内容正文:
的NPQ强度大于野生型,能减少强光
分子。(2)图甲中Rubisco催化的过程
文循环的CO2直接来源于呼吸过程释
对PSⅡ的损伤,但不能修复该损伤,而
②是C),的固定,发生的反应是CO,十
放和苹果酸分解;夜晚其叶肉细胞能
野生型含有H蛋白,能对损伤后的
Cs-
产生ATP的过程是呼吸作用,场所是
PSⅡ进行修复,故不能确定强光照射
酶2C,。该酶活性下降导致C,的
合成减少,C,的还原需要的光反应产
细胞质基质和线粒体。(3)CAM植物
下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。
物NADPH和ATP减少,而光反应产
白天气孔关闭,夜间气孔开放,因此要
(3)据图分析,强光照射下突变体的
物NADPH和ATP的生成不变,所以
设计实验探究蝴蝶兰是不是CAM植
NPQ强度相对值大,而NPQ能将过剩
细胞中两者含量会增加,进而引起光
物,可从密闭容器内测量白天和晚上
的光能耗散,从而使流向光合作用的
能转化率降低,而此时细胞呼吸速率
CO2浓度的变化来判断,将蝴蝶兰培
能量减少:突变体的NPQ强度大,能
可能加快,故与CK组相比,HH组净
养在透明的密闭容器内,置于自然环
够减少强光对PSⅡ的损伤,突变体的
光合速率下降。(3)①利用番茄植株
境中,若白天CO2浓度不变,晚上CO
PSⅡ活性高,能为暗反应提供较多的
进行的三组实验中,实验的自变量是
浓度下降,则为CAM植物;若白天
NADPH和ATP,促进暗反应进行,因
番茄是否用SM处理、培养条件是否为
CO2浓度下降,晚上CO2浓度增大,则
此突变体的暗反应强度高于野生型。
亚高温和高光强,因变量是净光合速
不是CAM植物
追踪集训
率。1组、2组都是未用SM处理、D1
4.(1)光合作用相关酶的数量(或光合色
1.B酶的专一性是指酶能够催化一种
蛋白的合成正常的番茄植株,不同的
素的含量)60
或一类化学反应,Rubisco既能催化C
是1组在适宜温度、适宜光照下培养,
(2)C,→CO2→C,胞间连丝维管束
与CO2反应,完成光合作用,也能催化
2组是在亚高温、高光强下培养,图中
鞘细胞
C:与O2反应,但仍具有专一性,A错
结果显示2组净光合速率下降,说明亚
(3)夏季炎热的中午,植物蒸腾作用过
误:光反应阶段产生的高能电子会激
高温、高光强对光合作用有抑制效应。
快,为避免丧失大量水分,植物气孔开
发形成自由基,损伤叶绿体,光呼吸过
3组用适量的SM(SM可抑制D1蛋白
放程度变小或关闭,吸收的CO,减少
程中叶绿体、线粒体等多种细胞器共
的合成)处理番茄植株,在亚高温、高
玉米能够利用胞间低浓度的CO2进行
同完成消耗O2、生成CO2的生理过
光强(HH)环境下培养,与2组相比,
光合作用(P酶与CO,的亲和力远比
程,从而将光反应中积累的大量NADPH
净光合速率下降更明显,说明亚高温
R酶大)
和ATP通过光呼吸消耗掉,即光呼吸
高光强对番茄植株净光合速率的抑制
解析:(1)图1中光照强度为y时,黄
可以减少NADPH和ATP的积累,防
是因为抑制了D1蛋白的合成,所以通
叶病玉米达到光饱和点,因此限制黄
止自由基的形成,因而能避免叶绿体
过合成新的D1蛋白可以缓解亚高温、
叶病玉米光合作用速率的主要内部因
等被强光破坏,B正确;较强的光呼吸
高光强对光合作用的抑制。②由题干
素是光合作用相关酶的数量或光合色
会消耗较多的光反应产物ATP和
信息可知,D1蛋白是PSⅡ复合物的组
NADPH,使光合作用减弱,因此对于
素的含量。普通玉米(A)的呼吸速率
成部分,对雏持PSⅡ的结构和功能起
光合作用产物的积累是不利的,C错
为1,y强度下净光合速率为8,黄叶病
重要作用,被破坏的D1蛋白被降解,
误;持续强光照时突然停止光照,光合
玉米(B)的呼吸速率为2,y强度下净
随后由新合成的D1蛋白来替换。如
作用会减弱,而光呼吸并未立即停止,
光合速率为4,在白天和晚上各12h的
果抑制DCg蛋白酶的活性,被破坏的
因此C。2释放量先增加,随着光呼吸
情况下,y强度下的A植物比B植物
D1蛋白不能降解,新合成的D1蛋白
的消失,只剩细胞呼吸释放CO,,故CO
积累的有机物多(8-1)×12一(4一
无法替换,从而不能修复PSⅡ的结构
释放量会减少,然后趋于稳定,D错误
2)×12=60单位(以C0,的吸收速率
和功能,在亚高温、高光强下,番茄植
2.(1)类囊体薄膜10
株的光合作用受抑制程度会加剧。
表示)。(2)根据图2可推知:在C1植
(2)Rubisco酶活性下降导致图甲中②
3.(1)叶肉气孔关闭的情况下,CO2浓
物的光合作用中,CO,中的C的转移途
和③的速率下降,NADPH和ATP含
度低,光合速率仍较高
径是CO2→C4→CO2→C→(CH0)。
量增加,进而引起光反应减慢,而此时
(2)苹果酸分解和细胞呼吸(有氧呼
胞间连丝是植物细胞间物质运输和
细胞呼吸速率可能加快
吸)细胞质基质和线粒体
信息传递的通道,由图2可知,玉米的
(3)①2组在亚高温、高光强(HH)环境
(3)将蝴蝶兰培养在透明的密闭容器
C,途径发生在叶肉细胞中,通过胞间
下培养图中结果表明,当用SM处理
内,置于自然环境中,检密闭容器内
连丝进入发生在雏管束鞘细胞中的
抑制D1蛋白合成后,在亚高温、高光
白天和晚上C。,的浓度变化若密闭
C途径,两者共同完成CO2的固定。
强下,3组比2组净光合速率下降得更
容器内白天CO2浓度不变,晚上CO
(3)在夏季炎热的中午,植物蒸腾作用
明显,因此番茄植株通过合成新的D]
浓度下降,则为CAM植物;若白天
过强,为避免丧失大量水分,植物气孔
蛋白以缓解亚高温、高光强对光合作
CO2浓度下降,晚上CO2浓度增大,则
开放程度变小或关闭,从而导致吸收
用的抑制
不是CAM植物
的CO2减少,小麦出现“午休现象”
②Dcg蛋白酶的活性被抑制后不能把
解析:(1)结合图1可知,C1植物叶肉
玉米为C1植物,玉米能够利用胞间低
被破坏的D1蛋白降解,新合成的D1
细胞的叶绿体中有类囊体,没有RuBP
浓度的CO2进行光合作用(P酶与
蛋白无法替换,从而无法修复PSⅡ的
羧化酶,因此可以进行光反应,不能进
CO,的亲和力远比R酶大),因此玉米
结构和功能
行暗反应;C,植物的PEP羧化酶活性
没有“午休现象”。
解析:(1)PSⅡ和PSI是吸收、传递、转
较强,对CO,的亲和力很大,这种酶就
链接高考(三)规范答题一细胞
化光能的光系统,位于类囊体薄膜上,
起一个“二氧化碳系”的作用,把外界
由图甲可以看出,氧气产生在类囊体
代谢的原因分析类解答
CO,“压”进雏管束鞘细胞中去,增加维
薄膜内,进入该细胞的线粒体被利用,
管束鞘细胞的CO2浓度。所以,在炎
链接真题
氧气被利用的过程需要穿过一层类囊
热干旱环境中,叶片关闭气孔以减少
(1)O,和H+ATP和NADPH
体薄膜和两层叶绿体膜,最后进入线
水分的丧失,导致叶片中CO,浓度大
(2)减少缺钾会使叶绿素合成相关
粒体需要穿过线粒体两层膜,一共是
大下降,在这样的环境中,C植物在较
酶的活性降低:缺钾会影响细胞的渗
1十2十2=5层膜,膜的基本支架是磷
低CO2浓度时光合速率高于C植物
透调节,进而影响细胞对Mg、N等的
脂双分子层,所以需要穿过10层磷脂
(2)结合图2可知,CAM植物参与卡尔:
吸收,使叶绿素合成减少
了一2因勾讲与练·高三二轮生物★
-254-
(3)a.分别提取该组织细胞的细胞核
细胞内与光合作用相关的信号传导过
还原;由图可知复合物A~D中,A和
DNA和叶绿体DNAb.根据编码
程,故eATP最可能是作为一种信号分
C能吸收光能,据此推测它们含有光合
Rubisco的两个基因的两端DNA序列
子调节植物的光合作用。(4)①该实
色素。
设计相应引物c.利用提取的DNA
验中实验组的处理方法是用去离子水
3.(1)无水乙醇蓝紫光和红
和设计的引物分别进行PCR扩增并电
配制了适宜浓度的eATP溶液,并用其
(2)下降NADPH和ATP叶绿素
泳e.和已知基因序列进行比较
处理莱豆的叶片,根据实验设计的单
含量下降,光能吸收减少,光反应减
解析:(1)植物光反应过程中水的光解
一变量原则和等量原则可知,对照组
弱;PsbD表达量明显降低,NADPH合
会产生O,和H,H+和NADP+结合
的处理方式为用等量的去离子水处理
成减少;AtpA表达量下降,ATP合成
产生NADPH。该过程中光能转化为
菜豆的叶片,并在相同的条件下培养。
减少气孔开放程度降低,CO2吸收
电能,电能再转化为储存在ATP和
实验结果显示,eATP能提高莱豆叶片
量减少RbcL表达量明显降低,CO2
NADPH中的化学能。(2)长期缺钾导
的净光合速率,同时胞间CO,浓度和
固定酶的量减少
致该植物的叶绿素含量降低,其原因
气孔导度均上升,据此可推测eATP通
(3)探究Cu2O一NPs对小麦叶片与叶
是钾参与酶活性的调节,缺钾会降低
过提高气孔导度,增加了胞间CO2浓
绿素有关的基因的表达量的影响(或
叶绿素合成相关酶的活性;钾参与渗
度,进而加快了暗反应过程对CO,的
探究CuO一NPs对小麦合成叶绿素
透调节,缺钾会影响细胞渗透压,进而
吸收和利用,从而提高了植物的光合
所需要的矿质元素吸收量的影响)
影响细胞对Mg、N等的吸收,而Mg和
速率。②实验表明,eATP可通过调节
解析:(1)采用有机溶剂无水乙醇提取
N是合成叶绿素的原料,因此最终会
气孔导度来调节植物的光合速率,而
小麦幼苗叶片色素,叶绿素主要吸收
影响叶绿素的合成。(3)Rubisco由两
活性氧(ROS)也能促进植物叶肉细胞
蓝紫光和红光,据此可测定色素的含量。
个基因编码,这两个基因及两端的
气孔的开放,活性氧(ROS)的合成需要
(2)据表和图分析,添加Cu2O一NPs
DNA序列已知,因此检测其是否突变
NADPH氧化酶的催化。若NADPH
后净光合速率下降,原因是Cu2O
的基本思路是利用PCR技术扩增突变
氧化酶基因缺失,则活性氧(ROS)无法
NPs处理后,①光反应为暗反应提供
体的相应基因,测序后和已知序列进
合成,无法促进植物叶肉细胞气孔的开
的NADPH和ATP减少,理由是叶绿
行比较。其具体步骤:a.分别提取该组
素含量下降,光能吸收减少,光反应减
放,科研人员用eATP处理NADPH
弱:PsbD表达量明显降低,NADPH合
织细胞的细胞核DNA和叶绿体
氧化酶基因缺失突变体,发现净光合
成减少:AtpA表达量下降,ATP合成
DNA:b.根据编码Rubisco的两个基因
速率与对照组基本一致。综合分析可
减少。②CO,的固定速率下降的原
的两瑞DNA序列设计相应引物;C.利
知:eATP通过调节NADPH氧化酶基
因是气孔开放程度降低,CO,吸收量
用提取的DNA和设计的引物分别进
因的表达,促进活性氧(ROS)的产生,
减少和RbcL表达量明显降低,CO,固
行PCR扩增并电泳;d基因测序:e.和
从而促进植物叶肉细胞气孔的开放,
定酶的量减少。(3)为进一步探究
已知基因序列进行比较。
提高了叶肉细胞的气孔导度,进而实
Cu,O一NPs对小麦叶片叶绿素含量的
考点集训
现光合速率的提高。
影响,可以探究CuO一NPs对小麦叶
1.(1)差速离心法红光和蓝紫光
2.(1)降低叶绿素含量降低,气孔导度
片与叶绿素有关的基因的表达量的影
(2)作为还原剂和提供能量热能
减小
响(或探究CuO一NPs对小麦合成叶
(3)细胞质基质、线粒体eATP与细
(2)不是
DH组的胞间CO2浓度
绿素所需要的矿质元素吸收量的影响)。
胞膜上的DORN1结合后能启动细胞
较高
内与光合作用相关的信号传导过程
(3)不能,缺乏仅有干旱处理的实验组
专题三
细胞的生命历程
(4)①用等量的去离子水处理菜豆的
(4)作为还原剂参与C,还原、为C还
构网络·明联系
叶片eATP能促进气孔的开放,增大
原提供能量A、C
胞间C。,浓度,叶肉细胞吸收更多的
解析:(1)分析表格数据可知,与CK组
①DNA②纺锤体③漂洗④染色
CO,参与暗反应,从而提高植物的光
相比,H组高温胁迫处理会导致光合
⑤稳定⑥含有本物种的全套遗传信息
合速率②eATP通过调节NADPH
速率降低;叶绿素可参与光反应过程,
⑦完整有机体或分化成其他各种细胞
氧化酶基因的表达来促进ROS产生,
二氧化碳可参与暗反应过程,H组的
⑧同源染色体⑨着丝粒⑩均等
从而促进气孔的开放,进而提高光合
叶绿素含量和气孔导度均降低,可能
①变形@原癌基因和抑癌基因发生突
速率
是导致水稻幼苗的光合速率降低的原
变③无限增殖④降低
⑤基因控制
解析:(1)分离细胞器常采用的方法是
因。(2)据表可知,DH组虽然气孔导
的细胞程序性死亡
差速离心法。叶绿体中的叶绿素主要
度比对照组低,但胞间CO,浓度比对
测基础·练能力
吸收红光和蓝紫光。(2)暗反应阶段,
照组高,说明DH组限制光合作用的
NADPH作为还原剂并提供能量参与
因素不是气孔导度。(3)H组与DH
1.×2.×3.√4./5.×
C的还原。由图中可知,强光环境下,
组的自变量为是否有千早处理,据表6.×7×8.X9.√10.√
植物细胞通过“苹果酸一草酰乙酸穿
可知,与H组比较,DH组叶绿素含量
11./12.×13.×14./
梭”途径,将过多的NADPH转移出叶
升高,光合速率升高,可说明在高温条
绿体,并最终通过AOX呼吸途径将其
件下干旱处理可促进叶绿素合成,增
1.通过统计各时期的细胞占细胞总数的
中大部分能量以热能的形式散失,从
强水稻幼苗光合作用,但由于未进行
比例,来估计各个时期占整个细胞周
而有效缓解强光对植物细胞内光系统
单独的干旱处理,故不能得出“干旱促
期的比例
的损伤。(3)据图甲可知,eATP来源
进叶绿素合成,增强水稻幼苗光合作2.是
细胞的全能性是指细胞经分裂和
于iATP,而细胞内的ATP可由细胞
用”的结论。(4)据图可知,物质a是
分化后,仍具有产生完整有机体或分
呼吸产生,细胞呼吸发生的场所是细
NADPH,光合作用过程中,NADPH
化为其他各种细胞的潜能和特性
胞质基质、线粒体。据图判断,eATP
作为活泼的还原剂,可参与暗反应阶
3.老年人头发变白是由于毛囊中的黑色
与细胞膜上的DORN1结合后能启动
段的C还原,同时也提供能量用于C?素细胞衰老,细胞中酪氨酸酶的活性
-255-
参考答案一业链接高考(三)
规范答题
细胞代谢的原因分析类解答
〔链接真题)
真题再现
思路分析
(2024·湖南卷)钾是植物生长发育的
①②链接教材P103光合作用过程图解:水分解为O2和H,
必需元素,主要生理功能包括参与酶
光能转化为电能后再转化为ATP和NADPH中活跃的化
活性调节、渗透调节以及促进光合产
学能
③链接题干“钾是植物生长发育的必需元素”,可推测若长期
物的运输和转化等。研究表明,缺钾
缺钾,则会影响植物的生命活动,进而推测长期缺钾会导致叶
导致某种植物的气孔导度下降,使
绿素含量下降。
CO2通过气孔的阻力增大;Rubisco的
④链接题干“主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节”
羧化酶(催化CO2的固定反应)活性下
且“从叶绿素的合成角度分析”,可推测钾可能影响催化合成
降,最终导致净光合速率下降。回答
叶绿素的酶的活性及钾影响细胞内的渗透压,进而影响对合
下列问题:
成叶绿素的必需元素Mg、N等的吸收。
(1)从物质和能量转化角度分析,叶绿⑤⑥⑦⑧链接题目信息:实验材料为突变体的叶片组织,实验
体的光合作用即在光能驱动下,水分方法为基因测序,实验目的是确定突变位点。因此需要先从
解产生①;光能转化为电能,再转实验材料中获取Rubisco的编码基因,由于Rubisco的编码基
031
化为②中储存的化学能,用于暗
因包括1个核基因和1个叶绿体基因,所以需要提取突变体
反应的过程。
的叶片组织的核DNA和叶绿体DNA,然后根据两个基因两
(2)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量
端的DNA已知序列设计引物进行PCR,对PCR产物进行基
因测序,与移植基因序列对比,从而确定突变位点。
③,从叶绿素的合成角度分析,原
因是④(答出两点即可)。
归纳总结0
原因类试题需要考生从事实出发,利用理性思维对原因进行
(3)现发现该植物群体中有一植株,在
合理推断;该类试题解答常采用“顺流而下”策略进行解题,思
正常供钾条件下,总叶绿素含量正常,
路是先抓住起因(合客观),再利用问题链连环追问,作出合理
但气孔导度等其他光合作用相关指标
的推断(合逻辑)。答案中要包括两个要点:起因和合理的
均与缺钾时相近,推测是Rubisco的编
推断。
码基因发生突变所致。Rubisco由两
抓住
从题干中抓住关键词或重要的操作步骤,由此追问
个基因(包括1个核基因和1个叶绿
起因
其作用或意义
体基因)编码,这两个基因及两端的
连续追问“为什么”“是什么”或“有何作用”,直到
DNA序列已知。拟以该突变体的叶
连环
所得答案与题干所呈现的结果直接关联为止。若
追问
题干中无结果呈现,则追问到出现可观测的明显现
片组织为实验材料,以测序的方式确
象为止
定突变位点。写出关键实验步骤:
作出
a.⑤;b.⑥;c.⑦;d.基
整理追问过程,梳理答题思路。筛选出2~3个答
合理
题关键词,整理出合客观、合逻辑的答案
因测序;e.⑧。
推断
第一部分
专题突破一闭
〔考点集训]
1.(2024·湖南长沙模拟)科研工作者发现植物
(4)为探究eATP对植物光合速率的影响,科
的细胞呼吸除具有与动物细胞相同的途径
研小组用去离子水配制了适宜浓度的eATP
外,还包括另一条由交替氧化酶(AOX)主导
溶液,并用其处理菜豆的叶片。一段时间后,
的途径,AOX呼吸途径有重要的光破坏防御
测定叶片净光合速率和胞间CO2浓度等的变
作用。图甲表示叶肉细胞内的细胞呼吸途径
化,结果如图乙所示。
及AOX呼吸途径的光破坏防御机制。回答
①该实验对照组的处理方式为
下列问题:
细胞外
DORNI(受体)
并在相同的条件下培养。根据实验结果,
细胞质
热能
信号传导
光系统Ⅱ+光系统
eATP能提高菜豆叶片的净光合速率,原因可
乙酸
草酰、NADPH
能是
AOX.
NADH(
乙酸八
NADH NAD
苹果酸
苹果酸尔文循环
三羧酸循环
线粒体
叶绿体
②活性氧(ROS)能促进植物叶肉细胞气孔的
开放,NADPH氧化酶是ROS产生的关键
注:iATP为细胞内ATP,eATP为细胞外ATP。
甲
酶。科研人员用eATP溶液处理NADPH氧
☐胞间C0浓度
化酶基因缺失突变体,发现净光合速率与对
☐气孔导度
☐净光合速率
032
照组基本一致。试推测eATP调节植物光合
对照组
eATP处理组
速率的机制:
乙
(1)若要将叶肉细胞中叶绿体与线粒体等其
2.(2024·河北石家庄模拟)极端高温、干旱等
他细胞器分离,可以采用的方法是
自然灾害的频繁发生,会对水稻种植产生巨
(答1种即可),叶肉细胞中叶绿素主要
大影响。为给水稻种植提供依据,科研人员
吸收
研究了高温、干旱胁迫对水稻幼苗光合特性
(2)暗反应阶段,NADPH的作用是
的影响,将三组生长状态相同的水稻幼苗分
。强光环境下,植物细胞通过“苹
别进行下表所示处理,一周后测定相关指标。
果酸一草酰乙酸穿梭”途径,将过多的NADPH
回答下列问题:
转移出叶绿体,并最终通过AOX呼吸途径将
叶绿素
光合速率
气孔导
胞间CO2
其中大部分能量以
的形式散失,从
处理
含量/(mg·
(mol·
度/(mmol·
浓度/(mol·
而有效缓解强光对植物细胞内光系统的
g)
m2·s1)m2·s1)
mol厂1)
损伤。
CK正常处理
2.15
5.38
0.34
395.32
(3)目前尚未发现在植物细胞的表面或质膜
高温胁
H
0.45
1.78
0.12
362.78
上存在ATP合成酶,eATP可来源于
迫处理
干旱一高
(填场所)产生的iATP。据图判断,
DH温交叉胁
1.83
4.75
0.30
425.65
eATP最可能是作为一种信号分子调节植物
迫处理
的光合作用,理由是
(1)分析表格可知,高温会导致水稻幼苗的光
合速率
(填“升高”“降低”或“不
☑一红团勾讲与练·高三二轮生物★
变”),原因可能是
CuzO-NPs
叶绿素
净光合
气孔开放
胞间CO
(答出2点)。
浓度
含量(mg:
速率(mol·
程度(mol·
浓度(mol
(2)气孔导度
(填“是”或“不是”)限
(mg·L')
g1)
m2.g)
m2·s1)
mol)
0
3.55
6.21
0.13
468
制DH组水稻幼苗光合速率的因素,判断依
10
3.55
3.68
0.03
382
据是
50
3.46
2.23
0.02
383
(3)通过比较H组与DH组的实验结果,能否
100
3.42
1.21
0.01
358
得出“干旱促进叶绿素合成,增强水稻幼苗光
1.2
▣0mg/L☑50mg/L▣100mg/L
合作用”的结论,并解释原因:
1
0.8
0.6
(4)进一步检测发现,高温会使水稻叶绿体中
02
类囊体的数量减少,如图为类囊体薄膜的结
0
蹶口
PsbD
RbcL
AtpA
构及发生在类囊体上的部分生理过程。图中
注:PsbD为NADPH合成有关基因,RbcL为CO
物质a在光合作用中的作用有
固定酶基因,AtpA为ATP合成酶类基因。
(答出2点);复合物A~D中,一定
回答下列问题:
含有光合色素的复合物是
(填字
(1)采用有机溶剂
提取小麦幼苗
母)。
叶片色素。提取液中的叶绿素主要吸收
H
光,据此可测定色素的含量。
NADP++H
ADP+Pi
ATP
(2)据表和图分析,在Cu2O一NPs胁迫下小
光
光
物质a
复合物A
外
麦净光合速率
。
原因是CuO
033
2H+
复合
复合夜合的
NPs处理后,①光反应为暗反应提供的
物B
物
e
D
减少,理由是
+H
H,OO,+2H
(答出3点
注:e表示电子。
即可)。②CO2的固定速率下降的原因是
3.(2024·河北唐山二模)土壤中氧化亚铜纳米
花
颗粒(Cu2O一NPs)可威胁农作物的生态安
全。科研人员研究其对小麦幼苗叶片光合作
(3)为进一步探究CuO一NPs对小麦叶片叶
用的影响,测定相关指标及实验结果如
绿素含量的影响,提出一个科学问题:
表、图。
第一部分
专题突破一闭