專項三簡答題規(guī)范練(一)細胞代謝1．交替氧化酶(AOX)廣泛分布在植物細胞內，它可以催化O2與[H]生成水，并使細胞呼吸釋放的能量更多地轉化為熱能，導致ATP所占比例下降?？蒲腥藛T以AOX基因突變體(AS－12)、AOX基因超表達突變體(XX－2)及野生型(WT)擬南芥植株為實驗材料，研究了低溫脅迫(4℃)對3種基因型擬南芥植株主根生長速率的影響，結果如圖所示，回答下列問題。(1)交替氧化酶可能位于線粒體________上，低溫脅迫下該酶表達的意義是______________________________________________________________________________________________。(2)22℃條件，三種植株主根相對生長速率基本相同，說明在該溫度下AOX基因表達情況為______________________________________________________________________________，4℃條件下不同植株的實驗結果不同說明__________________________________________。(3)低溫條件下植物細胞可以產(chǎn)生大量自由基從而破壞細胞結構導致細胞死亡，研究表明AOX可以有效提高SOD(可分解自由基的酶)的活性，降低自由基的含量，從而緩解低溫脅迫作用。請設計實驗驗證該結論：________________________________________________________________________________________________________________。(簡要寫出實驗思路和結果)答案(1)內膜低溫脅迫下，該酶表達可以使植物細胞產(chǎn)生更多的熱量，以維持酶的活性，進而使細胞正常進行生命活動(2)AOX基因不表達AOX可以促進主根生長，且AOX量越多促進作用越大(3)實驗思路：將生長狀況相同且等量AS－12植株與WT植株在4℃下培養(yǎng)一段時間，檢測兩種植株細胞內SOD的活性。結果WT植株中SOD活性明顯大于AS－12植株，說明AOX可以有效提高SOD的活性解析(1)交替氧化酶(AOX)廣泛分布在植物細胞內，它可以催化O2與[H]生成水，因此推測可能位于線粒體內膜上。(2)由柱形圖分析可知，22℃條件下，三種擬南芥植株主根相對生長速率基本相同，說明在該溫度下AOX基因不表達。而在4℃條件下不同植株的實驗結果不同，說明AOX可以促進主根生長，且AOX量越多促進作用越大。2．(2022·江蘇鹽城月考)在光合作用的研究中，植物光合產(chǎn)物產(chǎn)生器官被稱作“源”，光合產(chǎn)物消耗和儲存部位被稱作“庫”。研究發(fā)現(xiàn)，葉綠體中淀粉積累會導致類囊體膜結構被破壞，保衛(wèi)細胞中淀粉含量增加會降低氣孔開放程度。如圖為光合產(chǎn)物合成及向庫運輸?shù)倪^程示意圖，表中數(shù)據(jù)為去留果對葉片凈光合速率等指標影響的結果。請回答下列問題：表留果與去果植株的光合指標組別凈光合速率/(μmol·m－2·s－1)葉片蔗糖含量/(mg·g－1FW)葉片淀粉含量/(mg·g－1FW)氣孔開放程度/(mmol·m－2·s－1)對照組(留果)5.3930.1460.6151.41實驗組(去果)2.4834.2069.3229.70(1)圖中A包括的物質有____________________；葉肉細胞中，產(chǎn)生丙糖磷酸的場所是______________________________________________________________________________。(2)光合產(chǎn)物從“源”向“庫”運輸?shù)奈镔|形式主要是________。若此運輸過程受阻，則對葉綠體結構的影響是______________________________________________________________。(3)葉片凈光合速率可以用單位面積在單位時間內________釋放量或________吸收量來衡量。(4)據(jù)表中數(shù)據(jù)推測：去果處理降低了__________(填“庫”或“源”)的大小，使葉片中______________積累，進而抑制了光合速率。請從暗反應階段CO2供應的角度概述該抑制機制：________________________________________________________(用文字和“→”表示)。答案(1)ATP、NADPH葉綠體基質(2)蔗糖類囊體膜被破壞(3)O2(氧氣)CO2(二氧化碳)(4)庫蔗糖和淀粉保衛(wèi)細胞中淀粉積累→氣孔開放程度下降→CO2供應減少→抑制暗反應→光合速率降低解析(1)圖中A物質是光反應產(chǎn)生的，且用于暗反應過程，則A物質為ATP和NADPH；據(jù)圖分析，葉肉細胞中，丙糖磷酸是暗反應的產(chǎn)物，因此其產(chǎn)生場所是葉綠體基質。(2)葉肉細胞是光合產(chǎn)物合成的部位，則葉肉細胞為“源”，從圖中可以看出光合產(chǎn)物從“源”向“庫”運輸?shù)奈镔|形式主要是蔗糖；若此運輸過程受阻，則蔗糖不能運輸?shù)綆?，在葉肉細胞中增多，導致葉綠體中淀粉積累，進而會導致類囊體膜結構被破壞。(3)葉片凈光合速率是其光合速率與呼吸速率的差值，可以用單位面積在單位時間內O2釋放量或CO2吸收量來衡量。(4)果實是儲藏器官，屬于“庫”，結合表格數(shù)據(jù)分析，去果處理降低了庫的大小，導致葉片的蔗糖和淀粉積累，進而抑制了光合速率；表格數(shù)據(jù)顯示實驗組的氣孔開放程度減小了(應該是保衛(wèi)細胞中淀粉積累導致的)，使得CO2供應減少，抑制暗反應的進行，進而導致光合速率降低。3．(2022·甘肅高三模擬)研究者以3個品種的馬鈴薯(Q9、NB1、G2)為材料，研究不同光周期處理對馬鈴薯產(chǎn)量的影響。對光周期的控制共設置3組實驗，分別為16h～8h組(長日照，光照16h、黑暗8h)、12h～12h組(中日照，光照12h、黑暗12h)、8h～16h組(短日照，光照8h、黑暗16h)，發(fā)現(xiàn)中日照和短日照處理組有塊莖生成，結果如圖所示，光照處理時光照強度為4μmol·m－2·s－1，溫度為20～27℃。(1)上圖實驗結果表明，平均單株產(chǎn)量受到光周期影響程度相對較低的品種是________；單位時間內平均單株產(chǎn)量增量最高的實驗組和時間段為________________________。(2)進一步實驗表明，馬鈴薯的葉綠素含量大致表現(xiàn)為隨光周期的光照時間減少而降低。請結合上述實驗結果分析，同一品種馬鈴薯的平均單株產(chǎn)量存在差異的可能原因有哪些(至少答出2點)？__________________________________________________________________________(3)若要進一步研究不同CO2濃度對馬鈴薯葉片光合速率的影響，并盡量避免有機物的輸出對實驗結果的影響，應該選擇上述實驗中________________組的植株為實驗材料。對照組葉片遮光處理，10h后檢測到葉片的干物質減少量為Amg；某實驗組10h后檢測到葉片的干物質增加量為Bmg，實驗葉片的面積為Ccm2，則該組的光合速率可以表示為______________________________________________________________________________。(4)馬鈴薯中鉀含量豐富，是人類飲食中鉀的重要來源。研究者通過田間實驗研究不同鉀肥(氯化鉀、硫酸鉀)及二者混合使用對馬鈴薯產(chǎn)量的影響。實驗前，要對土壤進行________測定，各個實驗組之間要保證________是相同的，并與對照組保持無關變量相同且一致。答案(1)Q9中日照組NB1在處理45～60d期間(2)隨光周期的光照時間減少，葉綠素含量降低，吸收和轉化光能減少，光合速率降低；非光照時間不同，呼吸作用的有機物消耗情況不同；不同光周期下有機物的運輸和儲存情況不同等(3)長日照(16h～8h)0.1(A＋B)/Cmg/(h·cm2)(4)鉀含量(肥力)鉀的使用量解析(1)上圖實驗結果表明，Q9品種的平均單株產(chǎn)量受到光周期影響程度相對較低；中日照組NB1在處理45～60d期間單位時間內平均單株產(chǎn)量增量最高。(2)進一步實驗表明，馬鈴薯的葉綠素含量大致表現(xiàn)為隨光周期的光照時間減少而降低。由于葉綠素是光合色素，其在光合作用的光反應過程中起著吸收、傳遞和轉化光能的作用，因此，同一品種馬鈴薯的平均單株產(chǎn)量存在差異的可能原因有隨光周期的光照時間減少，葉綠素含量降低，吸收和轉化光能減少，光合速率降低；同時光照時間減少，呼吸作用的有機物消耗也會增多，因而單株產(chǎn)量會隨著光周期的光照時間減少而降低等。(3)若要進一步研究不同CO2濃度對馬鈴薯葉片光合速率的影響，為了盡量避免有機物的輸出對實驗結果的影響，應該選擇上述實驗中長日照(16h～8h)組的植株為實驗材料，因為該實驗組沒有塊莖生成，避免了有機物的輸出對實驗結果的影響。對照組葉片遮光處理，10h后檢測到葉片的干物質減少量為Amg，此時檢測的是10小時的呼吸消耗；某實驗組10h后檢測到葉片的干物質增加量為Bmg，該值代表的是10小時有機物的增加量，實驗葉片的面積為Ccm2，則該組的光合速率可以表示為(A＋B)÷10÷C＝0.1(A＋B)/C[mg/(h·cm2)]。(4)馬鈴薯中鉀含量豐富，是人類飲食中鉀的重要來源。研究者通過田間實驗研究不同鉀肥(氯化鉀、硫酸鉀)及二者混合使用對馬鈴薯產(chǎn)量的影響。為了排除土壤自身含有的鉀量的干擾，實驗前，要對土壤進行鉀含量(肥力)測定，各個實驗組之間要保證鉀的使用量是相同的，即保持無關變量相同且一致，本實驗的自變量是鉀肥種類的不同，因變量是馬鈴薯產(chǎn)量的變化。4．(2022·新疆高三模擬)CO2是影響植物光合作用的重要因素。不同植物在長期的自然選擇中形成了不同的適應特征。圖1是三種不同類型植物的CO2同化方式示意圖，圖2表示生活在不同地區(qū)的上述三種植物在晴朗夏季的CO2吸收速率日變化曲線。已知玉米葉肉細胞葉綠體中固定CO2的酶對CO2的親和力高于水稻，請回答下列問題：(1)色素提取過程中添加碳酸鈣的目的是____________________，以光合色素的吸光率為縱坐標，以波長為橫坐標，獲得光合色素的吸收光譜。通過對比各組提取液對________(填“紅光”“藍紫光”或“綠光”)的吸光率來比較葉片中的葉綠素含量。(2)圖1水稻、玉米和景天科植物中，最適應炎熱干旱環(huán)境的植物是________，原因是_______________________________________________________________________________。(3)圖2中，10h到12h間，B植物的光合速率下降而C植物繼續(xù)升高，原因是_______________________________________________________________________________。(4)圖2中，在12h時A植物能不能進行光合作用？________。(5)同位素標記法是生物學研究中的一種重要方法，可用此方法研究光合作用中______________________________________________________________________________。答案(1)防止研磨中色素被破壞紅光(2)景天科植物該類植物白天因減少水分的散失而氣孔關閉，但夜晚能吸收CO2，不影響光合作用的進行(3)該時間段溫度較高，B植株部分氣孔關閉，CO2供應不足，而C植株可以利用低濃度的CO2，此時光照強度不斷增強，所以光合速率繼續(xù)升高(4)能(5)氧氣中氧的來源或碳的固定途徑解析(1)色素提取過程中添加碳酸鈣的目的是防止研磨中色素被破壞。葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，因此可以通過對比各組提取液對紅光的吸光率來比較葉片中的葉綠素含量。(2)分析圖1中三種植物可知，景天科植物可以將夜晚吸收的CO2儲存在液泡中，然后白天用于光合作用；炎熱干旱條件下，為減少水分散失，白天植物一般關閉氣孔，所以在炎熱干旱環(huán)境下景天