專題二細(xì)胞代謝專題二細(xì)胞代謝[高考命題熱點三]環(huán)境脅迫對農(nóng)作物的影響環(huán)境脅迫，是對植物生存生長不利的各種環(huán)境因素的總稱。逆境問題主要涉及環(huán)境條件對植物細(xì)胞代謝的影響，主要考查角度及原理分析如下：角度影響原理主要表現(xiàn)光照主要指不合乎植物生長要求的光照強(qiáng)度和光質(zhì)條件，通過影響光反應(yīng)來影響農(nóng)作物的光合作用影響植物葉綠素的合成；對類囊體薄膜造成損傷氣體CO2作為光合作用的反應(yīng)物，CO2濃度低于CO2補(bǔ)償點會通過影響暗反應(yīng)影響光合作用強(qiáng)度光合作用原料CO2不足導(dǎo)致暗反應(yīng)速率下降專題二細(xì)胞代謝續(xù)上表溫度低溫逆境和高溫逆境，主要通過影響酶的活性和氣孔開放程度來影響細(xì)胞代謝葉綠體的結(jié)構(gòu)和酶的功能受到破壞，引起氣孔關(guān)閉影響CO2的吸收水分水分脅迫包括干旱和水淹兩種情況。干旱時氣孔關(guān)閉，影響CO2吸收而影響暗反應(yīng)，進(jìn)而影響光合作用。農(nóng)作物被水淹時，根細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精，對細(xì)胞造成毒害鹽分礦質(zhì)營養(yǎng)和鹽分對光合作用的影響主要包括：①影響葉綠體中物質(zhì)和結(jié)構(gòu)的形成，如葉綠素(Mg)；②鹽脅迫影響根系吸水，進(jìn)而會影響氣孔開放程度；③重金屬鹽會影響葉綠素的合成和光合作用有關(guān)酶的活性專題二細(xì)胞代謝(2022·浙江卷)通過研究遮陰對花生光合作用的影響，為花生的合理間種提供依據(jù)。研究人員從開花至果實成熟，每天定時對花生植株進(jìn)行遮陰處理。實驗結(jié)果如表所示。指標(biāo)處理不遮陰遮陰2小時遮陰4小時光飽和點/klx403530光補(bǔ)償點/lx550515500低于5klx光合曲線的斜率/(mgCO2·dm－2·hr－1·klx－1)1.221.231.46專題二細(xì)胞代謝注：光補(bǔ)償點指當(dāng)光合速率等于呼吸速率時的光強(qiáng)度。光合曲線指光強(qiáng)度與光合速率關(guān)系的曲線。葉綠素含量/(mg·dm－2)2.092.663.03單株光合產(chǎn)量/g干重18.9218.8416.64單株葉光合產(chǎn)量/g干重3.253.053.05單株果實光合產(chǎn)量/g干重8.258.216.13續(xù)上表專題二細(xì)胞代謝回答下列問題：(1)從實驗結(jié)果可知，花生可適應(yīng)弱光環(huán)境，原因是在遮陰條件下，植株通過增加________，提高吸收光的能力；結(jié)合光飽和點的變化趨勢，說明植株在較低光強(qiáng)度下也能達(dá)到最大的__________；結(jié)合光補(bǔ)償點的變化趨勢，說明植株通過降低__________，使其在較低的光強(qiáng)度下就開始了有機(jī)物的積累。根據(jù)表中__________________的指標(biāo)可以判斷，實驗范圍內(nèi)，遮陰時間越長，植株利用弱光的效率越高。(2)植物的光合產(chǎn)物主要以____________形式提供給各器官。根據(jù)相關(guān)指標(biāo)的分析，可知較長遮陰處理下，植株優(yōu)先將光合產(chǎn)物分配至__________中。(3)與不遮陰相比，兩種遮陰處理的光合產(chǎn)量均________。根據(jù)實驗結(jié)果推測，在花生與其他高稈作物進(jìn)行間種時，高稈作物一天內(nèi)對花生的遮陰時間為__________(A.<2小時B．2小時C．4小時D．>4小時)，才能獲得較高的花生產(chǎn)量。專題二細(xì)胞代謝解析：實驗條件下，植物處于弱光條件，據(jù)表分析，植物的葉綠素含量上升、低于5klx光合曲線的斜率增大、光補(bǔ)償點和飽和點都下降，植物的光合產(chǎn)量都下降。(1)從表中數(shù)據(jù)可以看出，遮陰一段時間后，花生植株的葉綠素含量在升高，提高了對光的吸收能力。光飽和點在下降，說明植株為適應(yīng)低光照強(qiáng)度條件，可在弱光條件下達(dá)到飽和點。光補(bǔ)償點也在降低，說明植物的光合作用下降的同時呼吸速率也在下降，以保證植物在較低的光強(qiáng)下就能達(dá)到凈光合大于0的積累效果。低于5klx光合曲線的斜率體現(xiàn)弱光條件下與光合速率的提高幅度變化，在實驗范圍內(nèi)隨遮陰時間增長，光合速率提高幅度加快，故說明植物對弱光的利用效率變高。(2)植物的光合產(chǎn)物主要是以有機(jī)物(蔗糖)形式儲存并提供給各個器官。結(jié)合表中數(shù)據(jù)看出，較長(4小時)遮陰處理下，專題二細(xì)胞代謝整株植物的光合產(chǎn)量下降，但葉片的光合產(chǎn)量沒有明顯下降，從比例上看反而有所上升，說明植株優(yōu)先將光合產(chǎn)物分配給了葉。(3)與對照組相比，遮陰處理的兩組光合產(chǎn)量有不同程度的下降。若將花生與其他高稈作物間種，則應(yīng)盡量減少其他作物對花生的遮陰時間，才能獲得較高花生產(chǎn)量。答案：(1)葉綠素含量光合速率呼吸速率低于5klx光合曲線的斜率(2)蔗糖葉(3)下降A(chǔ)專題二細(xì)胞代謝1．(2022·海珠區(qū)專題檢測)西北農(nóng)林科技大學(xué)對某甜瓜品種進(jìn)行“低溫鍛煉對冷脅迫下幼苗超氧化物歧化酶(SOD，該酶能減緩植株的衰老)活性與葉綠素含量的影響”實驗。設(shè)置了如下三組實驗：T1(晝夜15～10℃)，T2(晝夜10～5℃)和CK(晝夜25～15℃)。低溫鍛煉十天后，將三組幼苗同時進(jìn)行低溫脅迫處理，測定各項生化指標(biāo)，結(jié)果如下。下列相關(guān)分析不正確的是(

)專題二細(xì)胞代謝A．低溫鍛煉不能防止甜瓜幼苗在冷脅迫下葉綠素的分解B．在冷脅迫下，經(jīng)低溫鍛煉的處理組SOD活性逐漸下降，但仍高于未經(jīng)低溫鍛煉的CK組C．幼苗經(jīng)過低溫鍛煉后使清除自由基的機(jī)制起作用，增強(qiáng)其對冷脅迫環(huán)境下的適應(yīng)能力D．未鍛煉的CK組冷脅迫后SOD活性降低是由于其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變解析：分析圖示：從曲線圖表示的意義可知，無論是脅迫前還是脅迫后，鍛煉過的甜瓜幼苗的SOD活性均比未鍛煉的要高。在低溫脅迫下，T1和T2組甜瓜幼苗細(xì)胞中葉綠素含量均低于CK組，說明低溫鍛煉不能防止甜瓜幼苗在冷脅迫下葉綠素的分解，A正確；據(jù)左圖可知，在冷脅迫下，經(jīng)低溫鍛煉的處理專題二細(xì)胞代謝組SOD活性逐漸下降，但仍高于未經(jīng)低溫鍛煉的CK組，B正確；由題干可知，SOD能減緩植株的衰老，幼苗經(jīng)過低溫鍛煉后，SOD活性提高，故低溫鍛煉可使清除自由基的機(jī)制起作用，增強(qiáng)其對冷脅迫環(huán)境下的適應(yīng)能力，C正確；低溫會使酶的活性降低，但空間結(jié)構(gòu)不改變，故未鍛煉的CK組冷脅迫后SOD活性降低，不是其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變導(dǎo)致的，D錯誤。答案：D專題二細(xì)胞代謝2．(2022·湖南長郡中學(xué)模擬預(yù)測)低溫逆境脅迫會使植株產(chǎn)生大量的自由基，從而影響植物的生理代謝過程，最終影響作物產(chǎn)量，而植株同時啟動抗氧化保護(hù)酶系統(tǒng)中的多種保護(hù)酶清除多余的活性氧自由基。某科研人員以“濟(jì)麥22”為實驗材料，以大田平均溫度10℃為對照(CK)，設(shè)置4個低溫處理組T1、T2、T3、T4，分別為0℃、－2℃、－4℃、－6℃，研究不同低溫脅迫對拔節(jié)期小麥的光合特性的影響，結(jié)果如表所示，下列敘述錯誤的是(

)處理凈光合速率/(μmol·m－2·s－1)氣孔導(dǎo)度/(μmmol·m－2·s－1)蒸騰速率/(μmol·m－2·s－1)胞間CO2濃度/(μmol·mol－1)

CK16.2512.63.7261.4T114.5483.33.2248.5專題二細(xì)胞代謝A．與CK相比，表中四個檢測指標(biāo)均隨溫度降低而下降B．推測T1、T2條件下凈光合速率降低的原因主要是氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足C．推測T3、T4條件下凈光合速率降低的原因主要是與光合有關(guān)酶的酶活性降低D．活性氧自由基可能造成葉綠體膜結(jié)構(gòu)的損傷，使凈光合速率降低T213.3376.12.6230.6T38.6272.81.8276.3T46.5183.61.6310.5續(xù)上表專題二細(xì)胞代謝解析：分析表中數(shù)據(jù)可知，與CK相比，表中的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率均隨溫度降低而下降。但在T4條件下，胞間CO2濃度高于CK條件下，A錯誤；由表格數(shù)據(jù)可知，與CK相比，T1、T2條件下氣孔導(dǎo)度下降，胞間CO2濃度也下降，因此推測T1、T2條件下凈光合速率降低的主要原因是氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，B正確；與CK相比，T3、T4溫度下胞間CO2濃度上升但氣孔導(dǎo)度仍降低，推測T3、T4條件下凈光合速率降低的原因主要是與光合有關(guān)酶的酶活性降低，導(dǎo)致葉片不能利用CO2，而非氣孔因素限制，C正確；活性氧自由基能對生物膜造成傷害，光合作用的光反應(yīng)發(fā)生于葉綠體類囊體的薄膜上，活性氧自由基可能造成葉綠體膜結(jié)構(gòu)的損傷，使凈光合速率降低，D正確。答案：A專題二細(xì)胞代謝3．(2022·北京豐臺二模)為研究滲透脅迫條件下S蛋白對作物生長的影響，科研人員從番茄葉片中分離得到S基因，構(gòu)建S基因表達(dá)載體，成功轉(zhuǎn)化酵母菌。然后接種到不同濃度的甘露醇和氯化鈉的培養(yǎng)基上，在28℃條件下培養(yǎng)，記錄培養(yǎng)皿上菌落生長的變化情況，結(jié)果如下圖。下列分析不正確的是(

)專題二細(xì)胞代謝A．酵母菌轉(zhuǎn)化成功后，用平板劃線法接種到培養(yǎng)基上繼續(xù)觀察B．對照組是轉(zhuǎn)入空質(zhì)粒的酵母菌，以排除質(zhì)粒本身對實驗的影響C．實驗結(jié)果顯示，隨著脅迫加劇實驗組和對照組菌落密度都減小D．由實驗結(jié)果推測，S蛋白有助于增強(qiáng)番茄對滲透脅迫的抗性解析：由圖可知，酵母菌轉(zhuǎn)化成功后，用稀釋涂布平板法接種到培養(yǎng)基上繼續(xù)觀察，而不是平板劃線法，A錯誤；因為構(gòu)建S基因表達(dá)載體需要將S基因插入質(zhì)粒中，因此為了排除質(zhì)粒本身對實驗的影響，對照組是轉(zhuǎn)入空質(zhì)粒的酵母菌，B正確；實驗結(jié)果顯示，隨著甘露醇和氯化鈉濃度的增大，實驗組和對照組菌落密度都減小，即隨著脅迫加劇實驗組和對照組菌落密度都減小，C正確；實驗結(jié)果顯示，實驗組的菌落密度比對照組大，說明S蛋白有助于增強(qiáng)番茄對滲透脅迫的抗性，D正確。答案：A專題二細(xì)胞代謝4．2022·廣東汕頭二模)脅迫是對植物生長和生存不利的各種環(huán)境因素的總稱。研究人員探究了重金屬鎘脅迫對煙草葉綠體相關(guān)指標(biāo)的影響。結(jié)果如下表格：注：鎘濃度為100mg/L時植物培養(yǎng)數(shù)天，隨即死亡。(1)煙草細(xì)胞中葉綠素存在于_____________上，主要吸收________________光。專題二細(xì)胞代謝(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，鎘進(jìn)入植物體后，_____________________________________________________________________________________________，從而使得農(nóng)作物干重減少，產(chǎn)量下降。除此以外，高濃度鎘還可能導(dǎo)致煙草細(xì)胞中，________抑制煙草的生長甚至致其死亡。(3)研究人員推測，施加一定濃度的CaCl2能緩解鎘脅迫，請參照上述實驗，從葉綠素含量角度利用丙組煙草設(shè)計實驗進(jìn)行驗證。實驗思路：__________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)研究人員發(fā)現(xiàn)，鎘離子和鈣離子有一定的相似性，施鈣能減少煙草對鎘的吸收，試從物質(zhì)跨膜運輸?shù)慕嵌?，推測施鈣能緩解鎘脅迫的原理是__________________________________________________________________________________________________________________________________。專題二細(xì)胞代謝解析：(1)植物細(xì)胞光合作用的場所在葉綠體，其類囊體膜上存在光合色素；主要吸收紅光和藍(lán)紫光。(2)結(jié)合丙組可知，鎘進(jìn)入植物體后，改變類囊體結(jié)構(gòu)，使得類囊體消失或出現(xiàn)空泡，葉綠素含量降低，光合作用減弱；鎘是重金屬鹽，會影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，高濃度鎘還可能導(dǎo)致煙草細(xì)胞中酶失活。(3)要驗證施加一定濃度的CaCl2能緩解鎘脅迫，可以將丙組煙草等分為兩組，一組施加一定濃度的CaCl2，另一組施加等量清水，用無水乙醇提取并用紙層析法分離葉片中的色素，觀察并比較葉綠素色素帶的寬度。若CaCl2能緩解鎘脅迫，則加