产生影响。(4)已知荧光素PY的强弱与pH大小呈正相关。图示具有光反应活性的人工细胞,类囊体膜上分布着光合色素(如叶绿素),在适宜光照下,这些色素能够捕捉光能并将其转化为化学能,并利用光能将水分解为氧和H+,质子H+从类囊体腔进入基质,使人工细胞基质中pH变小,荧光强度变弱。故在适宜光照下,荧光强度变弱,说明类囊体膜具有使水分子分解产生H+,转运H+的功能。(5)要进行碳反应,还需要的原料有CO2、C5、碳反应相关的酶等。
4.(1)信号
(2)高温-SA组的净光合速率高于高温组,但常温-SA组与常温组的净光合速率相同
(3)SA能够缓解高温胁迫下PsbO蛋白、D1蛋白相对含量的下降
(4)图丙结果仅能说明在高温胁迫下,SA能提高抗氧化酶活性,能降低MDA含量,不能证明抗氧化酶活性与MDA含量之间的因果关系
(5)
[解析] (1) SA是一种植物激素,作为信息分子,调节植物的逆境响应。(2) 图甲结果表明,高温-SA组的净光合速率高于高温组,但常温-SA组与常温组的净光合速率相同,说明SA可缓解高温胁迫导致的净光合速率下降。(3)为探究SA影响光合作用的机理,测定了不同条件下PsbO蛋白、D1蛋白的相对含量,图乙结果表明高温胁迫下加入SA,PsbO蛋白、D1蛋白相对含量有所上升,表明SA能够缓解高温胁迫下PsbO蛋白、D1蛋白相对含量的下降。(4)在高温胁迫下,MDA(丙二醛)的积累会导致细胞膜的氧化损伤,科研人员推测SA可通过提高抗氧化酶活性降低高温胁迫下MDA的含量。图丙结果不能完全证实上述推测,理由是图丙结果仅能说明在高温胁迫下,SA能提高抗氧化酶活性,能降低MDA含量,而不能证明抗氧化酶活性与MDA含量之间的因果关系,如果需要证明,还需要增加实验进一步验证。(5) 进一步研究发现,在高温胁迫下,SA能够降低脱落酸(ABA)的含量,已知ABA能够抑制气孔开放,SA能够降低脱落酸含量则会增加气孔开放程度,增加二氧化碳吸收速率,从而使暗反应速率增加,综合以上信息,并结合本题第(3)小题,阐明SA缓解高温胁迫导致的玉米净光合速率下降的机制可以是两条途径,具体见答案。非选择题强化练(一)
1.[2025·浙江绍兴二模] 某同学对菠菜叶中的叶绿体进行了相关研究,回答下列问题:
(1)不同光照条件下,植物可以通过改变叶绿体在细胞内的位置来优化光的捕获,该过程中叶绿体的移动和定位与细胞内 (填细胞结构)有关。若要将叶肉细胞中的叶绿体与其他细胞器分离,可以采用的方法是 。
(2)若菠菜幼苗长期处于弱光下,叶绿体的发育会产生适应性变化,类囊体数目会 。制备类囊体时,为避免膜蛋白被降解,提取液应保持 (填“低温”或“常温”),提取液中往往含有适宜浓度的蔗糖,目的是 。
(3)对类囊体悬液进行光照处理,根据下图分析,类囊体薄膜进行电子传递过程中电子的最初供体是 ;某时段观察到类囊体腔内pH下降,造成这一现象的过程有 (答出两点)。
(4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体,能在光下生产目标多碳化合物。生产中发现即使增加光照强度,产量也不再增加,若要增产,可调整的外界因素有 (答出两点)。若要实现黑暗条件下持续生产,需稳定提供的物质有 。
2.[2025·重庆渝北区二模] 在拟南芥叶肉细胞中,有机物分解释放CO2的代谢途径有光呼吸和细胞呼吸等。其中光呼吸与光合作用密切关联,二者强度受CO2和O2相对浓度等因素调节。相关有机物的演变及其关键酶促反应如图甲所示,回答下列问题。
(1)细胞呼吸代谢途径与光呼吸存在交集,都与生命活动的能量代谢有关。请参考图甲中的表
示形式,在虚线框中补充有关的物质变化,使光呼吸和细胞呼吸的代谢途径联系在一起。
(2)据图甲分析,能与R酶结合的底物是 ,完成光呼吸需要 (细胞器)参与。
(3)图甲中GDC酶在非光合组织中含量与活性都极低,H蛋白是其重要组分。为了探究H蛋白对拟南芥幼苗生长的影响,研究者在充足光照条件下,做了相关研究,结果如下:
强光下,光、暗反应失衡,过剩能量会转移给O2形成氧自由基。图乙中H组和HS组光合速率高于WT组的原因是___________________________
,从而减少氧自由基的含量,使叶绿体的膜损伤程度降低,有利于光反应强度的维持。
②检测结果表明,与WT组相比,H组植株光合速率更高,但生长却受到了抑制。对此,同学甲给出的解释是在H组全株细胞的线粒体中,“2C2→C3+CO2”(脱羧反应)的反应增强,使线粒体内NADH/NAD+升高,导致有氧呼吸因NAD+供应不足而减弱,无氧呼吸分解的有机物增多,干重下降。对于这个解释,你认为是否合理 (填“是”或“否”),理由是_ 。
(4)综上所述,要减轻强光对植物的伤害,在不遮光的前提下,可采取的措施有
(答出2点)。
3.[2025·江苏卷] 科研人员从植物叶绿体中分离类囊体,构建含类囊体的人工细胞,并探究光照等因素对人工细胞功能的影响。请回答下列问题:
(1)细胞破碎后,在适宜温度下用低渗溶液处理,涨破 膜,获得类囊体悬液。经离心分离获得类囊体,为保持其活性,需加入 溶液重新悬浮,并保存备用。
(2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取5 μL类囊体悬液溶于995 μL的 溶液中,混匀后,测定出叶绿素浓度为3 μg/mL,则类囊体的浓度为 μg/mL。
(3)为检测类囊体活性,实验前需对类囊体进行多次洗涤,目的是消除类囊体悬液中原有光反应产物对后续实验结果的影响,这些产物主要有 。
(4)已知荧光素PY的强弱与pH大小呈正相关。图示具有光反应活性的人工细胞,在适宜光照下,荧光强度 (填“变强”“不变”或“变弱”),说明类囊体膜具有的功能有 。
(5)在光反应研究的基础上,利用人工细胞开展类似碳反应生成糖类的实验研究,理论上还需要的物质有 。
4.[2025·辽宁锦州一模] 玉米作为我国重要的粮食作物,其产量受到高温胁迫的显著影响。科研人员对水杨酸(SA)提高玉米耐受高温胁迫的分子机制进行了研究。
(1)SA是一种植物激素,其作为 分子,调节植物的逆境响应。
(2)科研人员选用特定玉米品种进行实验,图甲结果表明,SA可缓解高温胁迫导致的净光合速率下降,判断依据是 。
(3)为探究SA影响光合作用的机理,测定了不同条件下PsbO蛋白、D1蛋白(二者均是参与光反应的关键蛋白)的相对含量,图乙结果表明 。
(4)在高温胁迫下,MDA(丙二醛)的积累会导致细胞膜的氧化损伤,科研人员推测SA可通过提高抗氧化酶活性降低高温胁迫下MDA的含量。图丙结果不能完全证实上述推测,请说明理由: 。
丙
(5)进一步研究发现,在高温胁迫下,SA能够降低脱落酸(ABA)的含量,已知ABA能够抑制气孔开放。请综合以上信息,阐明SA缓解高温胁迫导致的玉米净光合速率下降的机制(在方框中以文字和箭头的形式作答)。
