内容正文:
细胞代谢
专题二
非选择题审答突破(一) 细胞代谢类
(2025·广东卷,18)我国科学家以不同植物为材料,在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线
(图a);比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异(图b),鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失,并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。
真题悟法
回答下列问题。
(1)图a中,当胞间CO2浓度在900~1 200 μmol·mol-1范围时,红光下光合速率的限制因子是 ,推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是
。
(2)图b中,突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近,推测其原因是 。
(3)归纳上述两个研究内容,总结出光影响植物的两条通路(图c)。通路1中,①吸收的光在叶绿体中最终被转化为 。通路2中吸收光的物质②为 。用箭头完成图c中②所介导的通路,并在箭头旁用“(+)”或
“(-)”标注前后两者间的作用,(+)表示正相关,(-)表示负相关。
(4)根据图c中相关信息,概括出植物利用光的方式: 。
【试题立意】 该题以“不同植物为材料,在不同光质条件下探究光对植物的影响”考查信息获取和逻辑推理能力,落实生物学科素养的科学思维和科学探究。
【必备知识】 该题涉及的教材知识有光照强度、光质、CO2浓度对光合作用的影响;气孔开闭影响蒸腾速率;脱落酸促进气孔关闭;光合色素通过吸收红光和远红光调控基因表达;激素参与细胞的信号转导等。
【思维建模】
(1)
(2)
(3)
【失分提醒】 (1)可能由于对教材中脱落酸的作用记忆不准及对题干复杂信息理解不透彻,造成对光敏色素、PILI5基因、脱落酸信号通路、气孔开放程度之间的相关性确定不准。
(2)由于对“根据图c中相关信息,概括出植物利用光的方式”审题不准,可能造成回答不全面。
【参考答案】 (1)光照强度、光质 蓝光能促进光合作用相关酶的活性(或蓝光被光合色素吸收的效率更高等合理答案)
(2)突变体中PILI5基因功能缺失,阻断了光信号对气孔开放程度的调控,使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异
(3)有机物中的化学能 光敏色素
(4)通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物;通过光敏色素吸收光信号调控基因表达,影响植物生理过程
(2025·广东韶关模拟)研究人员在田间发现一个水稻叶绿素b含量低的突变体,并对突变体和野生型水稻剑叶(水稻叶片的名称)全部展开(剑叶生长的一种状态,是水稻生长的关键时期)后,测定净光合速率(Pn)、NADP+和NADPH含量,结果如图1和图2。回答下列问题。
演练提升
(1)水稻叶绿素b含量低的突变体叶片主要吸收可见光中的
光。
解析:叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b,主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,所以水稻叶绿素b含量低的突变体叶片主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。
红光和蓝紫
(2)据图1分析,突变体和野生型水稻剑叶的净光合速率在全部展开后__
左右达到最大值,在剑叶展开28天内,突变体水稻剑叶的净光合速率明显高于野生型水稻,表明叶绿素b含量降低 剑叶的暗反应。
7
促进
解析:由图1可知,突变体和野生型水稻剑叶的净光合速率曲线在全部展开后7天左右达到最大值。在剑叶展开28天内,突变体水稻剑叶的净光合速率明显高于野生型水稻。净光合速率=总光合速率-呼吸速率,净光合速率高说明光合作用合成的有机物多于呼吸作用消耗的有机物。而光合作用的暗反应是在有关酶的催化下,利用光反应生成的ATP和NADPH,将二氧化碳固定并还原成糖类等有机物的过程。叶绿素b含量降低但净光合速率高,说明暗反应能更有效地利用光反应提供的物质来完成有机物的合成,所以表明叶绿素b含量降低促进剑叶的暗反应。
(3)据图2分析突变体与野生型的NADPH/NADP+,表明同等光照条件下
植株中辅酶Ⅱ较多处于还原态,说明此时光反应与暗反应之间的强度关系(用NADPH表示)是 。NADPH/NADP+的比值实际上是从另一个角度反映了光暗反应之间的平衡,比值越高___________________________________________________
。
突变体
光反应强度大于暗反应强度
说明光反应产生的NADPH相对暗反应消耗的NADPH更多,也就意味着光反应强度相对较大
解析:由题图2可知,突变体的NADPH/NADP+比值较野生型大。NADPH/NADP+比值大,说明NADPH相对较多,也就是辅酶Ⅱ较多处于还原态(NADPH)。所以同等光照条件下突变体植株中辅酶Ⅱ较多处于还原态。光反应产生ATP和NADPH,暗反应消耗ATP和NADPH。当突变体植株中NADPH较多处于还原态(NADPH/NADP+比值大)时,说明光反应产生的NADPH没有被暗反应及时消耗完,即此时光反应强度大于暗反应强度。
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