内容正文:
第二单元 细胞代谢
必修1 分子与细胞
微专题4 气孔与细胞代谢
一 气孔的结构及分布
气孔由两个肾形的保卫细胞(内含叶绿体)构成。气孔一般分布在陆生植物如阳生植物下表皮,浮水植物只在上表皮分布。
二 气孔的作用
气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道,通过气孔扩散的气体有O2、CO2和水蒸气。气孔的运动可以影响光合作用、细胞呼吸及蒸腾作用。
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三 气孔的开闭
植物气孔的开闭运动关键在于保卫细胞吸水膨胀变化。由于保卫细胞的内外壁厚度不一样,当保卫细胞吸水膨胀时,较薄的外壁就会伸长,细胞向内弯曲,于是气孔就张开;当保卫细胞失水时,气孔就关闭了。
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四 调节气孔开闭的因素
1.光
植物气孔一般是按昼夜节律开闭:白天打开气孔进行光合作用,晚上通过关闭气孔来减少水分损失。
2.CO2浓度
低浓度CO2气孔开启。
3.含水量
干旱或蒸腾过强失水多导致气孔关闭。
4.植物激素
细胞分裂素促进气孔开放,而脱落酸却引起气孔关闭。
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(2023·河北第二次联考)如图是气孔结构示意图,植物气孔开闭的调节机制有多种假说:其一是K+进入保卫细胞引起细胞吸水,致使细胞膨胀,气孔开启;其二是植物在光下,保卫细胞进行光合作用导致pH升高,淀粉磷酸化酶促使淀粉转化为单糖,细胞内糖分高,吸收水分,气孔开启,而pH下降时,淀粉磷酸化酶还能促进单糖转化为淀粉。下列叙述合理的是( )
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A.保卫细胞和表皮细胞都含叶绿体,在光照条件下均可将CO2固定为有机物
B.K+进入保卫细胞可能是高温、干旱的环境导致的,保卫细胞皱缩时气孔关闭
C.淀粉磷酸化酶发挥作用的pH是一定的,细胞中糖分高时吸水能力增强
D.两种假说的共同之处是气孔开闭与保卫细胞的吸水与失水有关
答案
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解析 表皮细胞不含叶绿体,保卫细胞含叶绿体,在光照条件下保卫细胞可将CO2固定为有机物,A不符合题意;高温、干旱时气孔关闭,K+进入保卫细胞引起吸水会导致气孔开放,B不符合题意;淀粉磷酸化酶发挥作用的pH不是一定的,pH升高,淀粉磷酸化酶促使淀粉转化为单糖,pH下降,淀粉磷酸化酶还能促进单糖转化为淀粉,C不符合题意。
解析
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很多作物气孔的开闭会体现一些特征:①在炎热夏天的中午,大多数作物的气孔会出现闭合现象;②很多作物的气孔保持昼开夜闭的节律;③有些作物在特定环境中,气孔会出现以数分钟或数十分钟为周期的节律开合现象,被称为“气孔振荡”。请根据材料分析回答下列问题:
(1)炎热夏天的中午,光合作用的________过程受影响,导致光合作用强度下降,这时可以采取__________________________的措施缓解。
答案
暗反应
适时灌溉(或遮阴、降温处理)
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(2)气孔昼开夜闭的节律与胞间CO2浓度有关,推测胞间CO2浓度________(填“升高”或“降低”)是白天气孔打开的原因,阐述导致特征②出现的生理原因有______________________________________________
__________________________________________________________。
(3)研究发现,气孔振荡周期中的闭合与炎热夏天的中午气孔闭合机理一致,推测气孔振荡是植物在____________环境中经过长期进化而产生的适应性机制,其具体的意义是________________________________
______________________________________________。
答案
降低
白天光合作用大于呼吸作用,胞间CO2浓度降低,气孔打开;夜晚只进行呼吸作用胞间CO2浓度升高,气孔关闭
干旱(或缺水)
“闭”能降低蒸腾作用,提高作物抗旱性;“开”能保证CO2的供应,维持较强的光合作用
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(2023·福建厦门模拟)甘薯以收获块根为主,其产量大,适应性强,是我国脱贫攻坚产业推广的一种农作物。干旱胁迫是限制甘薯产量提高的主要因素,研究表明喷外源植物激素可增强甘薯的抗旱性。科研人员以甘薯为材料,探究喷施NAA和6-BA(细胞分裂素类物质)对甘薯抗旱性的影响,实验结果如下表所示。
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二
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处理 净光合速率(mmol·m-2·s-1) 气孔导度(mmol·m-2·s-1) 胞间CO2浓度(μmol·mol-1)
CK 21.67 499.20 288.67
LD 14.18 296.84 182.67
LD+NAA 17.99 369.63 228.11
LD+6-BA 18.43 384.75 237.44
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注:CK表示对照组,LD表示轻度干旱。
回答下列问题:
(1)干旱胁迫下甘薯细胞内的渗透调节物质脯氨酸含量明显升高,其生物学意义是__________________________________________________
_________________。
(2)实验中对CK组的处理是________。
答案
脯氨酸含量升高,可提高细胞内渗透压,增强甘薯在干旱
条件下的吸水能力
正常供水
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(3)干旱胁迫会导致甘薯产量下降,喷施外源激素能缓解这一现象,据表分析其可能的机理是________________________________________
____________________________________________________。根据实验结果可知,喷施________对于缓解干旱对甘薯胁迫的效果更佳。
答案
干旱条件下,喷施外源激素可以提高甘薯叶片
的气孔导度,促进CO2的吸收,进而提高甘薯的净光合速率
6-BA
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R
$$