内容正文:
热点04 上海本士科研特色
目录
1.热点解读:热点命题方向解读、核心考点明晰
2.关联教材:链接教材掌知识、基础打牢应万变
3.命题趋势:明考情知方向、巧预测押热点
3.创新演练:知情境、练突破(30min限时练)
热点解读
1.特色生物学领域
合成生物学领域(如上海科学家在人工合成淀粉方面的突破)可能作为材料题背景,考查考生对酶促反应路径设计与能量转化的理解。
2.长三角的生态保护
长三角生态保护议题可能链接群落演替、生态修复技术(如湿地净化原理),需掌握生态位与物种丰富度关联分析。
关联教材
AI热点
教材章节
核心知识点
细胞的代谢
必修一《分子与细胞》第四章
细胞免疫、体液免疫、免疫引发的疾病
生态系统的保护
选必二《生物与环境》第四章
生物多样性、生物的保护
命题趋势 明考情知方向
1.天然光合作用和人工光合的对比:
应用案例:人工的优势:土地节约:1立方米生物反应器≈5亩玉米地的年淀粉产量。过程可控:避免干旱/病虫害导致的产量波动(标准差降低67%)
2.长三角的治理相关措施:
上海崇明岛实践:生态廊道设计:通过林地-农田-湿地斑块耦合,使迁徙鸟类停歇率提升55%;智慧监测:应用遥感反演技术(NDVI>0.6区域扩大12%)
太湖治理成效:沉水植物恢复:苦草覆盖度从5%增至35%,水体透明度提升至80cm;渔业调控:鲢鳙鱼生物操纵(150尾/ha)使藻类生物量下降60%
创新演练(建议用时:60分钟)
1.莱茵衣藻是一种自养型的单细胞真核生物。它可进行光合作用将太阳能转化为氢能,其光合电子传递和产氢过程如图1所示,PSⅠ、PSⅡ、Cytb6f表示结构。请回答下列问题:
(1)下列关于莱茵衣藻的叙述正确的是 。(多选)
A.莱茵衣藻有蛋白质构成的细胞骨架
B.莱茵衣藻质膜的脂质中含有胆固醇
C.莱茵衣藻有核膜包被的细胞核
D.在有丝分裂前期,其中心体复制并移向细胞两极
(2)据图1分析,Cytb6f、PC在光合作用中的主要作用是 。(单选)
A.传递电子
B.传递H+(质子)
C.传递光合色素
D.传递光能
(3)光反应产物NADPH参与卡尔文循环中的具体环节是 。(编号选填)
①CO2的固定
②C3的还原
③C5的再生
(4)氢酶对氧气极其敏感,当氧分压达到2%时即可迅速失活。下列有关叙述正确的是 。(多选)
A.莱茵衣藻产生的H+与水的光解有关
B.莱茵衣藻细胞中氢酶的失活与光反应有关
C.莱茵衣藻产生氢气的场所是叶绿体基质
D.莱茵衣藻产生的氢气会促进其细胞中有机物的积累
研究人员用TAP培养液和TAP﹣S培养液(缺硫)及优化培养条件,来研究莱因衣藻的光合产氢量,结果如图2所示。
(5)分析图2的实验数据,阐述TAP﹣S培养液对莱茵衣藻产氢的影响: 。
(6)结合图2的实验结果,可推测硫对PSⅡ或Cytb6f的功能的影响为 (促进/抑制/无法判断),从而使类囊体腔中的H+浓度 。(升高/降低/不变)
研究发现:在弱光及黑暗条件下,莱茵衣藻通过无氧呼吸产生的弱酸会进入类囊体腔并解离出氢离子,由于氢离子无法直接穿过类囊体膜导致腔内氢离子不断积累,出现酸化。
(7)在弱光及黑暗条件下,莱茵衣藻进行无氧呼吸的场所为 。
(8)结合题干信息,下列有关类囊体腔酸化的相关叙述正确的是 。(多选)
A.黑暗条件下,莱茵衣藻细胞质基质中PH低于类囊体腔
B.与H+相比,弱酸更易穿过类囊体膜
C.类囊体腔酸化可能有利于莱茵衣藻的光合作用
D.类囊体腔内的酸化程度可能与无氧呼吸产生的弱酸总积累量呈成正相关
2.骨关节炎是因软骨细胞中物质的合成代谢缺乏能量和还原剂导致关节软骨损伤退变。我国研究团队将菠菜类囊体投送至小鼠损伤退变的软骨细胞内,使关节健康状况得到改善,研究过程如图所示。
(1)下列哪些特点使类囊体成为光合作用光反应的理想场所 。(多选)
A.捕光色素
B.ATP合酶
C.内膜有嵴
D.多种蛋白
(2)小鼠软骨细胞内置的类囊体在光刺激下可为软骨细胞提供ATP,同时还产生 。
(3)在内置类囊体的软骨细胞内,能提供ATP的生理过程包括 。(多选)
A.碳反应
B.电子传递
C.糖酵解
D.三羧酸循环
(4)研究人员创新性地采用软骨细胞质膜包裹NTU,其目的是 。(编号选填)
①防止溶酶体降解
②便于胞吞进细胞
③防止巨噬细胞吞噬
④排除膜组成差异的影响
科研人员将CM﹣NTU递送到小鼠损伤退变的软骨细胞后,研究了光照对其的影响,结果如图所示。其中,对照组为正常小鼠,IL﹣1β组为用白介素﹣1β处理过的小鼠(处理后的小鼠软骨细胞线粒体形态和功能退化)。
(5)实验组小鼠与经IL﹣1β处理过的小鼠之间,区别在于 。(单选)
A.年龄是否存在差异
B.是否表现为骨关节炎症
C.软骨细胞内线粒体是否部分退化
D.软骨细胞是否内置了菠菜类囊体
(6)为进一步提高CM﹣NTU在骨关节中效率,还可选择 。(多选)
A.延长光照时间
B.提高环境温度
C.改善光质
D.增加二氧化碳浓度
(7)研究发现过高光强会造成类囊体表面与光合作用有关的关键蛋白D1的降解,导致相关反应下降。为保证治疗效果,科研人员选用离体叶绿体,研究外源物质对D1蛋白的影响,结果见图。据图和所学知识判断,下列合理的是 。(多选)
A.叶绿体可自主表达部分基因
B.使用水杨酸前需确定浓度范围
C.链霉素可抑制ATP和NADPH的合成
D.Ca2+与水杨酸对提高光合速率的效应是拮抗的
(8)在将此技术应用于临床之前,还应关注的问题包括 。(编号选填)
①NTU的使用寿命
②人和鼠生理特征存在差异
③光反应和碳反应的高效连结
④CM﹣NTU对软骨细胞物质代谢的副作用
3.肠上皮细胞吸收入血的铁离子,在血液中由转铁蛋白运输至靶细胞,与靶细胞膜上的转铁蛋白受体(TFR)结合后经一系列过程释放入细胞质被利用或储存(如图)。靶细胞内铁积累过量时,会引起脂质代谢异常,最终导致细胞死亡,这种死亡方式称为“铁死亡”。
(1)图中,铁离子从血液进入靶细胞的方式是 。
(2)根据图,铁离子进入靶细胞的以下过程,正确的排序是 。
①复合物释放Fe3+,Fe3+被金属还原成Fe2+
②铁离子与转铁蛋白结合成二铁转铁蛋白
③pH下降激活铁经二价金属转运蛋白释放入细胞质
④二铁转铁蛋白与靶细胞膜上的TFR结合成复合物
(3)铁离子进入靶细胞的过程,体现了质膜具有的特点或功能有 。(编号选填)
①一定的流动性
②控制物质进出
③参与信息交流
(4)下列①﹣⑦是靶细胞的结构,其中:RNA主要分布于 ;原核细胞也具有的结构有 ;与转铁蛋白受体(TFR)加工、通过囊泡运输至质膜直接有关的是 ;能降解衰老无用的细胞器碎片的是 。
①细胞质膜
②细胞核
③细胞质
④核糖体
⑤内质网
⑥高尔基体
⑦溶酶体
(5)铁过载引起的铁死亡与一系列人类疾病有错综复杂的关系。结合本题信息,下列措施中,可以抑制靶细胞铁死亡发生的有 。(编号选填)
①提高金属还原酶的活性
②提高FPN的活性
③增加TFR的数量
④增加铁蛋白的合成
(FPN是目前已知的哺乳动物中唯一的铁外排膜蛋白)
4.在农业生产中广泛使用的农药吡虫咻(IMD)的残留可对植物造成胁迫。研究人员观察了CK(蒸馏水)处理和IMD处理的黄瓜植株叶肉细胞叶绿体的超微结构(图1),其中基粒片层解体时注:Gt表示类囊体:OG表示嗜钺颗粒:S表示淀粉粒嗜钺颗粒(OG)体积会变大。
(1)结合图1分析,IMD处理后,叶肉细胞的 (叶绿体外膜/叶绿体内膜/类囊体膜)结构受损,直接影响到 (光反应/碳反应)过程,最终导致净光合速率 (上升/下降/不变/无法确定)。
(2)研究表明,IMD处理可导致ROS(如H2O2和O2)的过度积累,引发脂质过氧化,进而引起 。(编号选填)
①细胞膜的流动性改变
②细胞膜的通透性改变
③细胞间信息交流改变
④膜结构稳定性提高
⑤细胞壁的通透性改变
⑥细胞代谢紊乱
褪黑素(Mel)在植物抵御非生物胁迫中起重要作用。为探明外源Mel在植物IMD胁迫中的作用,研究团队选用黄瓜幼苗进行了如图2所示处理,并在处理后的第0、3、6、9和12天检测叶中IMD残留量,得到结果如图3。
(3)根据图3结果分析,MD吸收后可能 。(多选)
A.Mel促进了IMD的降解
B.Mel抑制了IMD的降解
C.Mel促进了IMD的排出
D.Mel阻止了IMD的排出
(4)结合图1和图3推测,外源Mel处理后 。(多选)
A.嗜钺颗粒(OG)数量下降
B.ROS含量下降
C.淀粉粒(S)数量下降
D.修复叶绿体结构损伤
(5)进一步研究发现,外源Mel对IMD胁迫下黄瓜幼苗的缓解作用与图4所示的机理相关。请尝试分析Mel缓解IMD胁迫的具体过程。
5.随着温室效应加剧,全球气候持续变暖,高温胁迫已经成为许多地方粮食生产的严重威胁。如图1为植物光合电子传递链的示意图(其中A表示物质)。光反应中光合电子传递链主要由光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素b6/f复合体和光系统Ⅰ(PSⅠ)等蛋白复合体组成。正常条件下,植物光合作用存在至少2种电子传递途径,即线性电子传递(LEF)和环式电子传递(CEF),高温胁迫下,LEF下调,CEF被激活。
(1)图中光合电子传递链分布在叶绿体的 ;图中含N元素的有 。(编号选填)
①A
②PSⅠ
③PSⅡ
④细胞色素b6/f复合体
(2)下列有关PSⅠ和PSⅡ的叙述,正确的是 。
A.都能吸收利用光能
B.都能光解水
C.都能还原NADP+
D.都能进行电子传递
(3)与正常环境相比,高温胁迫下NADPH和三碳糖的含量变化分别为 。
A.减少;减少
B.增加;增加
C.增加;减少
D.减少;增加
高温胁迫引发LEF下调的主要原因是参与构成PSⅡ系统的核心蛋白D1不足,引发PSⅡ失活。相关机制如图2所示,其中ROS是活性氧,其积累过多会对植物细胞造成伤害。
(4)结合图,下列有关叙述正确的是 。
A.编码D1蛋白的基因位于叶绿体中
B.过程③属于转录水平的调控
C.过程④可能造成D1蛋白肽键的断裂
D.核糖体、内质网、高尔基体参与D1蛋白的合成
研究发现,油菜素内酯(BR,植物激素)可提高植物的高温耐受性。相关信号通路如图3所示,其中DA为高温胁迫响应基因。为进一步明确GK、GS和GE蛋白在该调控过程中的关系,科学家构建了DA基因启动子与荧光素酶(GFP,能够催化荧光素氧化发光)基因连接的表达载体,导入相关细胞,检测荧光强度,得到图4所示结果。其中荧光强弱可反映相关蛋白对DA基因的调控作用。
(5)BR是一种极性小分子,其可通过质膜上的ABCB19蛋白输出细胞,在输出过程中,ATP酶活性显著提高,据此推断,BR的运输方式为 。
A.自由扩散
B.协助扩散
C.主动运输
D.胞吐
(6)已知图2中的CK组导入细胞的表达载体为①和②,GE组导入的载体为 ,GE+GS组导入的载体为 。(编号选填)
①DA基因启动子与GFP基因连接的表达载体
②空载体
③GE基因表达载体
④DA基因表达载体
⑤GS基因表达载体
⑥GK基因表达载体
(7)进一步研究发现,GK基因过表达还可提高CAT(抗氧化酶,可清除ROS)的活性,综合以上信息,阐述BR抵御高温胁迫的可能机制 。
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1.热点解读:热点命题方向解读、核心考点明晰
2.关联教材:链接教材掌知识、基础打牢应万变
3.命题趋势:明考情知方向、巧预测押热点
3.创新演练:知情境、练突破(30min限时练)
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1.特色生物学领域
合成生物学领域(如上海科学家在人工合成淀粉方面的突破)可能作为材料题背景,考查考生对酶促反应路径设计与能量转化的理解。
2.长三角的生态保护
长三角生态保护议题可能链接群落演替、生态修复技术(如湿地净化原理),需掌握生态位与物种丰富度关联分析。
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核心知识点
细胞的代谢
必修一《分子与细胞》第四章
细胞免疫、体液免疫、免疫引发的疾病
生态系统的保护
选必二《生物与环境》第四章
生物多样性、生物的保护
命题趋势 明考情知方向
1.天然光合作用和人工光合的对比:
应用案例:人工的优势:土地节约:1立方米生物反应器≈5亩玉米地的年淀粉产量。过程可控:避免干旱/病虫害导致的产量波动(标准差降低67%)
2.长三角的治理相关措施:
上海崇明岛实践:生态廊道设计:通过林地-农田-湿地斑块耦合,使迁徙鸟类停歇率提升55%;智慧监测:应用遥感反演技术(NDVI>0.6区域扩大12%)
太湖治理成效:沉水植物恢复:苦草覆盖度从5%增至35%,水体透明度提升至80cm;渔业调控:鲢鳙鱼生物操纵(150尾/ha)使藻类生物量下降60%
创新演练(建议用时:60分钟)
1.莱茵衣藻是一种自养型的单细胞真核生物。它可进行光合作用将太阳能转化为氢能,其光合电子传递和产氢过程如图1所示,PSⅠ、PSⅡ、Cytb6f表示结构。请回答下列问题:
(1)下列关于莱茵衣藻的叙述正确的是 。(多选)
A.莱茵衣藻有蛋白质构成的细胞骨架
B.莱茵衣藻质膜的脂质中含有胆固醇
C.莱茵衣藻有核膜包被的细胞核
D.在有丝分裂前期,其中心体复制并移向细胞两极
(2)据图1分析,Cytb6f、PC在光合作用中的主要作用是 。(单选)
A.传递电子
B.传递H+(质子)
C.传递光合色素
D.传递光能
(3)光反应产物NADPH参与卡尔文循环中的具体环节是 。(编号选填)
①CO2的固定
②C3的还原
③C5的再生
(4)氢酶对氧气极其敏感,当氧分压达到2%时即可迅速失活。下列有关叙述正确的是 。(多选)
A.莱茵衣藻产生的H+与水的光解有关
B.莱茵衣藻细胞中氢酶的失活与光反应有关
C.莱茵衣藻产生氢气的场所是叶绿体基质
D.莱茵衣藻产生的氢气会促进其细胞中有机物的积累
研究人员用TAP培养液和TAP﹣S培养液(缺硫)及优化培养条件,来研究莱因衣藻的光合产氢量,结果如图2所示。
(5)分析图2的实验数据,阐述TAP﹣S培养液对莱茵衣藻产氢的影响: 。
(6)结合图2的实验结果,可推测硫对PSⅡ或Cytb6f的功能的影响为 (促进/抑制/无法判断),从而使类囊体腔中的H+浓度 。(升高/降低/不变)
研究发现:在弱光及黑暗条件下,莱茵衣藻通过无氧呼吸产生的弱酸会进入类囊体腔并解离出氢离子,由于氢离子无法直接穿过类囊体膜导致腔内氢离子不断积累,出现酸化。
(7)在弱光及黑暗条件下,莱茵衣藻进行无氧呼吸的场所为 。
(8)结合题干信息,下列有关类囊体腔酸化的相关叙述正确的是 。(多选)
A.黑暗条件下,莱茵衣藻细胞质基质中PH低于类囊体腔
B.与H+相比,弱酸更易穿过类囊体膜
C.类囊体腔酸化可能有利于莱茵衣藻的光合作用
D.类囊体腔内的酸化程度可能与无氧呼吸产生的弱酸总积累量呈成正相关
【解答】解:(1)A、莱茵衣藻属于真核生物,有由蛋白质构成的细胞骨架,A正确;
B、莱茵衣藻更类似于植物细胞,其质膜的脂质中含磷脂分子。而动物细胞细胞膜中才含有胆固醇,B错误;
C、莱茵衣藻是一种自养型的单细胞真核生物,所以有核膜包被的细胞核,C正确;
D、中心体复制发生在分裂间期,D错误。
故选:AC。
(2)据图1分析,Cytb6f可以传递电子给PC,PC传递电子给NADP+,生成NADPH。
故选:A。
(3)NADPH和ATP直接促进的反应过程是②C3物质的还原。
(4)A、莱茵衣藻可以进行光合作用,其光反应阶段中水的光解可以产生H+,A正确;
B、分析题意,氢酶对氧气极其敏感,当氧分压达到2%时即可迅速失活,光合作用的光反应阶段会产生氧气,氧气浓度升高使氢酶失活而不能生成氢气,B正确;
C、由题图可知,类囊体腔内建立了高浓度的H,H+除了来源于水的光解,还来源于Cytb6f的传递,图上方表示叶绿体基质,因此衣藻光合作用产生氢气的场所是叶绿体基质,C正确;
D、莱茵衣藻产生的氢气时会消耗暗反应的原料H+,从而减弱了光合作用速率,抑制其细胞中有机物的积累,D错误。
故选:ABC。
(5)由题图2可知,TAP﹣S培养液对莱困衣藻产氢的影响是持续产氢时间长,产氢量多。
(6)由于H+除了来源于水的光解,还来源于Cytb6f的传递,推测硫可能抑制了PSⅡ或Cytb6f的功能,使类囊体腔中的H+浓度降低,从而使叶绿体基质中的H+浓度降低。
(7)莱茵衣藻为真核生物,无氧呼吸的场所为细胞质基质。
(8)A、在弱光及黑暗条件下莱茵衣藻会逐渐积累H+,导致叶绿体类囊体腔酸化,所以黑暗条件下莱茵衣藻细胞质基质内的pH高于类囊体腔,A错误;
B、弱酸分子可进入类囊体腔,并解离出氢离子,而氢离子无法直接穿过类囊体膜,B正确;
C、根据题图可知类囊体腔酸化时,类囊体中H+浓度较高,H+通过ATP合成酶以协助扩散的运输方式顺浓度运输至叶绿体基质,利用顺浓度梯度运输H+的势能合成ATP,可以促进暗反应的发生,所以类囊体腔酸化可能有利于莱茵衣藻的光合作用,C正确;
D、类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱酸的总积累量呈正相关,即无氧呼吸产生弱酸的总积累量多,进而类囊体腔内的酸化程度高,可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化,D正确。
故选:BCD。
故答案为:
(1)AC
(2)A
(3)②
(4)ABC
(5)TAP﹣S培养液可使莱茵衣藻产氢量增多且产氢的持续时间长
(6)抑制 降低
(7)细胞质基质
(8)BCD
2.骨关节炎是因软骨细胞中物质的合成代谢缺乏能量和还原剂导致关节软骨损伤退变。我国研究团队将菠菜类囊体投送至小鼠损伤退变的软骨细胞内,使关节健康状况得到改善,研究过程如图所示。
(1)下列哪些特点使类囊体成为光合作用光反应的理想场所 。(多选)
A.捕光色素
B.ATP合酶
C.内膜有嵴
D.多种蛋白
(2)小鼠软骨细胞内置的类囊体在光刺激下可为软骨细胞提供ATP,同时还产生 。
(3)在内置类囊体的软骨细胞内,能提供ATP的生理过程包括 。(多选)
A.碳反应
B.电子传递
C.糖酵解
D.三羧酸循环
(4)研究人员创新性地采用软骨细胞质膜包裹NTU,其目的是 。(编号选填)
①防止溶酶体降解
②便于胞吞进细胞
③防止巨噬细胞吞噬
④排除膜组成差异的影响
科研人员将CM﹣NTU递送到小鼠损伤退变的软骨细胞后,研究了光照对其的影响,结果如图所示。其中,对照组为正常小鼠,IL﹣1β组为用白介素﹣1β处理过的小鼠(处理后的小鼠软骨细胞线粒体形态和功能退化)。
(5)实验组小鼠与经IL﹣1β处理过的小鼠之间,区别在于 。(单选)
A.年龄是否存在差异
B.是否表现为骨关节炎症
C.软骨细胞内线粒体是否部分退化
D.软骨细胞是否内置了菠菜类囊体
(6)为进一步提高CM﹣NTU在骨关节中效率,还可选择 。(多选)
A.延长光照时间
B.提高环境温度
C.改善光质
D.增加二氧化碳浓度
(7)研究发现过高光强会造成类囊体表面与光合作用有关的关键蛋白D1的降解,导致相关反应下降。为保证治疗效果,科研人员选用离体叶绿体,研究外源物质对D1蛋白的影响,结果见图。据图和所学知识判断,下列合理的是 。(多选)
A.叶绿体可自主表达部分基因
B.使用水杨酸前需确定浓度范围
C.链霉素可抑制ATP和NADPH的合成
D.Ca2+与水杨酸对提高光合速率的效应是拮抗的
(8)在将此技术应用于临床之前,还应关注的问题包括 。(编号选填)
①NTU的使用寿命
②人和鼠生理特征存在差异
③光反应和碳反应的高效连结
④CM﹣NTU对软骨细胞物质代谢的副作用
【解答】解:(1)在菠菜叶肉细胞内光合色素位于叶绿体类囊体薄膜上,其上还镶嵌有ATP合酶和其他参与光合作用光反应的酶,是光合作用光反应的理想场所。
故选:ABD。
(2)类囊体在光刺激下进行光反应,可为软骨细胞提供能量(ATP),同时还产生NADPH。
(3)在内置类囊体的软骨细胞内(既有叶绿体,又有线粒体),能提供ATP的生理过程包括电子传递(光反应)、糖酵解(呼吸作用第一阶段),糖酵解后得到的丙酮酸参与三羧酸循环过程也能产生ATP,而碳反应消化ATP,A错误,BCD正确。
故选:BCD。
(4)采用软骨细胞膜包裹NTU可防止溶酶体降解、便于胞吞进细胞、防止巨噬细胞吞噬,膜组成相差不大,主要成分均为磷脂双分子层和蛋白质,①②③正确,④错误。
故选:①②③。
(5)经IL﹣1β处理过的小鼠软骨细胞内线粒体形态和功能部分退化,而年龄、骨关节炎症和是否内置了菠菜类囊体属于无关变量,应保持相同且适宜,ABD错误,C正确。
故选:C。
(6)该小鼠中类囊体可进行光反应,影响光反应的因素除了光照强度外,还有光照时间、光质、温度(通过影响酶活性,影响光反应),而二氧化碳浓度直接影响光反应,所以还可选择光照时间、温度、光质进行研究,ABC正确,D错误。
故选:ABC。
(7)A、叶绿体属于半自主细胞器,可自主表达部分基因,A正确;
B、水杨酸属于植物激素,使用水杨酸前需确定浓度范围,B正确;
C、链霉素可抑制PsbA基因的表达,从而抑制D1蛋白的合成,该蛋白含量下降,导致反应能力下降,所以其可能抑制了ATP和NADPH的合成,C正确;
D、Ca2+与水杨酸对提高光合速率的效应均表现为促进,是协同的,D错误。
故选:ABC。
(8)①由图1可知,该实验中发挥作用的主要是NTU,所以应关注其使用寿命,①正确;
②人和鼠之间是有差异的,所以应考虑人和鼠生理特征存在差异,②正确;
③由图可知,该实验不涉及类囊体的转基因,③错误;
④该实验不涉及碳反应,④错误。
故选:①②。
故答案为:
(1)ABD
(2)NADPH
(3)BCD
(4)①②③
(5)C
(6)ABC
(7)ABC
(8)①②
3.肠上皮细胞吸收入血的铁离子,在血液中由转铁蛋白运输至靶细胞,与靶细胞膜上的转铁蛋白受体(TFR)结合后经一系列过程释放入细胞质被利用或储存(如图)。靶细胞内铁积累过量时,会引起脂质代谢异常,最终导致细胞死亡,这种死亡方式称为“铁死亡”。
(1)图中,铁离子从血液进入靶细胞的方式是 。
(2)根据图,铁离子进入靶细胞的以下过程,正确的排序是 。
①复合物释放Fe3+,Fe3+被金属还原成Fe2+
②铁离子与转铁蛋白结合成二铁转铁蛋白
③pH下降激活铁经二价金属转运蛋白释放入细胞质
④二铁转铁蛋白与靶细胞膜上的TFR结合成复合物
(3)铁离子进入靶细胞的过程,体现了质膜具有的特点或功能有 。(编号选填)
①一定的流动性
②控制物质进出
③参与信息交流
(4)下列①﹣⑦是靶细胞的结构,其中:RNA主要分布于 ;原核细胞也具有的结构有 ;与转铁蛋白受体(TFR)加工、通过囊泡运输至质膜直接有关的是 ;能降解衰老无用的细胞器碎片的是 。
①细胞质膜
②细胞核
③细胞质
④核糖体
⑤内质网
⑥高尔基体
⑦溶酶体
(5)铁过载引起的铁死亡与一系列人类疾病有错综复杂的关系。结合本题信息,下列措施中,可以抑制靶细胞铁死亡发生的有 。(编号选填)
①提高金属还原酶的活性
②提高FPN的活性
③增加TFR的数量
④增加铁蛋白的合成
(FPN是目前已知的哺乳动物中唯一的铁外排膜蛋白)
【解答】解:(1)据图可知,铁离子从血液进入靶细胞是逆浓度梯度进行的,方式是主动运输。
(2)根据图,铁离子进入靶细胞的过程,具体顺序为:②铁离子与转铁蛋白结合成二铁转铁蛋白→④二铁转铁蛋白与靶细胞膜上的TFR结合成复合物→①复合物释放Fe3+,Fe3+被金属还原成Fe2+→③pH下降激活铁经二价金属转运蛋白释放入细胞质。
(3)铁离子进入靶细胞的过程,体现了质膜具有一定的流动性,体现其控制物质进出细胞的功能。
故选:①②。
(4)真核生物的RNA主要分布于③细胞质;原核细胞也具有的结构有①细胞质膜、③细胞质和④核糖体;与转铁蛋白受体(TFR)加工、通过囊泡运输至质膜直接有关的是④核糖体(合成蛋白质)、⑤内质网、⑥高尔基体(对蛋白质进行加工);⑦溶酶体能够分解衰老、损伤的细胞器,是细胞的消化车间。
(5)分析题意,铁离子在血液中由转铁蛋白运输至靶细胞,与靶细胞膜上的转铁蛋白受体(TFR)结合后经一系列过程释放入细胞质被利用或储存,靶细胞内铁积累过量时,会引起脂质代谢异常,最终导致细胞死亡,结合(2)可知,可以抑制靶细胞铁死亡发生应该抑制铁的过多转运或储存,故相关途径有①提高金属还原酶的活性、②提高FPN的活性。
故答案为:
(1)主动运输
(2)②④①③
(3)①②
(4)③;①③④;④⑤⑥;⑦
(5)①②
4.在农业生产中广泛使用的农药吡虫咻(IMD)的残留可对植物造成胁迫。研究人员观察了CK(蒸馏水)处理和IMD处理的黄瓜植株叶肉细胞叶绿体的超微结构(图1),其中基粒片层解体时注:Gt表示类囊体:OG表示嗜钺颗粒:S表示淀粉粒嗜钺颗粒(OG)体积会变大。
(1)结合图1分析,IMD处理后,叶肉细胞的 (叶绿体外膜/叶绿体内膜/类囊体膜)结构受损,直接影响到 (光反应/碳反应)过程,最终导致净光合速率 (上升/下降/不变/无法确定)。
(2)研究表明,IMD处理可导致ROS(如H2O2和O2)的过度积累,引发脂质过氧化,进而引起 。(编号选填)
①细胞膜的流动性改变
②细胞膜的通透性改变
③细胞间信息交流改变
④膜结构稳定性提高
⑤细胞壁的通透性改变
⑥细胞代谢紊乱
褪黑素(Mel)在植物抵御非生物胁迫中起重要作用。为探明外源Mel在植物IMD胁迫中的作用,研究团队选用黄瓜幼苗进行了如图2所示处理,并在处理后的第0、3、6、9和12天检测叶中IMD残留量,得到结果如图3。
(3)根据图3结果分析,MD吸收后可能 。(多选)
A.Mel促进了IMD的降解
B.Mel抑制了IMD的降解
C.Mel促进了IMD的排出
D.Mel阻止了IMD的排出
(4)结合图1和图3推测,外源Mel处理后 。(多选)
A.嗜钺颗粒(OG)数量下降
B.ROS含量下降
C.淀粉粒(S)数量下降
D.修复叶绿体结构损伤
(5)进一步研究发现,外源Mel对IMD胁迫下黄瓜幼苗的缓解作用与图4所示的机理相关。请尝试分析Mel缓解IMD胁迫的具体过程。
【解答】解:(1)结合图1分析,相比较于CK组,IMD处理后,叶肉细胞的类囊体膜(Gt)受损,导致光反应过程受影响,产生的ATP和NADPH减少,进而影响暗反应的发生,最终导致净光合速率下降。
(2)IMD处理可导致ROS(如H2O2和O2)的过度积累,引发脂质过氧化,而磷脂分子是构成细胞膜的基本支架,磷脂分子的过氧化,会导致细胞膜的结构改变,因此其流动性、通透性会发生改变,而细胞间信息交流会因为结构的改变而改变,最终使细胞的代谢紊乱。
(3)由图3分析,叶片中的IMD含量都呈现下降趋势,有外源Mel时IMD的下降速度更快,可知Mel促进了IMD的讲解和排出。
(4)结合图1分析可知,IMD处理后,类囊体结构发生改变,可造成ROS含量上升,引起植物氧化损伤,而据图3可知,Mel促进了IMD的降解,因此外源Mel处理后,嗜钺颗粒(OG)数量下降,可以修复叶绿体结构损伤。
故选:ABD。
(5)由于IMD可造成ROS含量上升,引起植物氧化损伤。而Mel可提高解毒酶的活性,催化GSH与IMD结合,形成的轭合物转化成低毒物质并降解,从而降低了IMD含量;同时,Mel还可促进GSH﹣AsA系统对ROS的清除,从而缓解IMD胁迫,这是外源Mel对IMD胁迫下黄瓜幼苗的缓解机理。
故答案为:
(1)类囊体膜;光反应;下降
(2)①②③⑥
(3)AC
(4)ABD
(5)IMD可造成ROS含量上升,引起植物氧化损伤。Mel可提高解毒酶的活性,催化GSH与IMD结合,形成的轭合物转化成低毒物质并降解,降低IMD含量;同时,Mel还可促进GSH﹣AsA系统对ROS的清除,从而缓解IMD胁迫
5.随着温室效应加剧,全球气候持续变暖,高温胁迫已经成为许多地方粮食生产的严重威胁。如图1为植物光合电子传递链的示意图(其中A表示物质)。光反应中光合电子传递链主要由光系统Ⅱ(PSⅡ)、细胞色素b6/f复合体和光系统Ⅰ(PSⅠ)等蛋白复合体组成。正常条件下,植物光合作用存在至少2种电子传递途径,即线性电子传递(LEF)和环式电子传递(CEF),高温胁迫下,LEF下调,CEF被激活。
(1)图中光合电子传递链分布在叶绿体的 ;图中含N元素的有 。(编号选填)
①A
②PSⅠ
③PSⅡ
④细胞色素b6/f复合体
(2)下列有关PSⅠ和PSⅡ的叙述,正确的是 。
A.都能吸收利用光能
B.都能光解水
C.都能还原NADP+
D.都能进行电子传递
(3)与正常环境相比,高温胁迫下NADPH和三碳糖的含量变化分别为 。
A.减少;减少
B.增加;增加
C.增加;减少
D.减少;增加
高温胁迫引发LEF下调的主要原因是参与构成PSⅡ系统的核心蛋白D1不足,引发PSⅡ失活。相关机制如图2所示,其中ROS是活性氧,其积累过多会对植物细胞造成伤害。
(4)结合图,下列有关叙述正确的是 。
A.编码D1蛋白的基因位于叶绿体中
B.过程③属于转录水平的调控
C.过程④可能造成D1蛋白肽键的断裂
D.核糖体、内质网、高尔基体参与D1蛋白的合成
研究发现,油菜素内酯(BR,植物激素)可提高植物的高温耐受性。相关信号通路如图3所示,其中DA为高温胁迫响应基因。为进一步明确GK、GS和GE蛋白在该调控过程中的关系,科学家构建了DA基因启动子与荧光素酶(GFP,能够催化荧光素氧化发光)基因连接的表达载体,导入相关细胞,检测荧光强度,得到图4所示结果。其中荧光强弱可反映相关蛋白对DA基因的调控作用。
(5)BR是一种极性小分子,其可通过质膜上的ABCB19蛋白输出细胞,在输出过程中,ATP酶活性显著提高,据此推断,BR的运输方式为 。
A.自由扩散
B.协助扩散
C.主动运输
D.胞吐
(6)已知图2中的CK组导入细胞的表达载体为①和②,GE组导入的载体为 ,GE+GS组导入的载体为 。(编号选填)
①DA基因启动子与GFP基因连接的表达载体
②空载体
③GE基因表达载体
④DA基因表达载体
⑤GS基因表达载体
⑥GK基因表达载体
(7)进一步研究发现,GK基因过表达还可提高CAT(抗氧化酶,可清除ROS)的活性,综合以上信息,阐述BR抵御高温胁迫的可能机制 。
【解答】解:(1)光系统Ⅰ和光系统Ⅱ指光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物,因此图中所示的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ具体分布在类囊体膜上;①A(磷脂分子)、②(PSⅠ)蛋白复合体、③(PSⅡ)蛋白复合体、④细胞色素b6/f复合体本质是蛋白复合体,都含有N元素,故图中含N元素的有①②③④。
(2)据图可知,PSⅠ和PSⅡ都能吸收利用光能,PSⅡ将水光解成氧气、H+、e﹣,PSⅠ将NADP⁺还原成NADPH,PSⅠ和PSⅡ都能进行电子传递。
故选:AD。
(3)题干“高温胁迫下,LEF下调,CEF被激活”,再结合图示可知,电子传递主要是线性电子传递,高温胁迫下NADPH含量下降,导致暗反应也会降低,故三碳糖含量下降。
故选:A。
(4)A、图示可知,D1蛋白的基因在叶绿体中转录翻译,说明D1蛋白基因再叶绿体中,A正确;
B、过程③属于翻译水平的调控,B错误;
C、过程④表示D1蛋白水解成多条链,该过程可能造成D1蛋白肽键的断裂,C正确;
D、图示可知,D1蛋白的合成在叶绿体中进行,不需要内质网和高尔基体参与,D错误。
故选:AC。
(5)BR是一种极性小分子,其可通过质膜上的ABCB19蛋白输出细胞,在输出过程中,ATP酶活性显著提高,说明运输BR需要转运蛋白和ATP提供能量,则BR的运输方式为主动运输。
故选:C。
(6)已知图2中的CK组导入细胞的表达载体为①DA基因启动子与GFP(荧光素酶)基因连接的表达载体②空载体;GE组(实验组)导入的载体为①DA基因启动子与GFP(荧光素酶)基因连接的表达载体和③GE基因表达载体;GE+GS组(实验组)导入的载体为①DA基因启动子与GFP(荧光素酶)基因连接的表达载体和③GE基因表达载体+⑤GS基因表达载体;GE+GS+GK组(实验组)导入的载体为①DA基因启动子与GFP(荧光素酶)基因连接的表达载体和③GE基因表达载体+⑤GS基因表达载体+⑥GK基因表达载体。
(7)BR抵御高温胁迫的可能机制:高温胁迫环境下,一方面,BR通过诱导GK基因的表达,缓解GS蛋白对GE蛋白的抑制作用,进而使DA基因的表达量升高;另一方面,GK基因的表达量升高,提高了抗氧化酶CAT的活性,加速ROS清除,降低对植物细胞的损伤以及光合作用的影响,提高植物高温耐受性。
故答案为:
(1)类囊体膜 ①②③④
(2)AD
(3)A
(4)AC
(5)C
(6)①③;①③⑤
(7)高温胁迫环境下,一方面,BR通过诱导GK基因的表达,缓解GS蛋白对GE蛋白的抑制作用,进而使DA基因的表达量升高;另一方面,GK基因的表达量升高,提高了抗氧化酶CAT的活性,加速ROS清除,降低对植物细胞的损伤以及光合作用的影响,提高植物高温耐受性
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