专题03 植物生理(期中真题汇编,上海专用)高三生物上学期
2026-10-12
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专题03 植物生理
1.(25-26高三上·浦东进才中学·期中)月季性喜温暖、日照充足、空气流通的环境,因其丰富的色彩及多样的花型,具有较高的观赏价值,在我国作为绿化和园艺植物广泛栽培。
(1)月季性喜日照充足,其光合色素主要吸收______光(①红光②蓝光③远红外光)(编号选填)。
(2)夏季中午阳光直射条件下,月季叶片会关闭气孔以减少蒸腾,会因______导致光反应速率降低(选填编号并正确排序)。
①吸收转化光能减少
②CO2吸收和固定减少
③O2释放减少
④供给光反应的ADP、NADP不足
⑤C3还原速率降低
⑥ATP、NADPH消耗减少
“光谱”是变色月季中具有代表性的品种,开花过程中花冠颜色变化较为明显,随着花青素的积累,花冠由淡黄逐渐变深红,花冠细胞中与此有关的过程如图1。
(3)图1①过程中,若有一个tRNA的反密码子为5’-GAA-3’,则其携带的氨基酸为______(密码子:①5’-CUU-3’亮氨酸②5’-UUC-3’苯丙氨酸③5’-GAA-3’谷氨酸④5’-AAG-3’赖氨酸)。此时进行的是______(①转录②翻译③复制)。
(4)关于该月季开花过程花冠由黄变红的机理,下列说法正确的是______(多选)。
A.光是诱发月季花冠变色的信号分子
B.光改变了月季花冠的基因的序列
C.月季花花冠变红过程中,花青素的数量减少
D.月季花变色可能涉及表观遗传调控
(5)综合相关信息可知光在月季的生长发育过程中可作为______参与其生命活动(编号选填)。
①能量来源②物质来源③环境信号
(6)月季切花花枝越长等级越高。不同浓度赤霉素处理后的花枝长度如图2所示,若要进一步探究促进花枝生长的最适浓度,则应该在______浓度范围内配制系列浓度梯度的赤霉素溶液重复实验(单选)。
A.100-300mg/L B.200-400mg/L
C.100-400mg/L D.200-500mg/L
(7)月季中有很多矮化品种,有的是激素合成缺陷型,有的是激素受体缺陷型,现对一矮化月季品种进行检验,结果如图3,则该矮化品种是______型(①激素合成缺陷型②激素受体缺陷型)(编号选填)。由结果可知赤霉素和生长素在促进茎生长方面有______关系。
【答案】(1)①②
(2)②⑥④
(3) ② ②
(4)AD
(5)①③
(6)B
(7) ①
协同
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上,色素吸收、传递和转换光能,并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气,另一部分光能用于合成ATP,暗反应发生场所是叶绿体基质中,首先发生二氧化碳的固定,即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物,三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。
【详解】(1)月季能进行光合作用,其中含有的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素,主要吸收红光和蓝光。
(2)夏季中午阳光直射条件下,月季叶片会关闭气孔,该过程主要影响暗反应中二氧化碳的吸收,即影响②CO2吸收和固定过程,C3含量减少,⑥ATP、NADPH消耗减少,则暗反应产生、提供给光反应的物质④ADP、NADP+不足,进而影响光反应速率。
(3)翻译时以mRNA为模板,以tRNA充当搬运工,tRNA携带氨基酸通过反密码子与mRNA的密码子配对,若有一个tRNA的反密码子为5’-GAA-3’,则对应的mRNA上密码子应为3’-CUU- 5’,即5’-UUC-3’,对应氨基酸是苯丙氨酸 。
(4)分析可知,光作为一种信息分子,经过信号传导过程调控基因的转录,进而翻译出DFR酶和CHS酶,前体物质A、B分别在两种酶的作用下转变为花青素,随着花青素的积累,花冠由淡黄逐渐变深红,花青素含量的变化,可能与表观遗传有关系。故选AD。
(5)①结合图及相关信息可知,光作为一种信息分子,经过信号传导过程调控基因的转录,进而翻译出DFR酶和CHS酶,前体物质A、B分别在两种酶的作用下转变为花青素,随着花青素的积累,花冠由淡黄逐渐变深红。 ②综合上述信息可知,光既可以参与月季光合作用的过程,也可以参与其颜色的转变,在两个过程中光分别作为能量来源和环境信号起作用,故选①③。
(6)据图分析,在实验范围内,赤霉素浓度是300mg/L时,花枝长度最大,故为进一步确定促进花枝生长的最适浓度,应在该浓度两侧缩小浓度范围进一步进行实验,即在200-400mg/L浓度范围内配制一系列浓度梯度的赤霉素溶液重复实验。
(7)据图分析,与不加激素相比,添加生长素及生长素和赤霉素之后,茎伸长量均有所增加,说明该矮化品种是激素合成缺陷型(即添加激素后,激素能与靶细胞表面的特异性受体结合发挥作用);图示结果显示生长素和赤霉素共同作用的效果优于生长素单独作用时,说明两者之间是协同作用。
2.(25-26高三上·青浦高级中学·期中)植物在进化过程中对生物胁迫(如病原微生物侵染和动物取食等)形成了多种防御机制。
(1)生物胁迫会诱导水杨酸合成,水杨酸是植物防御生物胁迫的一种核心激素,通过与其受体结合传递信息,从而增强植物对生物胁迫的抗性。根据以上信息推测,水杨酸作用途径的激活通常会_________植物体的生长发育。
A.促进 B.抑制 C.无影响
水杨酸合成控制因子(SC1)是一种长链非编码RNA,能平衡植物免疫和生长。研究人员用基因敲除术构建SC1突变体,检测不同个体中水杨酸积累量,结果如图1。对野生型植物幼苗开展四组实验,探究细菌感染时SC1积累量的影响,实验处理和结果如图2。
(2)图1结果表明SC1可通过_________水杨酸合成抑制植物免疫。
A.促进 B.抑制
(3)对比图2“1~4”组中______(填写组号)的结果,可说明SC1积累量下降是由于细菌感染加速了SC1的降解;图2中1组、2组的差值大于3组、4组的差值说明细菌感染还可以_________。
(4)N蛋白可激活水杨酸合成酶基因表达,而SC1可招募结合某种蛋白质,抑制N基因表达,为验证这种蛋白质是C蛋白,科研人员将SC1探针与胞内C蛋白、无关蛋白混合并电泳,结果如图3(生物素量越多则条带颜色越深),请在“a”、“b”、“c”处填写符号完善实验设计,“+”、“-”代表是否添加,“+”多少代表添加量。a_________;b________;c_______;
为开发适宜的生物防治手段,研究者以拟南芥为材料,利用植物被昆虫取食后释放的一种气体成分——罗勒烯进行了相关研究。用罗勒烯分别处理野生型植株和水杨酸受体缺失突变体后,进行病菌接种实验,一段时间后检测植株中病菌数量,结果如图4所示。
(5)图4显示,突变体对病菌的抗性_________野生型植株。
A.高于 B.低于
(6)实验结果还表明,罗勒烯能够_________(A.增强/B.减弱)植株对病菌的抗性,且该作用_________(A.必须依赖/B.不必须依赖)于水杨酸。
RP1是一种由RP1基因编码的蛋白质,在植物对生物胁迫的防御中起着重要作用。为探究罗勒烯的作用机制,研究者检测了相应植株中RPI基因的表达量,结果如下图所示。
(7)结合题干信息分析图结果,下列推测合理的是_____。(编号选填)
①RP1蛋白参与植物对病菌的防御应答,其含量的提高能够增强植物的抗病能力
②罗勒烯处理能够立刻引发植物产生全面的防御反应,从而增强植物对生物胁迫的防御应答
③罗勒烯处理能够启动植物对抗病菌的戒备状态,从而增强植物在受到生物胁迫之后的防御应答
(8)用罗勒烯反复处理处于不同生长发育时期的野生型植株,并测定其叶片直径、总生物量、开花时间和种子产量。结果显示,对照组与实验组各项指标没有显著差异。综上所述,罗勒烯适宜直接用于大棚中植物病虫害的防治,理由是________。
【答案】(1)B
(2)B
(3) 3和4 抑制RNA的合成
(4) + + ++
(5)B
(6) A B
(7)①③
(8)在植物遭受生物胁迫之前使用罗勒烯处理,既能增强植物在遭受生物胁迫之后的防御应答反应,又不影响植物在遭受生物胁迫之前的正常生长发育
【分析】由植物体内产生,能从产生部位运送到作用部位,具有调节作用,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物,叫作植物激素。激素调节在植物的生长发育和对环境的适应过程中发挥着重要作用,但是,激素调节只是植物生命活动调节的一部分。植物的生长发育过程,在根本上是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果。光照、温度等环境因子的变化,会引起植物体内产生包括植物激素合成在内的多种变化,进而对基因组的表达进行调节。
【详解】(1)水杨酸通过与细胞膜上的特异性受体结合传递信息,增强植物对生物胁迫的抗性,因此水杨酸作用途径的激活常造成资源更多地分配给防御,这会抑制植物体的生长发育,B正确,AC错误。
故选B。
(2)分析图1,突变体(SC1基因被敲除)的水杨酸积累量比野生型多,说明SC1可抑制水杨酸的合成,即SC1可通过抑制水杨酸的合成减弱对植物免疫相关基因表达的促进作用,抑制植物免疫,B正确,A错误。
故选B。
(3)SC1是一种长链非编码RNA,分析图2,1组和2组没有添加RNA合成抑制剂,SC1正常合成;3组和4组添加了RNA合成抑制剂,SC1的合成被抑制。1组(SC1正常合成,不接种细菌)和2组(SC1正常合成,接种细菌)对比,说明细菌感染会使SC1积累量下降,其原因可能是细菌感染促进了SC1的降解或者抑制了SC1的合成;3组(SC1合成被沉默,不接种细菌)和4组(SC1合成被沉默,接种细菌)对比,说明细菌感染会使SC1积累量下降,其原因是细菌感染加速了SC1的降解。图2中1组、2组的差值大于3组、4组的差值说明细菌感染还可以抑制RNA的合成,进而表现为SC1的积累量下降。
(4)N蛋白可激活水杨酸合成酶基因表达,而SC1可招募并结合某种蛋白质,抑制N基因表达,为验证这种蛋白质是C蛋白,即本实验的目的是验证SC1和C蛋白可以发生特异性结合,实验中所用SC1探针可与SC1结合,因此当探针与SC1结合后也可检测到胞内C蛋白的存在,而无关蛋白不会与SC1结合,据此做出判断,根据图3结果推测,“a”、“b”、“c”处的处理分别为“+”、“+”、“++”。
(5)由图可知,突变体中病菌的含量高于野生型组,故推测突变体对病菌的抗性低于野生型植株,B正确,A错误。
故选B。
(6)根据野生型+罗勒烯+病菌组的病菌数量少于野生型+病菌组,且突变体+罗勒烯+病菌组的病菌数量少于突变体+病菌组可知,罗勒烯能够增强植株对病菌的抗性(即A),且该作用不必依赖于水杨酸(即B)。
(7)分析题图,野生型+罗勒烯+病菌组的病菌数量少于野生型+病菌组,RP1基因的表达量多于野生型+病菌组,说明RP1蛋白参与植物对病菌的防御应答,其含量的提高能够增强植物的抗病能力,①合理;
罗勒烯处理不能立刻引发植物产生全面的防御反应,其通过诱导相关基因的表达来增强植物对生物胁迫的防御应答,②不合理;
结合题图可知,野生型+罗勒烯组的RP1基因的表达量稍微多于野生型组,无明显差别,但是和野生型组与野生型+病菌组的RP1基因的表达量的差值相比,野生型+罗勒烯组与野生型+罗勒烯+病菌组的RP1基因的表达量的差值更大,即罗勒烯处理能够启动植物对抗病菌的戒备状态,从而增强植物在受到生物胁迫之后的防御应答,③合理。
综上所述,①③合理。
(8)在植物遭受生物胁迫之前使用罗勒烯处理,既能增强植物在遭受生物胁迫之后的防御应答反应,又不影响植物在遭受生物胁迫之前的正常生长发育,故罗勒烯适宜直接用于大棚中植物病虫害的防治。
3.(25-26高三上·上海师范大学附属中学闵行分校·期中)光和脱落酸(ABA)对光系统Ⅱ(PSII)的调节
植物光合作用过程吸收的光能一旦超出其自身最大利用能力,就容易使PSII(光合色素与蛋白结合的复合体,可捕光、分解水)受损,致使光合速率降低。
Ⅰ.PSII对不同光照条件的适应性保护机制
研究表明,蛋白质LHCII可通过与PSII结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图)。
(1)在叶绿体中,PSII分布的场所及用于提取其中光合色素的试剂分别为_____。(单选)
A.叶绿体内膜;无水乙醇 B.叶绿体内膜;无菌水
C.类囊体;无水乙醇 D.类囊体;无菌水
(2)结合上图和所学知识判断,强光下,叶片的叶肉细胞中依次发生_____。(编号选填并排序)
①叶绿体聚集在细胞侧面 ②叶绿体聚集在细胞受光面
③细胞质改变环流方向 ④LHCII与PSII结合
⑤LHCII与PSII分离 ⑥分解水产生的和减少
⑦ATP和NADPH的合成量减少 ⑧色素捕获光能减少
Ⅱ.内源性ABA对PSII的影响
研究表明,逆境胁迫下植物体内ABA含量显著变化,诱导新基因表达,有利于其适应环境、增强抗逆性。
(3)有关ABA的说法正确的是_____。(单选)
A.在小麦体内含量很丰富 B.可直接参与PSII有关基因的表达
C.对生命活动的调节具有高效性 D.在合成部位直接发挥作用
(4)下列生理功能可体现脱落酸增强植物抗逆性的有_____。(编号选填)
①促进器官脱落 ②抑制种子萌发 ③促进气孔关闭 ④加快叶片衰老
Ⅲ.探究外源ABA对强光胁迫下小麦叶片PSII的影响
实验方法和步骤如图所示,实验结果见下表。
表
组别
喷液
照光
光合荧光参数()
CK1
水
中等光
0.780a
CK2
?
?
0.404d
ABA1
强光
0.665b
ABA2
强光
0.742a
ABA3
强光
0.542c
备注:光合荧光参数()可以体现PSII反应中心的光能转换效率。
不同小写字母表示不同处理间存在显著差异(p<0.05)。
(5)上表中,CK2组的喷液和光照处理分别为_____,获得的数据应为每组的_____值。
(6)结合上表信息,以下分析正确的是_____。(单选)
A.强光下PSII的光能转换效率增加
B.PSII光能捕获能力与脱落酸浓度呈正相关
C.脱落酸对光能转换效率的调节具有两重性
D.实验组中,的保护效应最好
Ⅳ.探究外源ABA对强光胁迫下小麦叶片氧化损伤的影响
强光下,植物体内等活性氧大量积累,脂质过氧化作用加剧,PSII光能转换效率明显下降。植物体内的SOD等酶类可及时清除过多的活性氧。
(7)结合图a和图b,分析强光胁迫、外源对小麦叶片中活性和含量的影响,阐明ABA保护作用的机制,并为生产实践提出可行的建议。___________________。
【答案】(1)C
(2)③①⑤⑧⑥⑦
(3)C
(4)①②③④
(5) 水、强光 平均
(6)D
(7)i强光照射导致小麦叶片的SOD活性明显下降,叶片H2O2,含量显著增加
ii适宜浓度的ABA处理可使小麦叶片维持较高的SOD活性,H2O2含量有不同程度的下降,且ABA2组保护效果最好
iii在小麦遭受强光胁迫之前,喷施适当浓度的ABA可以维持较高的SOD活性,减少H2O2的积累,减轻强光胁迫导致的氧化损伤
建议:在强光胁迫前,对小麦可以提前喷施适宜浓度的ABA(100mmol/L);中午阳光过强可适当遮阴
【分析】光合作用的光反应阶段(场所是叶绿体的类囊体膜上):水的光解产生NADPH与氧气,以及ATP的形成。光合作用的暗反应阶段(场所是叶绿体的基质中):CO2被C5固定形成C3,C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成有机物。
【详解】(1)PSII(光系统 Ⅱ)参与光反应,光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜,因此 PSII 分布于类囊体。 光合色素不溶于水,易溶于有机溶剂,提取时常用无水乙醇(或丙酮),C符合题意。
故选C。
(2)强光下,为避免光能过剩损伤 PSII,叶肉细胞会通过以下机制保护:③细胞质改变环流方向 →①叶绿体聚集在细胞侧面(减少受光面积)→⑤LHCII 与 PSII 分离(减弱光能捕获)→⑧色素捕获光能减少→⑥分解水产生的和减少→⑦ATP 和 NADPH 合成量减少(避免光能过度转化为化学能)。故排序为③①⑤⑧⑥⑦。
(3)A 、植物激素在体内含量极少,并非 “很丰富”,A错误;
B、ABA 通过诱导基因表达发挥作用,不直接参与基因表达过程,B错误;
C、植物激素对生命活动的调节具有高效性(微量、高效),C正确;
D、ABA 合成部位(如根冠、萎蔫叶片)与作用部位可能不同,需运输后发挥作用,D错误。
故选C。
(4)抗逆性体现为帮助植物适应逆境(如干旱、强光): ①促进器官脱落、②抑制种子萌发(逆境中保存能量,避免萌发后死亡)、 ③促进气孔关闭(减少水分散失,适应干旱)、④加快叶片衰老,与 “抗逆性” 都直接关联。
故选①②③④。
(5)实验设计需遵循对照原则:CK1 为 “水 + 中等光”,CK2 作为强光对照,喷液应为 “水”,光照处理为 “强光”。 生物实验数据通常取平均值以降低偶然误差。
(6)A 、CK2(强光 + 水)的光能转换效率(0.404)低于 CK1(中等光 + 水,0.780),说明强光下 PSII 效率下降,A错误;
B、ABA 组中,ABA2(0.742)效率最高,ABA3(0.542)低于 ABA1(0.665),未呈现 “正相关”,B错误;
C 、“两重性” 需体现低浓度促进、高浓度抑制,但题干未明确 ABA 浓度梯度(仅编号 ABA1-3),无法判断,C错误;
D 、ABA2 组的光能转换效率(0.742)在强光处理组中最高,说明其保护效应最好,D正确。
故选D。
(7)分析强光胁迫的影响: 从图a和图b中观察对照组(CK1和CK2)在强光胁迫下的情况。可以看到在强光照射下,小麦叶片的SOD活性明显下降(图a中CK1的SOD活性相对较高,而强光胁迫下的CK2活性降低),同时叶片中H₂O₂含量显著增加(图b中CK2的H₂O₂含量高于CK1)。这是因为强光下,植物体内活性氧大量积累,脂质过氧化作用加剧,导致SOD活性下降,H₂O₂等活性氧积累。
分析外源ABA的影响: 观察图a和图b中外源ABA处理组(ABA1、ABA2、ABA3)的情况。与仅受强光胁迫的CK2组相比,用适宜浓度的ABA处理可使小麦叶片维持较高的SOD活性(图a中ABA1、ABA2、ABA3组的SOD活性均高于CK2),并且H₂O₂含量有不同程度的下降(图b中ABA1、ABA2、ABA3组的H₂O₂含量均低于CK2)。其中ABA2组的保护效果最好,其SOD活性相对较高且H₂O₂含量相对较低。
阐明ABA保护作用的机制: 综合上述分析,ABA的保护作用机制在于,在小麦遭受强光胁迫之前,喷施适当浓度的ABA可以维持较高的SOD活性,SOD等酶类能够及时清除过多的活性氧,从而减少H₂O₂的积累,减轻强光胁迫导致的氧化损伤。
提出生产实践建议: 基于ABA的保护作用,在生产实践中,一是在强光胁迫前,对小麦可以提前喷施适宜浓度的ABA(如题目中提到的100mmol/L),以提高小麦对强光胁迫的耐受性。二是考虑到强光胁迫会对小麦造成损伤,中午阳光过强时可适当遮阴,减少强光对小麦的直接照射,降低氧化损伤的风险。
4.(25-26高三上·交通大学附属中学·期中)研究发现,在植物细胞内,线粒体膜上有一种A蛋白,它可将ATP从线粒体转运到细胞质基质,为各种代谢活动供能;叶绿体膜上有一种N蛋白,它可将ATP从细胞质基质转运到叶绿体,为代谢活动提供能量。衣原体是一种寄生在真核细胞内的原核生物,在衣原体的细胞膜上也存在着N蛋白,负责将宿主细胞的ATP转运到衣原体细胞内为代谢供能,而蓝细菌则不具有这种N蛋白。
(1)A蛋白和N蛋白的相同点包括 ______。(编号选填)
① 基本单位都是氨基酸
② 都含有元素C、H、O、N
③ 都具有可以与ATP特异性识别的结合位点
④ 植物根、茎、叶细胞中都能检测到这两种蛋白
(2)据图1(a)推测,经A蛋白转运的ATP可以为 ______供能,经N蛋白转运的ATP可以为 ______供能。(编号选填)
①水的光解 ②糖酵解 ③多肽链的合成 ④质膜主动运输 ⑤C3的还原⑥酶的磷酸化 ⑦CO₂的固定 ⑧三羧酸循环 ⑨水的生成 ⑩囊泡运输
图1(a)所示植物的不同部位(X和Y)的净光合速率的日变化曲线,如图2所示。
(3)图2中8:00、10:00和15:20时,X和Y的净光合速率相等,他们的总光合速率的大小关系是 ______(编号选填:①X>Y,②X<Y,③X=Y,④不确定)。X和Y在图示时间段内有机物积累量达到最大的时刻分别是 ______和 ______。
(4)Y部位在11:00 - 13:00净光合速率下降幅度较大,推测其原因是 ______。
A.气孔关闭,碳反应速率下降 B.高温导致A蛋白活性下降
C.气孔关闭,蒸腾作用下降 D.高温导致N蛋白活性下降
科学界普遍认为叶绿体是由蓝细菌进化而来的,但研究证明,蓝细菌不具有N蛋白,无法利用宿主细胞基质中的ATP。结合衣原体膜上具有N蛋白的科学事实,科学家提出了“叶绿体进化假说”,如图1(b)所示。
(5)请推测,衣原体和蓝细菌进入真核细胞的方式是 ______。
A.自由扩散 B.协助扩散 C.胞吞 D.膜融合
(6)蓝细菌与叶绿体具有相似之处:都含有 ______。
A.能够捕获光能的色素 B.能够固定CO₂的相关酶
C.DNA D.双层膜
(7)实验发现,将衣原体和蓝细菌转入宿主细胞后,在宿主细胞基质中会发现二者的DNA片段。据此,并结合图1(b),请阐述 “叶绿体进化假说”。___________。
【答案】(1)①②③
(2) ②③④⑥⑩ ⑤
(3) ④ 18:00 18:00
(4)A
(5)C
(6)ABC
(7)蓝细菌通过胞吞进入真核细胞后,与同样通过胞吞进入的衣原体发生融合;衣原体的 N 蛋白基因整合到蓝细菌的 DNA 中,使融合后的细胞获得利用宿主细胞 ATP 的能力;随后,该融合细胞逐渐进化为叶绿体,既保留了蓝细菌的光合功能(含光合色素、CO₂固定酶等),又具备了利用宿主 ATP 的能力。
【分析】1、光合作用过程分为光反应和暗反应,光反应是水光解产生氧气和还原氢,同时将光能转变成化学能储存在ATP中,暗反应包括二氧化碳固定和三碳化合物还原,二氧化碳固定是二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物,三碳化合物还原是三碳化合物被还原氢和ATP还原形成有机物和五碳化合物。
2、影响光合作用的外因包括二氧化碳浓度、光照、温度、矿质元素、水等,二氧化碳通过影响光合作用的暗反应阶段影响光合作用,光照强度通过影响光反应进而影响光合作用,温度通过影响酶活性而影响光合作用。
【详解】(1)A 蛋白和 N 蛋白均为蛋白质,基本单位是氨基酸(①对),组成元素含 C、H、O、N(②对);二者均能转运 ATP,故有 ATP 特异性结合位点(③对);N 蛋白位于叶绿体膜,根细胞无叶绿体,检测不到 N 蛋白(④错)。
故选①②③。
(2)A 蛋白将线粒体 ATP 转运到细胞质基质,供能过程需在细胞质基质或依赖细胞质基质 ATP 的反应:②糖酵解(细胞质基质)、③多肽链合成(核糖体,需细胞质基质 ATP)、④质膜主动运输(需 ATP)、⑥酶的磷酸化(需 ATP 供能)、⑩囊泡运输(需 ATP)。
N 蛋白将细胞质基质 ATP 转运到叶绿体,仅用于叶绿体暗反应:⑤C3 的还原(暗反应需 ATP);①水的光解(光反应产 ATP,不消耗)、⑦CO₂固定(不消耗 ATP)、⑧三羧酸循环(线粒体中,产 ATP)、⑨水的生成(有氧呼吸第三阶段,产 ATP)均不依赖该途径 ATP。
(3)总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率,X 和 Y 净光合速率相等,但是呼吸速率未知,则不能确定总光合速率的大小关系,故选④。 有机物积累量 = 净光合速率 × 时间,净光合速率为正时光合大于呼吸,积累有机物;18:00 前两者净光合速率均为正,故 18:00 时积累量最大。
(4)A、11:00-13:00 光照强、温度高,植物为减少水分散失会气孔关闭,CO₂吸收减少,碳反应(暗反应)速率下降,净光合速率下降,A 正确;
BD、A 蛋白(线粒体→细胞质基质转运 ATP)、N 蛋白(细胞质基质→叶绿体转运 ATP)活性受高温影响小,且与净光合速率下降无直接关联,B、D 错误;
C、蒸腾作用下降是气孔关闭的结果,不是净光合速率下降的原因,C错误。
故选A。
(5)衣原体和蓝细菌是原核生物,个体较大,无法通过自由扩散(A)、协助扩散(B)跨膜;膜融合(D)是膜结构间的融合,不适用于细胞进入另一细胞;真核细胞通过胞吞摄取大分子或颗粒状物质(如寄生菌),C正确。
故选C。
(6)蓝细菌是原核生物,叶绿体是细胞器,二者共性:均含捕获光能的色素(蓝细菌含叶绿素、藻蓝素,叶绿体含叶绿素、类胡萝卜素);均能进行光合作用,含固定 CO₂的相关酶;均含 DNA(蓝细菌有拟核 DNA,叶绿体有环状 DNA);蓝细菌只有单层细胞膜,叶绿体有双层膜,ABC正确,D错误。
故选ABC。
(7)蓝细菌通过胞吞进入真核细胞后,与同样通过胞吞进入的衣原体发生融合;衣原体的 N 蛋白基因整合到蓝细菌的 DNA 中,使融合后的细胞获得利用宿主细胞 ATP 的能力;随后,该融合细胞逐渐进化为叶绿体,既保留了蓝细菌的光合功能(含光合色素、CO₂固定酶等),又具备了利用宿主 ATP 的能力。
5.(25-26高三上·复兴、控江、松二等六校联考·期中)叶绿体中R酶既能催化CO2固定,也能催化C5与O2反应,CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点;线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸,如图1。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响,研究者以野生型植株W为参照,构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S,实验结果如图2。
(1)图1所示的保卫细胞中,含有核酸的细胞器有_____(不定项选择)。
A.叶绿体 B.线粒体 C.液泡 D.核糖体
(2)R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的______,产物C3在光反应生成的_____参与下合成糖类等有机物(不定项选择)。
A.类囊体 B.基质 C.ATP D.NADPH E.ADP F.光能 G.稳定的化学能
(3)据图1及已学知识分析,保卫细胞线粒体内能产生二氧化碳的过程_____(不定项选择)。
A.卡尔文循环
B.三羧酸循环
C.丙酮酸分解
D.葡萄糖分解
E.三碳糖分解
F.甘氨酸转化为丝氨酸
(4)黑暗条件下,叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程如图3所示。关于该过程,分析正确的是____(多选)。
A.不消耗能量
B.运输速率存在饱和值
C.被转运的ATP均由线粒体产生
D.光照充足时运出的ADP减少
(5)植物保卫细胞吸水,气孔开度增大。由图1、图2可知,相同光照条件下植株S叶片的净光合速率高于植株W,原因是______(多选)。
A.G酶表达量提高,促进甘氨酸转化为丝氨酸,释放二氧化碳用于光合作用
B.G酶表达量提高,促进甘氨酸转化为丝氨酸,释放二氧化碳,叶绿体中R酶与O2结合增强
C.光合作用增强,生成更多的可溶性糖,提高了保卫细胞的细胞液浓度
D.植物保卫细胞吸水,气孔开度增大,二氧化碳吸收加快,碳反应速率加快
(6)保持环境中CO2浓度不变,当O2浓度从21%升高到40%时,植株S的净光合速率_____;相较于植株W,植株S的净光合速率变化幅度_____(不定项选择)。
A.增大 B.减小 C.大 D.小 E.无法判断
(7)若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响,还需补充一个实验组。实验思路及预期结果:_____(不定项选择)。
A.植株W为参照,植株S和G酶表达在所有细胞增加的植株T为实验组
B.植株W为参照,植株S和G酶表达在所有细胞减少的植株T为实验组
C.植株W为参照,植株S和G酶表达仅在保卫细胞减少的植株T为实验组
D.在相同且适宜条件下培养
E.在相同光照强度范围内,测定三组植物的净光合速率随光照强度的变化
F.在不同光照强度范围内,测定三组植物的净光合速率随光照强度的变化
G.植株T净光合速率小于植株W
H.植株S净光合速率大于植株W
【答案】(1)ABD
(2) B CD
(3)BCF
(4)ABD
(5)ACD
(6) B D
(7)CDEGH
【分析】野生型植株W为参照,光合作用的过程(1)光反应阶段:在类囊体的薄膜上进行。光合色素吸收光能的用途,一是将水分解为O2和H+,H+与氧化性辅酶NADP+结合,形成还原型辅酶NADPH。二是在有关酶的催化作用下,提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。(2)暗反应阶段:在叶绿体基质中进行。绿叶吸收的CO2,在特定酶的作用下与C5结合生成C3。C3接受ATP和NADPH提供的能量,并且被NADPH还原,一部分C3转化为糖类,另一部分C3被还原为C5。
【详解】(1)图1所示的保卫细胞中,含有核酸的细胞器有叶绿体、线粒体(含DNA和RNA),核糖体(含RNA)。
故选ABD。
(2)R酶催化CO2固定是暗反应的过程,场所是叶绿体的基质中。
故选B。
产物C3在光反应生成的ATP和NADPH,还需要多种酶的催化,发生还原,生成糖类等。
故选CD。
(3)据图可知,结合题干信息,线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸,同时生成二氧化碳;线粒体中有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水反应生成二氧化碳,即三羧酸循环过程中会产生二氧化碳。故选BCF。
(4)A、顺浓度梯度的运输属于协助扩散,不消耗能量,A正确;
B、载体蛋白的运输速率会受载体数量限制,存在饱和值,B正确;
C、黑暗中ATP除了线粒体产生,细胞质基质的无氧呼吸也可能产生,不是“均由线粒体产生”,C错误;
D、光照充足时,叶绿体自身能产ATP,不需要从外界输入大量ATP,因此运出的ADP(用于合成ATP)会减少,D正确。
故选ABD。
(5)野生型植株W为参照;植株S:G酶表达量仅在保卫细胞中增加。线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸,同时生成二氧化碳。
A、G酶表达量提高,促进甘氨酸转化为丝氨酸,释放二氧化碳用于光合作用,A正确;
B、叶绿体中R酶既能催化CO2固定,也能催化C5与O2反应,CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点,二氧化碳浓度升高,使得叶绿体中R酶与O2结合减弱,B错误;
C、由图可知,二氧化碳浓度增加,光合作用增强,生成更多的可溶性糖,提高了保卫细胞的细胞液浓度,C正确;
D、保卫细胞的细胞液浓度增加,植物保卫细胞吸水,气孔开度增大,二氧化碳吸收加快,碳反应速率加快,D正确。
故选ACD。
(6)保持环境中CO2浓度不变,当O2浓度从21%升高到40%时,叶绿体中R酶与O2结合增强,与CO2结合减弱,使得植株S的净光合速率减少。
故选B。
植株S:G酶表达量仅在保卫细胞中增加。线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸,同时生成二氧化碳增多,因此相较于植株W,植株S的净光合速率变化幅度小。
故选D。
(7)实验目的:需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响。自变量:G酶。因变量:净光合速率。实验思路:植株W为参照,植株S和G酶表达仅在保卫细胞减少的植株T为实验组,在相同且适宜条件下培养,在相同光照强度范围内,测定三组植物的净光合速率随光照强度的变化,植株T净光合速率小于植株W,植株S净光合速率大于植株W。
故选CDEGH。
6.(25-26高三上·延安中学·期中)小麦缺磷会导致植物叶片呈紫红色、植株细小。为了探究磷培养浓度和净光合作用速率之间的关系,研究者在不同磷含量的水培条件下测定小麦叶肉细胞的净光合速率和叶片磷含量,结果如下左图所示,下右图为某一时刻小麦叶肉细胞内光合作用和细胞呼吸的微观代谢图。请据图及所学知识回答相关问题。
(1)小麦进行光合作用产生的三碳糖转为成蔗糖的场所为______(单选)。
A.类囊体膜 B.细胞质基质
C.线粒体基质 D.叶绿体基质
(2)上右图所示字母中,符合磷浓度为2.5mol/L时的气体代谢情况的有________。
(3)小麦水培实验过程中需要控制其它条件相同,包括________(多选)。
A.光照强度 B.磷浓度 C.浓度 D.小麦品种
(4)从图中数据,无法得知______(多选)。
A.磷元素是小麦叶肉细胞合成叶绿素的原料
B.叶片磷含量随环境中浓度的增加逐渐降低
C.随着磷浓度增加,小麦叶肉细胞的净光合速率也在不断上升
D.小麦叶肉细胞净光合速率提高可促进叶片磷含量
在光反应中,每传递两个电子,就将4个从叶绿体基质泵入类囊体腔。每生产1分子NADPH,需要2个电子;每合成1分子ATP,需要4个通过ATP合酶;分解2分子会产生4个电子,会向类囊体腔释放4个。所以,光反应产生ATP与NADPH比例相对固定。
(5)光反应中能量转换发生于______,这一过程将光能转化为______中活跃的化学能。
(6)基于上述信息,理论上光反应产生的ATP:NADPH的比值为______。
理论上要保证碳反应的充分进行,需要的ATP与NADPH比例要比实际中光反应产生的高。研究人员以蓝细菌为研究模型,通过导入三种外源酶(A、B、C酶)基因,在原有的光合作用途径中创建了消耗NADPH的途径,相关指标的检测结果见下表。
组别
导入基因
NADPH含量
(pmol)
ATP含量
(μmol)
固定速率(
细胞干重·)
一
无
193.5
39.28
86
二
A、B
190.83
3.23
85
三
A、B、C
112.83
62.53
119
(7)为保障酶A、B、C在蓝细菌中复制和表达,所用质粒上一定需要有________(编号选填)。
①相应基因的起始密码子②复制起始位点③核糖体相关基因④RNA聚合酶的相关基因
(8)研究人员在组别一的基础上仅导入C基因(已确保基因成功导入及表达),但检测到的结果与组别一无显著差异,请结合上表数据写出一条可能的原因________。
【答案】(1)B
(2)ACDE
(3)ACD
(4)ABCD
(5) 类囊体薄膜 ATP 和 NADPH
(6)3:2
(7)②
(8) C酶以酶A或酶B催化的产物为底物
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上,色素吸收、传递和转换光能,并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气,另一部分光能用于合成ATP,暗反应发生场所是叶绿体基质中,首先发生二氧化碳的固定,即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物,三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。
【详解】(1)光合作用中,暗反应在叶绿体基质产生三碳糖,三碳糖要转运到细胞质基质中才能进一步转化为蔗糖(若在叶绿体基质中会转化为淀粉),B正确,ACD错误。
故选B。
(2)首先看左图,磷浓度为 2.5 mol・L⁻¹ 时,净光合速率大于 0,说明光合作用强度>呼吸作用强度。叶绿体进行光合作用产生 O₂,一部分 O₂进入线粒体(用 C 表示)参与有氧呼吸第三阶段;另一部分 O₂释放到外界(用 A 表示)。呼吸作用产生的 CO₂全部被叶绿体利用(用D表示),同时还需要从外界吸收 CO₂(用 E 表示)进入叶绿体参与暗反应。线粒体产生的 CO₂(用F表示)不会释放到外界,也不会从环境中吸收二氧化碳(用B表示)。所以符合磷浓度为2.5mol/1时的气体代谢情况的有ACDE。
(3)该实验的自变量是磷浓度,其他影响光合作用的因素如光照强度、CO₂浓度,以及实验材料的小麦品种都属于无关变量,需保持相同;磷浓度是自变量,不能控制相同,故选择 ACD。
(4)A、实验中没有任何关于 “叶绿素合成与磷元素关系” 的设计或数据,无法得出磷是合成叶绿素的原料,A符合题意;
B、实验的变量是磷浓度,没有设置不同 CO₂浓度的组,因此无法得知叶片磷含量随 CO₂浓度的变化,B符合题意;
C、从左图数据看,磷浓度从 12.5→2.5→0.5→0.125 mol/L时,净光合速率先上升后下降,故随着磷浓度增加,小麦叶肉细胞的净光合速率也不是不断上升的,C符合题意;
D、图中只呈现了磷含量和净光合速率的数值相关性,但无法确定是 “净光合速率提高促进叶片磷含量”,还是磷含量提高促进净光合速率,或者是其他因果关系,因此无法得知,D符合题意。
故选ABCD
(5)光反应的能量转换(光能→活跃化学能,光能储存在 ATP、NADPH 中)发生在类囊体膜上(类囊体膜是光反应的场所,分布着光合色素、酶等)。
(6)根据题干信息,每生产1分子NADPH,需要2个电子,同时会将2个H⁺从叶绿体基质泵入类囊体腔(因为每传递两个电子,就将2个H⁺泵入类囊体腔),并且分解1分子H2O会产生4个电子,向类囊体腔释放4个H⁺。生产1分子NADPH消耗2个电子,那么分解1分子H2O产生的4个电子可以生产2分子NADPH(4÷2=2)。 分解2分子H2O时,向类囊体腔释放4个H⁺;同时传递4个电子(来自1分子H2O分解)会泵入4个H⁺(每2个电子泵入4个H⁺,4个电子泵入8个H⁺),所以总共产生12个H⁺。每合成1分子ATP需要4个H⁺通过ATP合酶,那么12个H⁺可以合成3分子ATP。 此时产生的NADPH是2分子,ATP是3分子,所以ATP:NADPH的比值为3:2。
(7)质粒要在蓝细菌中复制,需要复制起始位点(②)来启动复制过程。要保证外源酶(A、B、C酶)在蓝细菌中表达(转录 + 翻译),质粒上需要相应的启动子启动基因的转录;需要相应的终止子终止基因的转录,但并没有这样的选项。 蓝细菌自身含有核糖体(不需要质粒提供③核糖体相关基因),也能合成 RNA 聚合酶(不需要质粒提供④RNA 聚合酶的相关基因)。
(8)同组别二相比组别三中多导入了C基因,结果NADPH、ATP的量和二氧化碳的固定速率明显发生变化,但在组别一的基础上仅导入C基因,检测到的结果与组别一无显著差异,说明有可能是C酶以酶A或酶B催化的产物为底物,来发挥作用,没有A、B基因C基因就不能发挥作用。
7.(25-26高三上·位育中学·期中)植物光合作用过程吸收的光能一旦超出其自身最大利用能力,就容易使PSII(光合色素与蛋白结合的复合体,可捕光、分解水)受损,致使光合速率降低。
I.PSII对不同光照条件的适应性保护机制
研究表明,蛋白质LHCII可通过与PSII结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图)。
(1)在叶绿体中,PSII分布的场所及用于提取其中光合色素的试剂分别为_______(单选)。
A.叶绿体内膜;无水乙醇 B.叶绿体内膜;无菌水
C.类囊体;无水乙醇 D.类囊体;无菌水
(2)结合上图和所学知识判断,强光下,叶片的叶肉细胞中依次发生________(编号选填并排序)。
①叶绿体聚集在细胞侧面
②叶绿体聚集在细胞受光面
③细胞质流动方向改变
④细胞质流动方向不变
⑤LHCI与PSII结合
⑥LHCI与PSII分离
⑦分解水产生的H+和O2减少
⑧ATP和NADPH的合成量减少
⑨色素捕获光能减少
(3)据图2和所学知识,下列叙述正确的是_____(多选)。
A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性增强,PSI光复合体对光能的捕获增强
B.PSI光复合体上能量的转化为光能—活跃的化学能—稳定的化学能
C.图2可能是随着光照强度增强,植物光合速率不会持续增大的限制原因之一
D.持续高温可能会导致PSII光复合体结构改变
Ⅱ.探究外源ABA对强光胁迫下小麦叶片PSII的影响
实验方法和步骤如下图所示,实验结果见下表。
组别
喷液
照光
光合荧光参数(Fv/Fm)
CK1
水
中等光
0.780a
CK2
?
?
0.404d
ABA1
50mmol·L-1ABA
强光
0.665b
ABA2
100mmol·L-1ABA
强光
0.742a
ABA3
200mmol·L-1ABA
强光
0.542c
备注:光合荧光参数(Fv/Fm)可以体现PSII反应中心的光能转换效率。不同小写字母表示不同处理间存在显著差异(p<0.05)。
(4)表中,CK2组的喷液和光照处理分别为______、_______。
(5)结合表中信息,以下分析正确的是______(单选)。
A.强光下PSII的光能转换效率增加
B.PSII光能捕获能力与脱落酸浓度呈正相关
C.脱落酸对光能转换效率的调节具有两重性
D.实验组中,100mmol·L-1ABA的保护效应最好
强光下,植物体内等活性氧大量积累,脂质过氧化作用加剧,PSII光能转换效率明显下降。植物体内的SOD等酶类可及时清除过多的活性氧。
(6)结合上述信息及图a、图b,下列选项正确的是______(多选)。
A.与CK1组相比,CK2组SOD活性降低、H2O2含量升高,说明强光胁迫对小麦叶片有损伤作用
B.强光照射导致小麦叶片SOD活性明显下降,叶片H2O2含量显著增加
C.在农业生产上,在小麦遭受强光胁迫之后,喷施适当浓度的ABA可以维持较高的SOD活性,减少H2O2的积累,且ABA2组保护效果最好
D.由实验结果可得出,ABA是通过提高SOD活性进而分解H2O2,从而减轻强光胁迫的氧化损伤
【答案】(1)C
(2)③①⑥⑨⑦⑧
(3)CD
(4) 水 强光
(5)D
(6)ABC
【分析】光合作用的光反应阶段(场所是叶绿体的类囊体膜上):水的光解产生NADPH与氧气,以及ATP的形成。光合作用的暗反应阶段(场所是叶绿体的基质中):CO2被C5固定形成C3,C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成有机物。
【详解】(1)PSII(光系统 Ⅱ)参与光反应,光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜,因此 PSII 分布于类囊体。 光合色素不溶于水,易溶于有机溶剂,提取时常用无水乙醇(或丙酮),C正确,ABD错误。
故选C。
(2)强光下,为避免光能过剩损伤 PSII,叶肉细胞会通过以下机制保护:③细胞质改变环流方向 →①叶绿体聚集在细胞侧面(减少受光面积)→⑥LHCII 与 PSII 分离(减弱光能捕获)→⑨色素捕获光能减少→⑦分解水产生的H+和O2减少→⑧ATP 和 NADPH 合成量减少(避免光能过度转化为化学能),故排序为③①⑥⑨⑦⑧。
(3)A、叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性增强,LHCII与PSII分离增加,PSI光复合体对光能的捕获减弱,A错误;
B、PSI光复合体上发生的是光反应,能量的转化为光能—活跃的化学能,B错误;
C、蛋白质LHCII可通过与PSII结合或分离来增强或减弱对光能的捕获,随着光照强度增强,植物光合速率不会持续增大,C正确;
D、高温会破坏PSⅡ的蛋白结构,D正确。
故选CD。
(4)实验设计需遵循对照原则:CK1 为 “水 + 中等光”,CK2 作为强光对照,喷液应为 “水”,光照处理为 “强光”。
(5)A 、CK2(强光 + 水)的光能转换效率(0.404)低于 CK1(中等光 + 水,0.780),说明强光下 PSII 效率下降,A错误;
B、ABA 组中,ABA2组(0.742)光能转换效率最高,ABA3组ABA 浓度最高(0.542)低于 ABA1组(0.665),未呈现 “正相关”,B错误;
C 、“两重性” 需体现低浓度促进、高浓度抑制,但题干中ABA1-3的光合荧光参数均高于空白对照CK2,说明ABA1-3的ABA均对光能转换效率的调节具有促进作用,C错误;
D 、ABA2 组的光能转换效率(0.742)在强光处理组中最高,说明其保护效应最好,D正确。
故选D。
(6)分析强光胁迫的影响: 从图a和图b中观察对照组(CK1和CK2)在强光胁迫下的情况。可以看到在强光照射下,小麦叶片的SOD活性明显下降(图a中CK1的SOD活性相对较高,而强光胁迫下的CK2活性降低),同时叶片中H₂O₂含量显著增加(图b中CK2的H₂O₂含量高于CK1)。这是因为强光下,植物体内活性氧大量积累,脂质过氧化作用加剧,导致SOD活性下降,H₂O₂等活性氧积累。
分析外源ABA的影响: 观察图a和图b中外源ABA处理组(ABA1、ABA2、ABA3)的情况。与仅受强光胁迫的CK2组相比,用适宜浓度的ABA处理可使小麦叶片维持较高的SOD活性(图a中ABA1、ABA2、ABA3组的SOD活性均高于CK2),并且H₂O₂含量有不同程度的下降(图b中ABA1、ABA2、ABA3组的H₂O₂含量均低于CK2)。其中ABA2组的保护效果最好,其SOD活性相对较高且H₂O₂含量相对较低。
A、由图a、图b分析,与CK1组相比,CK2组SOD活性降低、H2O2含量升高,说明强光胁迫对小麦叶片有损伤作用,A正确;
B、由图a、图b分析,与CK1组相比,CK2组SOD活性降低、H2O2含量升高,说明强光下,植物体内活性氧大量积累,脂质过氧化作用加剧,导致SOD活性下降,H2O2等活性氧积累,B正确;
C、在小麦遭受强光胁迫之后,喷施适当浓度的ABA可以维持较高的SOD活性,SOD等酶类能够及时清除过多的活性氧,从而减少H2O2的积累,减轻强光胁迫导致的氧化损伤,且ABA2组保护效果最好,C正确;
D、用适宜浓度的ABA处理可使小麦叶片维持较高的SOD活性,SOD等酶类能够及时清除过多的活性氧,ABA通过提高SOD活性促进H2O2分解,而不是ABA是通过提高SOD活性进而分解H2O2,D错误。
故选ABC。
8.(25-26高三上·风华中学·期中)近年来,盐碱地光伏产业发展迅速,为“双碳”目标的实现提供了重要支撑,各地在光伏板间隙种植农作物,以积极探索“农光互补”模式,耐盐能力较强的油葵(油用向日葵)成了“香饽饽”。图为探究不同遮荫处理对油葵生理指标的影响结果。
注:CK为无遮荫处理,S30、S60、S90分别为30%、60%、90%遮荫处理;羧化酶是固定过程中的关键酶:柱形图上方的不同字母表示数据间差异显著。
(1)油葵中叶绿素a含量的测定方法是______。
A.层析法 B.显微计数法 C.分光光度法 D.颜色反应
(2)结合图和已学知识分析,以下有利于油葵应对遮荫环境的是______。
A.施用氮肥可能会增加油葵的蛋白质含量
B.遮荫后的油葵更粗壮,更有利于光合作用的进行
C.叶绿素a含量均显著增加,以提高光能的转化效率
D.羧化酶的活性显著增强,光合作用碳反应显著增强,以产生更多的有机物
对不同处理组油葵各器官生物量积累量和各器官生物量比进行分析,结果如图所示。
(3)结合图和已学知识分析,下列说法不正确的是______。
A.油葵籽粒中含量最多的物质是脂肪
B.比较四组籽粒,S60组的生物量积累量最高
C.遮荫后改变了油葵各器官的生物量的分配方向
D.处理组与对照组相比,各器官生物量积累均显著下降
(4)油葵种子在萌发过程中,其有机物总量______(增加减少),有机物种类______(增加/减少)。为促进油葵种子萌发、生长,可以施用______。(编号选填)
①生长素 ②细胞分裂素 ③赤霉素 ④乙烯 ⑤脱落酸
(5)油葵育种过程中会涉及到很多技术方法,找出以下技术方法所对应的主要原理并进行连线______。盐碱地的油葵很容易受到棉铃虫侵袭,为快速获得抗虫油葵新品种并实现大规模种植,请选择相应技术方法并排序:______。(编号选填)
【答案】(1)C
(2)CD
(3)AB
(4) 减少 增加 ①②③
(5) ④⑤①
【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段,光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程,该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP中;暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原,二氧化碳固定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程,三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的还原氢和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。影响光合作用的环境因素包括:光照强度、温度、二氧化碳浓度、含水量以及矿质元素的含量等。
【详解】(1)由于叶绿素a能吸收特定波长的光线,因此可以用特定波长的光照射叶绿素a,油葵中叶绿素a含量的测定方法是分光光度法,故选C。
(2)A、施用氮肥土壤中N元素含量升高,可能会增加油葵的蛋白质含量,但遮荫以后光合作用的光照不足,蛋白质含量不会显著提高影响光合作用,A错误;
B、根据图示,遮荫以后茎粗逐渐下降,B错误;
C、根据图示,叶绿素a含量在30%、60%遮荫处理组升高,可能在补偿光照不足对光合作用的影响,以提高对光能的转化效率,C正确;
D、根据图示,30%、60%、90%遮荫处理的程度升高,羧化酶的活性升高,使光合作用的碳反应中酶对二氧化碳的固定能力增强,进而产生更多的有机物,D正确。
故选CD。
(3)A、根据题意,油葵为油料作物,但生物细胞鲜重含量最多的物质是水,因此油葵籽粒中含量最多的物质是水,A错误;
B、根据图示,CK组的生物量积累最高,B错误;
C、根据图示,遮荫后S30、S60、S90组油葵各器官的生物量比例与CK组相比各不相同,C正确;
D、根据图示,处理组与对照组相比,遮荫后S30、S60、S90组油葵各器官生物量积累均显著下降,D正确。
故选AB。
(4)油葵种子在萌发过程中,由于没有叶片进行光合作用,因此只能消耗种子中储存的有机物,因此油葵种子在萌发过程中,其有机物总量在减少,但由于萌发过程中新陈代谢增加,因此需要各种酶,所以有机物种类会增加,油葵种子的萌发、生长需要细胞的生长和分裂,为促进油葵种子萌发、生长,可以施用生长素、细胞分裂素、赤霉素,因此为促进油葵种子萌发、生长,可以施用①②③。
(5)植物组织培养过程中植物细胞会发育成为完整的植株,因此原理是植物细胞的全能性;紫外线照射作为物理辐射,可以引起基因突变;单倍体育种时,离体的花粉通过植物组织培养,再通过秋水仙素使得染色体数目加倍,得到纯合子的个体,因此原理是染色体的变异;基因工程是将其他生物的基因重组到某种生物上,原理是基因重组;筛选出具有优良性状的个体,因此其原理人工选择;盐碱地的油葵很容易受到棉铃虫侵袭,为快速获得抗虫油葵新品种并实现大规模种植,应先通过基因工程将抗虫基因重组到棉花细胞内,再检测目的的基因的表达,筛选出目的基因转入并能成功表达的个体,再通过植物组织培养获得更多的能抗虫的棉花个体,即④⑤①。
9.(25-26高三上·复旦大学附属中学·期中)幼年绿叶海蛞蝓以滨海无隔藻为食,通过刺穿藻类的细胞壁进而吸食消化原生质体,但完整的叶绿体被保留并储存在小肠上皮细胞中,使其在没有进食的情况下也可以长时间存活,这一现象称为“盗食”,如图所示。
(1)通过吸食,绿叶海蛞蝓获得的能源物质有______。
A.无机盐 B.氨基酸 C.脂肪 D.葡萄糖
(2)叶绿体可运输至小肠上皮细胞中储存,与之相关的结构有______。
A.转运蛋白 B.受体
C.磷脂双分子层 D.细胞骨架
(3)在光照条件下,海蛞蝓体内可以发生的能量转化有______。
A.稳定化学能→活跃化学能
B.活跃化学能→稳定化学能
C.光能→活跃化学能
D.稳定化学能→光能
研究者设计实验,评估自然条件下绿叶海蛞蝓体内叶绿体的活力变化。
(4)完善表格中的实验设计。(编号选填)
组别
对照组
实验组1
实验组2
选材
______
饥饿30天绿叶海蛞蝓+海水
饥饿120天绿叶海蛞蝓+海水
检测指标
______
①未饥饿处理的绿叶海蛞蝓
②海水
③光照下氧气变化率
④黑暗下氧气变化率
绿叶海蛞蝓在没有进食条件下可以存活3个月之久,且叶绿体结构无明显变化。对此,科学家们提出了几种假设:
假设一:叶绿体被绿叶海蛞蝓盗食后,可自主更新其结构功能成分;
假设二:绿叶海蛞蝓为叶绿体功能的维持提供了必需的蛋白质;
假设三:滨海无隔藻的核基因转移至绿叶海蛞蝓体内。
基于前人以及后续研究,研究者收集到以下结果:①叶绿体正常活动需要1000~5000种蛋白质;②无隔藻叶绿体中的基因只能编码139个蛋白质;③绿叶海蛞蝓的基因组上未发现光合作用相关基因;④正常情况下叶绿体的寿命为一周左右。
(5)对上述假设的合理性做出评价。
假设
合理打“√”,不合理打“×”
假设一
______
假设二
______
假设三
______
【答案】(1)BCD
(2)BCD
(3)ABC
(4) ①② ③④
(5) × × ×
【分析】无机盐和水不能供能,最主要的能源物质是糖类,蛋白质和脂肪也能功能,脂肪是优良的储能物质。物质的运输包括被动和主动运输,对于大分子或者颗粒性物质,则通过胞吞或胞吐完成。光合作用的能量转变光能→ATP活跃的化学能→有机物中稳定的化学能,叶绿体具有两层膜的细胞器,并且是半自主细胞器,里面的DNA可以转录翻译合成蛋白质,同时核基因也控制叶绿体内的部分蛋白质的合成。
【详解】(1)A、无机盐属于无机物,不能提供能量,A错误;
B、氨基酸是蛋白质的基本单位,蛋白质可作为能源物质(供能是其次要功能),属于能源物质,B正确;
C、脂肪是主要的储能物质,属于能源物质,C正确;
D、葡萄糖是细胞生命活动的主要能源物质,属于能源物质,D正确。
故选BCD。
(2)A、转运蛋白主要参与小分子物质的跨膜运输,叶绿体是大分子结构,不依赖转运蛋白,A错误;
B、受体可识别并结合特定物质(如运输叶绿体的载体或信号分子),参与运输的启动,B正确;
C、磷脂双分子层是细胞膜的基本骨架,叶绿体进入细胞需通过细胞膜的磷脂双分子层(如胞吞过程),C正确;
D、细胞骨架(由蛋白质纤维组成)可参与细胞内物质的运输和细胞器的运动,支撑叶绿体的运输,D正确。
故选BCD。
(3)A、细胞呼吸过程中,有机物(稳定化学能)分解为ATP(活跃化学能),实现 “稳定化学能→活跃化学能”,A正确;
B、光合作用暗反应中,ATP(活跃化学能)转化为有机物的稳定化学能,实现 “活跃化学能→稳定化学能”,B正确;
C、光合作用光反应中,光能转化为ATP的活跃化学能,实现 “光能→活跃化学能”,C正确;
D、“稳定化学能→光能”一般发生在发光生物(如萤火虫),海蛞蝓无此过程,D错误
故选ABC。
(4)对照组选材需选择①未饥饿的绿叶海蛞蝓并加入②海水,与实验组形成空白对照,排除饥饿外的其他变量影响;为了评估自然条件下绿叶海蛞蝓体内叶绿体的活力变化,检测指标应为③光照下氧气变化率(净光合速率指标)和④黑暗下氧气变化率(呼吸速率指标),两项相加即为总光合指标,可评估自然条件下绿叶海蛞蝓体内叶绿体的活力。
(5)叶绿体自身基因仅能编码139个蛋白质,远不足正常活动所需的1000~5000种,无法自主更新结构功能成分,假设一错误;
正常情况下叶绿体的寿命为一周左右,即使绿叶海蛞蝓为叶绿体功能的维持提供了必需的蛋白质,也不能活3个月,假设二错误;
绿叶海蛞蝓基因组上未发现光合作用相关基因,说明滨海无隔藻的核基因未转移至其体内,假设三错误10.(25-26高三上·七宝中学·期中)茉莉酸(JA)是植物响应伤口和食草动物攻击的关键激素。研究人员损伤拟南芥第8片叶子后,不同叶片上JA信号标志物(JAZ10)表达量和损伤激活的表面电位(WASP)强度如图所示。
(1)图中损伤第8片叶子后,WASP最先传递到第_________片叶子。(选填图中数字)
(2)由图推测,JA_________(A.促进/B.抑制)植物产生毒性化合物或挥发物,阻止食草动物啃食。(内容选填)
(3)茉莉酸会强烈抑制植物生长,与其有拮抗作用的物质有_________。(编号选填)
①生长素②赤霉素③细胞分裂素④脱落酸⑤乙烯⑥苯乙酸⑦乙烯利
(4)与动物神经元产生动作电位类似,损伤激活的表面电位的产生可能由_________进入细胞引起。(单选)
A. B. C. D.
(5)研究人员构建了JA响应基因的转基因拟南芥,可以通过色素沉积显示JA信号的位置。如图A、B所示。
研究人员给予叶片电刺激,模拟WASP产生。请在图C、D中画出JA信号的位置。
研究人员进一步发现,谷氨酸受体对JAZ10的表达有影响,部分结果如图所示。
(6)据图推测,在拟南芥叶片上添加谷氨酸,该叶片_________(A.是,B.否)会产生损伤激活的表面电位。(内容选填)
(7)结合以上信息及所学知识,分析拟南芥响应伤口和食草动物攻击的机制。
【答案】10.
(1)13
(2) A
(3) ①②③⑥
(4) B
(5)
(6) A
(7) 拟南芥受到伤口或食草动物攻击(损伤)后,首先会产生损伤激活的表面电位(WASP),该电位会通过植物体内的信号传导途径进行传递(如最先传递到第13片叶);电刺激可模拟WASP的产生,而谷氨酸受体参与了这一电位引发的JA信号通路调控;WASP的传递会诱导茉莉酸(JA)信号通路激活,使JA信号标志物(JAZ10)表达量上升;JA进而促进植物产生毒性化合物或挥发物,以此阻止食草动物啃食,同时JA会抑制植物生长,与生长素、赤霉素等促生长激素形成拮抗作用,让植物将资源优先分配到防御反应中。
【分析】植物激素是指在植物体内一定部位产生,并从产生部位运输到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。在植物的生长发育和适应环境变化的过程中,各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种激素相互作用共同调节。
【详解】(1)据题干信息可知,从WASP的图示中能看到,WASP(损伤激活的表面电位)强度以颜色深浅表示,叶片13颜色最深(强度最高),且叶片发育顺序中13并非紧邻损伤部位(8号),但信号强度最高,说明WASP最先传递到13号叶片(颜色最深代表信号最早/最强)。
(2)JA是植物响应伤口和食草动物攻击的关键激素,结合题意可推测,JA会促进植物产生毒性化合物或挥发物,以此阻止食草动物啃食。
(3)茉莉酸抑制植物生长,与之拮抗的是促进植物生长的激素。①生长素、②赤霉素、③细胞分裂素、⑥苯乙酸(生长素类似物,促进生长)均为促进生长的物质;④脱落酸、⑤乙烯、⑦乙烯利(乙烯类似物)则抑制生长或促进衰老脱落,与茉莉酸作用协同,故选①②③⑥。
(4)动物神经元产生动作电位主要由Na+内流引起,但植物损伤激活的表面电位产生常与Ca2+内流相关;Cu2+、Cl-、I-并非该过程的关键离子,故选B。
(5)据题干信息可知,无电刺激时没有JA信号,叶片及叶柄的整个区域无色素沉积(保持空白),与不损伤组(图A)的表现一致;电刺激后在刺激部位及叶片对应区域出现JA信号的色素沉积,在电刺激的叶柄箭头位置,以及叶片的主体区域出现明显的色素沉积,与损伤组(图B)的表现一致。可用下图表示:
(6)谷氨酸受体基因缺失的拟南芥在有电流时,JAZ10的表达量显著低于野生型,说明谷氨酸受体参与了电刺激(模拟WASP)引发的JA信号通路,因此添加谷氨酸会促使叶片产生损伤激活的表面电位(WASP)。
(7)结合题干信息和所学知识,综合分析拟南芥响应伤口和食草动物攻击的机制可能是:拟南芥受到伤口或食草动物攻击(损伤)后,首先会产生损伤激活的表面电位(WASP),该电位会通过植物体内的信号传导途径进行传递(如最先传递到第13片叶);电刺激可模拟WASP的产生,而谷氨酸受体参与了这一电位引发的JA信号通路调控;WASP的传递会诱导茉莉酸(JA)信号通路激活,使JA信号标志物(JAZ10)表达量上升;JA进而促进植物产生毒性化合物或挥发物,以此阻止食草动物啃食,同时JA会抑制植物生长,与生长素、赤霉素等促生长激素形成拮抗作用,让植物将资源优先分配到防御反应中。
11.(25-26高三上·东昌中学·期中)家蚕是一种以桑叶为食的经济昆虫,桑树为其提供了营养来源。增强桑树对盐渍化逆境胁迫的耐受性是当前的研究热点,采用丛枝菌根真菌(AMF)与桑树共生(菌根化桑树)以增强其耐盐性被认为是一种绿色高效的策略。科研人员设计了相关实验,探究菌根化桑树对盐胁迫的响应,每组均栽培120株生理特征相似的桑树幼苗,具体分组如表所示。
组别
处理
1-1
0mmol/LNaCl、不接种AMF
1-2
0mmol/LNaCl、接种AMF
2-1
100mmol/LNaCl、不接种AMF
2-2
△
3-1
200mmol/LNaCl、不接种AMF
3-2
200mmol/LNaCl、接种AMF
(1)关于丛枝菌根真菌(AMF)和桑树,以下说法正确的是___________。(单选)
A.两者细胞的根本区别是有无由核膜包被的细胞核
B.两者细胞中都有DNA和RNA
C.两者细胞分裂的过程中,中心体均移向两极
D.两者都只能通过细胞呼吸产生ATP
(2)请补全“△”处的处理方式:___________;根据单一变量原则,每组的桑树幼苗应处于___________的环境中培养。
培养75天后,科研人员测定了各组桑树的生长及光合指标,结果如下表所示。其中超氧化物歧化酶(SOD)的主要作用是减轻细胞膜因过氧化而导致的损伤,可溶性蛋白A能提高细胞的保水能力。
根表面积cm2
叶绿素a含量mg·g-1
叶绿素b含量mg·g-1
净光合速率μmol·m⁻2·s-1
气孔导度mmol·m⁻2·s-1
SOD活性U·g-1
可溶性蛋白A含量mg·g-1
组1-1
275.3
1.51
0.73
2.43
0.019
28.9
9.8
组1-2
398.5*
2.70**
1.20*
3.50*
0.031*
28.1
13.6
组2-1
200.1
0.89
0.40
1.33
0.009
32.5
10.5
组2-2
382.2*
2.08**
0.91*
2.71**
0.023**
39.4*
17.0*
组3-1
190.4
0.51
0.29
0.55
0.006
32.4
9.6
组3-2
199.7
1.82**
0.82*
1.56*
0.012
47.2**
16.8*
注:*表示每组的“-2”与“-1”相比具有显著性差异,*越多,差异越显著
(3)在光照适宜且氧气充足的条件下,桑树叶肉细胞内存在的能量转换有___________。(多选)
A.葡萄糖分子中稳定的化学能转换成热能
B.葡萄糖分子中稳定的化学能转换成ATP和NADH中活跃的化学能
C.光能转换成ATP和NADPH分子中活跃的化学能
D.ATP和NADPH分子中活跃的化学能转换成糖分子中稳定的化学能
(4)下列四幅图中最能表示两种叶绿素总吸收光谱(吸收光能百分率)的是___________。(单选)
A. B.
C. D.
(5)关于超氧化物歧化酶(SOD)与可溶性蛋白A,下列说法错误的是___________。(单选)
A.两者遇双缩脲试剂后都呈紫色
B.两者的空间结构取决于各自的氨基酸序列
C.若要探究温度对超氧化物歧化酶催化作用的影响,应先将其与底物混合,再置于不同温度中反应
D.若将可溶性蛋白A水解为氨基酸,则这些氨基酸的侧链R基大多数具有极性
(6)接种AMF能有效缓解盐胁迫对桑树光合作用的抑制,结合表1-2,下列对实验结果的分析中说法正确的有___________。(多选)
A.AMF对桑树叶绿素a含量的提升作用大于叶绿素b
B.与组1-2相比,相同时间内组2-2的桑树叶肉细胞能固定更多的CO2
C.与100mmol/LNaCl相比,在200mmol/LNaCl胁迫下,AMF对细胞膜的保护作用更强
D.与200mmol/LNaCl相比,在100mmol/LNaCl胁迫下,AMF缓解盐胁迫对光合作用的抑制更有效
(7)结合题干、表格及所学知识,构建AMF增强桑树耐盐性的原理流程图:
A.细胞恢复渗透平衡
B.净光合速率提高,有机物积累增加
C.叶肉细胞气孔导度改善,有利于O2的释放
D.叶肉细胞气孔导度改善,有利于CO2的固定
E.根表面积增大,吸收水分和矿质营养的能力增强
F.可溶性蛋白A含量增加,细胞保水能力增强
(1)___________(2)___________(3)___________(4)___________(5)___________。
【答案】(1)B (2)100mmol/LNaCl、接种 AMF 相同且适宜 (3)ABCD (4)A (5)C (6)AD (7) E F D B A
【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段,光反应阶段发生在类囊体薄膜上,完成水的光解和ATP的合成,暗反应发生在叶绿体基质,完成二氧化碳的固定和三碳化合物的还原,影响光合作用的因素有二氧化碳的浓度、光照强度等。叶绿体中叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
(1)A、丛枝菌根真菌是真菌(真核生物,有以核膜为界的细胞核),桑树是植物(真核生物),两者细胞无此根本区别,A 错误;
B、真核细胞(真菌、植物)的细胞中均含有 DNA 和 RNA(核酸是遗传信息的载体),B 正确;
C、桑树(高等植物)细胞无中心体,分裂时无中心体移向两极的过程,C 错误;
D、桑树可通过光合作用(光反应阶段)产生 ATP,并非只能通过细胞呼吸产生,D 错误。
故选B。
(2)100mmol/LNaCl、接种 AMF:根据实验的单一变量原则,2-2 组应与 2-1 组形成 “是否接种 AMF” 的对照,故处理为 “100mmol/LNaCl、接种 AMF”。 ② 相同且适宜:实验需遵循单一变量原则,除实验处理(NaCl 浓度、是否接种 AMF)外,其余环境条件(如温度、光照、湿度等)应保持相同且适宜。
(3)A、细胞呼吸过程中,葡萄糖中稳定的化学能会有一部分以热能形式散失,该转换存在,A正确;
B、有氧呼吸中,葡萄糖的稳定化学能会转换成ATP(活跃化学能)和NADH(携带活跃化学能的还原型辅酶),该转换存在,B正确;
C、光合作用光反应阶段,光能会转换成ATP 和 NADPH(活跃化学能),该转换存在,C正确;
D、光合作用暗反应阶段,ATP 和NADPH中活跃化学能会转换成糖分子中稳定的化学能,该转换存在,D正确。
故选ABCD。
(4)叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光(波长约 430-450nm)和红光(波长约 640-680nm),且叶绿素a在红光区的吸收峰更高,叶绿素b在蓝紫光区的吸收峰更宽,因此存在蓝紫光区和红光区两个明显吸收峰,A正确,BCD错误。
故选A。
(5)A、超氧化物歧化酶(SOD)与可溶性蛋白A都属于蛋白质,蛋白质遇双缩脲试剂后都呈紫色,A正确;
B、蛋白质的空间结构取决于各自的氨基酸序列,超氧化物歧化酶(SOD)与可溶性蛋白A都是蛋白质,所以两者的空间结构取决于各自的氨基酸序列,B正确;
C、若要探究温度对超氧化物歧化酶催化作用的影响,应先将酶和底物分别置于不同温度中,达到设定温度后再混合,而不能先将其与底物混合,再置于不同温度中反应,因为酶具有高效性,先混合再调温度会影响实验结果,C错误;
D、若将可溶性蛋白A水解为氨基酸,由于该蛋白是可溶性的,其氨基酸的侧链R基大多数具有极性,D正确。
故选C。
(6)A、对比叶绿素a和b的增加幅度(如组 1-2 中叶绿素a增加更显著),说明AMF对叶绿素a的提升作用大于叶绿素b,A正确;
B、由上表可知,组1-2净光合速率(3.50)高于组2-2(2.71),故组1-2 叶肉细胞固定CO2更多,B错误;
C、对比100mmol/L和200mmol/LNaCl胁迫下的恢复幅度,100mmol/L下AMF对细胞膜的保护作用更强;C错误;
D、100mmol/LNaCl胁迫下,AMF使净光合速率从1.33提升至2.71,提升幅度大于200mmol/L组(0.55→1.56),说明该浓度下AMF缓解抑制更有效,D正确。
故选AD。
(7)(1):AMF与桑树共生,会使根表面积增大,从而吸收水分和矿质营养的能力增强,所以(1)对应E选项;
(2):AMF与桑树共生能使可溶性蛋白A含量增加,进而细胞保水能力增强,故(2)对应F选项;
(3):叶片叶绿素含量上升,会使得叶肉细胞气孔导度改善,有利于CO2的固定,所以(3)对应D选项;
(4):叶片叶绿素含量上升以及净光合速率提高,有机物积累增加,这与(4)相对应,即(4)对应B选项;
(5):细胞恢复渗透平衡,这是AMF与桑树共生后产生的效果之一,所以(5)对应A选项。
故为(1)对应E;(2)对应F;(3)对应D;(4)对应B;(5)对应A。
12.(25-26高三上·高桥中学·期中)金银花不仅是一种重要的中药材,而且具有很高的观赏价值。为提高金银花产量,某实验小组对三种金银花净光合速率的日变化进行了研究,结果如图1所示。图2表示其叶肉细胞中光合作用的部分过程。光系统Ⅱ(P680)和光系统Ⅰ(P700)是由蛋白质和光合色素组成的复合体。
(1)图1中15时黄花金银花与京红久金银花的总光合速率___________(单选)。(①相同/②不同/③不一定相同)。15~17时内红花金银花叶肉细胞中含有ATP的结构有___________。
(2)图1三个品种金银花在12时左右均出现“光合午休”现象,为缓解“光合午休”现象,宜采取的措施是___________(单选)。
A.适当遮阴 B.补充CO2 C.增加光照 D.升高温度
(3)图2中最终的电子供体是___________(编号填:①O2/②H2O/③NADP+/④NADPH)。叶肉细胞中C3的还原过程发生在图2的___________ (A/B)侧。
(4)跨膜的H+浓度差在光合作用中的作用是为光反应中ATP的合成过程提供能量。请结合图2信息分析跨膜的H+浓度差是如何形成的_________。
植物通过调节激素水平协调自身生长和逆境响应(应对不良环境的系列反应)的关系。研究发现,金银花受到干旱胁迫时,TS基因表达下降,生长减缓。研究者用野生型(WT)和TS基因功能缺失突变株(ts)进行实验,结果如图3。
(5)图3结果显示,TS基因功能缺失导致___________(多选)。
A.IAA含量降低,生长减缓 B.IAA含量过高,生长减缓
C.正常条件下,生存率不受影响 D.干旱处理下,植株生存率相对提高
(6)为了探究TS影响抗旱性的机制,研究者通过实验,鉴定出一种可与TS结合的酶BG.已知BG催化ABA-葡萄糖苷水解为脱落酸(ABA)。提取纯化TS和BG,进行体外酶活性测定,结果如图4。由实验结果可知TS对BG活性的影响是___________(抑制/促进/不能确定)。
(7)为了证明TS通过抑制BG活性降低ABA水平,可检测野生型和三种突变株中的ABA含量。图4“(___________)”处补充第三种突变株的类型,并在图中相应位置绘出能证明上述结论的结果___________。
【答案】(1) ③ 细胞质基质、线粒体和叶绿体 (2)A (3) ② A (4)光照的驱动既促使水分解产生H+,又能伴随电子的传递通过PQ将叶绿体基质中H+转运至类囊体膜内 (5)AD (6)抑制 (7)
【分析】总光合速率=净光合速率+呼吸速率。光合作用的影响因素:内因有色素的含量和酶的活性等,外因有光照强度、二氧化碳、温度等因素。气孔导度可以影响细胞对二氧化碳的吸收。
【详解】(1)图1中15时,测得的黄花与京红久金银花净光合速率相同,但二者的呼吸速率未知,而总光合速率=净光合速率+呼吸速率,所以二者的总光合速率③不一定相同。15~17时内红花金银花叶肉细胞既进行光合作用又进行呼吸作用,所以含有ATP的结构有细胞质基质、线粒体和叶绿体。
(2)图1三个品种金银花在12时左右均出现“光合午休”现象,光合午休现象的出现是由于光照太强、温度太高导致的气孔大量关闭的现象,进而导致二氧化碳的吸收量减少而表现为光合速率下降,即出现“光合午休”现象,因此,为了缓解光合午休现象需要采取的措施“适当遮阴”,遮阴后可以使蒸腾作用减弱,气孔开放,二氧化碳吸收增多,因而光合速率提高。
(3)由图可知,光反应中水在光下分解为H+、O2和e-,e-经传递最终与H+和NADP+结合生成NADPH,因此,光反应中最初的电子供体是H2O。叶肉细胞中C3的还原过程为暗反应过程,场所在叶绿体基质,发生在图2的A侧。
(4)光照的驱动可以促使水分解产生H+;电子的传递通过PQ将叶绿体基质中的H+转运至类囊体膜内;同时还在形成NADPH的过程中消耗叶绿体基质中部分H+,造成膜内外的H+产生了浓度差,跨膜的H+浓度差推动ATP合成酶合成ATP。
(5)由图3可知,TS基因缺失会导致IAA含量降低,植株生长减缓,同时在干旱条件下,TS基因功能缺失突变株(ts)生存率比正常植株生存率更高,AD正确。
故选AD。
(6)由图4可知,在0~2μg的浓度范围内,随着TS浓度的升高, BG活性逐渐降低,证明TS具有抑制BG活性的作用。
(7)根据图可知,还需要在图4中补充TS、BG功能缺失突变株(ts+ bg)实验组,因为TS是通过BG发挥调节功能,所以如果BG无法发挥功能,是否存在TS对实验结果几乎没有影响,该组与bg组结果相同,相应的图。
试卷第1页,共3页
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专题03 植物生理
1.(25-26高三上·浦东进才中学·期中)月季性喜温暖、日照充足、空气流通的环境,因其丰富的色彩及多样的花型,具有较高的观赏价值,在我国作为绿化和园艺植物广泛栽培。
(1)月季性喜日照充足,其光合色素主要吸收______光(①红光②蓝光③远红外光)(编号选填)。
(2)夏季中午阳光直射条件下,月季叶片会关闭气孔以减少蒸腾,会因______导致光反应速率降低(选填编号并正确排序)。
①吸收转化光能减少
②CO2吸收和固定减少
③O2释放减少
④供给光反应的ADP、NADP不足
⑤C3还原速率降低
⑥ATP、NADPH消耗减少
“光谱”是变色月季中具有代表性的品种,开花过程中花冠颜色变化较为明显,随着花青素的积累,花冠由淡黄逐渐变深红,花冠细胞中与此有关的过程如图1。
(3)图1①过程中,若有一个tRNA的反密码子为5’-GAA-3’,则其携带的氨基酸为______(密码子:①5’-CUU-3’亮氨酸②5’-UUC-3’苯丙氨酸③5’-GAA-3’谷氨酸④5’-AAG-3’赖氨酸)。此时进行的是______(①转录②翻译③复制)。
(4)关于该月季开花过程花冠由黄变红的机理,下列说法正确的是______(多选)。
A.光是诱发月季花冠变色的信号分子
B.光改变了月季花冠的基因的序列
C.月季花花冠变红过程中,花青素的数量减少
D.月季花变色可能涉及表观遗传调控
(5)综合相关信息可知光在月季的生长发育过程中可作为______参与其生命活动(编号选填)。
①能量来源②物质来源③环境信号
(6)月季切花花枝越长等级越高。不同浓度赤霉素处理后的花枝长度如图2所示,若要进一步探究促进花枝生长的最适浓度,则应该在______浓度范围内配制系列浓度梯度的赤霉素溶液重复实验(单选)。
A.100-300mg/L B.200-400mg/L
C.100-400mg/L D.200-500mg/L
(7)月季中有很多矮化品种,有的是激素合成缺陷型,有的是激素受体缺陷型,现对一矮化月季品种进行检验,结果如图3,则该矮化品种是______型(①激素合成缺陷型②激素受体缺陷型)(编号选填)。由结果可知赤霉素和生长素在促进茎生长方面有______关系。
2.(25-26高三上·青浦高级中学·期中)植物在进化过程中对生物胁迫(如病原微生物侵染和动物取食等)形成了多种防御机制。
(1)生物胁迫会诱导水杨酸合成,水杨酸是植物防御生物胁迫的一种核心激素,通过与其受体结合传递信息,从而增强植物对生物胁迫的抗性。根据以上信息推测,水杨酸作用途径的激活通常会_________植物体的生长发育。
A.促进 B.抑制 C.无影响
水杨酸合成控制因子(SC1)是一种长链非编码RNA,能平衡植物免疫和生长。研究人员用基因敲除术构建SC1突变体,检测不同个体中水杨酸积累量,结果如图1。对野生型植物幼苗开展四组实验,探究细菌感染时SC1积累量的影响,实验处理和结果如图2。
(2)图1结果表明SC1可通过_________水杨酸合成抑制植物免疫。
A.促进 B.抑制
(3)对比图2“1~4”组中______(填写组号)的结果,可说明SC1积累量下降是由于细菌感染加速了SC1的降解;图2中1组、2组的差值大于3组、4组的差值说明细菌感染还可以_________。
(4)N蛋白可激活水杨酸合成酶基因表达,而SC1可招募结合某种蛋白质,抑制N基因表达,为验证这种蛋白质是C蛋白,科研人员将SC1探针与胞内C蛋白、无关蛋白混合并电泳,结果如图3(生物素量越多则条带颜色越深),请在“a”、“b”、“c”处填写符号完善实验设计,“+”、“-”代表是否添加,“+”多少代表添加量。a_________;b________;c_______;
为开发适宜的生物防治手段,研究者以拟南芥为材料,利用植物被昆虫取食后释放的一种气体成分——罗勒烯进行了相关研究。用罗勒烯分别处理野生型植株和水杨酸受体缺失突变体后,进行病菌接种实验,一段时间后检测植株中病菌数量,结果如图4所示。
(5)图4显示,突变体对病菌的抗性_________野生型植株。
A.高于 B.低于
(6)实验结果还表明,罗勒烯能够_________(A.增强/B.减弱)植株对病菌的抗性,且该作用_________(A.必须依赖/B.不必须依赖)于水杨酸。
RP1是一种由RP1基因编码的蛋白质,在植物对生物胁迫的防御中起着重要作用。为探究罗勒烯的作用机制,研究者检测了相应植株中RPI基因的表达量,结果如下图所示。
(7)结合题干信息分析图结果,下列推测合理的是_____。(编号选填)
①RP1蛋白参与植物对病菌的防御应答,其含量的提高能够增强植物的抗病能力
②罗勒烯处理能够立刻引发植物产生全面的防御反应,从而增强植物对生物胁迫的防御应答
③罗勒烯处理能够启动植物对抗病菌的戒备状态,从而增强植物在受到生物胁迫之后的防御应答
(8)用罗勒烯反复处理处于不同生长发育时期的野生型植株,并测定其叶片直径、总生物量、开花时间和种子产量。结果显示,对照组与实验组各项指标没有显著差异。综上所述,罗勒烯适宜直接用于大棚中植物病虫害的防治,理由是________。
3.(25-26高三上·上海师范大学附属中学闵行分校·期中)光和脱落酸(ABA)对光系统Ⅱ(PSII)的调节
植物光合作用过程吸收的光能一旦超出其自身最大利用能力,就容易使PSII(光合色素与蛋白结合的复合体,可捕光、分解水)受损,致使光合速率降低。
Ⅰ.PSII对不同光照条件的适应性保护机制
研究表明,蛋白质LHCII可通过与PSII结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图)。
(1)在叶绿体中,PSII分布的场所及用于提取其中光合色素的试剂分别为_____。(单选)
A.叶绿体内膜;无水乙醇 B.叶绿体内膜;无菌水
C.类囊体;无水乙醇 D.类囊体;无菌水
(2)结合上图和所学知识判断,强光下,叶片的叶肉细胞中依次发生_____。(编号选填并排序)
①叶绿体聚集在细胞侧面 ②叶绿体聚集在细胞受光面
③细胞质改变环流方向 ④LHCII与PSII结合
⑤LHCII与PSII分离 ⑥分解水产生的和减少
⑦ATP和NADPH的合成量减少 ⑧色素捕获光能减少
Ⅱ.内源性ABA对PSII的影响
研究表明,逆境胁迫下植物体内ABA含量显著变化,诱导新基因表达,有利于其适应环境、增强抗逆性。
(3)有关ABA的说法正确的是_____。(单选)
A.在小麦体内含量很丰富 B.可直接参与PSII有关基因的表达
C.对生命活动的调节具有高效性 D.在合成部位直接发挥作用
(4)下列生理功能可体现脱落酸增强植物抗逆性的有_____。(编号选填)
①促进器官脱落 ②抑制种子萌发 ③促进气孔关闭 ④加快叶片衰老
Ⅲ.探究外源ABA对强光胁迫下小麦叶片PSII的影响
实验方法和步骤如图所示,实验结果见下表。
表
组别
喷液
照光
光合荧光参数()
CK1
水
中等光
0.780a
CK2
?
?
0.404d
ABA1
强光
0.665b
ABA2
强光
0.742a
ABA3
强光
0.542c
备注:光合荧光参数()可以体现PSII反应中心的光能转换效率。
不同小写字母表示不同处理间存在显著差异(p<0.05)。
(5)上表中,CK2组的喷液和光照处理分别为_____,获得的数据应为每组的_____值。
(6)结合上表信息,以下分析正确的是_____。(单选)
A.强光下PSII的光能转换效率增加
B.PSII光能捕获能力与脱落酸浓度呈正相关
C.脱落酸对光能转换效率的调节具有两重性
D.实验组中,的保护效应最好
Ⅳ.探究外源ABA对强光胁迫下小麦叶片氧化损伤的影响
强光下,植物体内等活性氧大量积累,脂质过氧化作用加剧,PSII光能转换效率明显下降。植物体内的SOD等酶类可及时清除过多的活性氧。
(7)结合图a和图b,分析强光胁迫、外源对小麦叶片中活性和含量的影响,阐明ABA保护作用的机制,并为生产实践提出可行的建议。___________________。
4.(25-26高三上·交通大学附属中学·期中)研究发现,在植物细胞内,线粒体膜上有一种A蛋白,它可将ATP从线粒体转运到细胞质基质,为各种代谢活动供能;叶绿体膜上有一种N蛋白,它可将ATP从细胞质基质转运到叶绿体,为代谢活动提供能量。衣原体是一种寄生在真核细胞内的原核生物,在衣原体的细胞膜上也存在着N蛋白,负责将宿主细胞的ATP转运到衣原体细胞内为代谢供能,而蓝细菌则不具有这种N蛋白。
(1)A蛋白和N蛋白的相同点包括 ______。(编号选填)
① 基本单位都是氨基酸
② 都含有元素C、H、O、N
③ 都具有可以与ATP特异性识别的结合位点
④ 植物根、茎、叶细胞中都能检测到这两种蛋白
(2)据图1(a)推测,经A蛋白转运的ATP可以为 ______供能,经N蛋白转运的ATP可以为 ______供能。(编号选填)
①水的光解 ②糖酵解 ③多肽链的合成 ④质膜主动运输 ⑤C3的还原⑥酶的磷酸化 ⑦CO₂的固定 ⑧三羧酸循环 ⑨水的生成 ⑩囊泡运输
图1(a)所示植物的不同部位(X和Y)的净光合速率的日变化曲线,如图2所示。
(3)图2中8:00、10:00和15:20时,X和Y的净光合速率相等,他们的总光合速率的大小关系是 ______(编号选填:①X>Y,②X<Y,③X=Y,④不确定)。X和Y在图示时间段内有机物积累量达到最大的时刻分别是 ______和 ______。
(4)Y部位在11:00 - 13:00净光合速率下降幅度较大,推测其原因是 ______。
A.气孔关闭,碳反应速率下降 B.高温导致A蛋白活性下降
C.气孔关闭,蒸腾作用下降 D.高温导致N蛋白活性下降
科学界普遍认为叶绿体是由蓝细菌进化而来的,但研究证明,蓝细菌不具有N蛋白,无法利用宿主细胞基质中的ATP。结合衣原体膜上具有N蛋白的科学事实,科学家提出了“叶绿体进化假说”,如图1(b)所示。
(5)请推测,衣原体和蓝细菌进入真核细胞的方式是 ______。
A.自由扩散 B.协助扩散 C.胞吞 D.膜融合
(6)蓝细菌与叶绿体具有相似之处:都含有 ______。
A.能够捕获光能的色素 B.能够固定CO₂的相关酶
C.DNA D.双层膜
(7)实验发现,将衣原体和蓝细菌转入宿主细胞后,在宿主细胞基质中会发现二者的DNA片段。据此,并结合图1(b),请阐述 “叶绿体进化假说”。___________。
5.(25-26高三上·复兴、控江、松二等六校联考·期中)叶绿体中R酶既能催化CO2固定,也能催化C5与O2反应,CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点;线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸,如图1。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响,研究者以野生型植株W为参照,构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S,实验结果如图2。
(1)图1所示的保卫细胞中,含有核酸的细胞器有_____(不定项选择)。
A.叶绿体 B.线粒体 C.液泡 D.核糖体
(2)R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的______,产物C3在光反应生成的_____参与下合成糖类等有机物(不定项选择)。
A.类囊体 B.基质 C.ATP D.NADPH E.ADP F.光能 G.稳定的化学能
(3)据图1及已学知识分析,保卫细胞线粒体内能产生二氧化碳的过程_____(不定项选择)。
A.卡尔文循环
B.三羧酸循环
C.丙酮酸分解
D.葡萄糖分解
E.三碳糖分解
F.甘氨酸转化为丝氨酸
(4)黑暗条件下,叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程如图3所示。关于该过程,分析正确的是____(多选)。
A.不消耗能量
B.运输速率存在饱和值
C.被转运的ATP均由线粒体产生
D.光照充足时运出的ADP减少
(5)植物保卫细胞吸水,气孔开度增大。由图1、图2可知,相同光照条件下植株S叶片的净光合速率高于植株W,原因是______(多选)。
A.G酶表达量提高,促进甘氨酸转化为丝氨酸,释放二氧化碳用于光合作用
B.G酶表达量提高,促进甘氨酸转化为丝氨酸,释放二氧化碳,叶绿体中R酶与O2结合增强
C.光合作用增强,生成更多的可溶性糖,提高了保卫细胞的细胞液浓度
D.植物保卫细胞吸水,气孔开度增大,二氧化碳吸收加快,碳反应速率加快
(6)保持环境中CO2浓度不变,当O2浓度从21%升高到40%时,植株S的净光合速率_____;相较于植株W,植株S的净光合速率变化幅度_____(不定项选择)。
A.增大 B.减小 C.大 D.小 E.无法判断
(7)若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响,还需补充一个实验组。实验思路及预期结果:_____(不定项选择)。
A.植株W为参照,植株S和G酶表达在所有细胞增加的植株T为实验组
B.植株W为参照,植株S和G酶表达在所有细胞减少的植株T为实验组
C.植株W为参照,植株S和G酶表达仅在保卫细胞减少的植株T为实验组
D.在相同且适宜条件下培养
E.在相同光照强度范围内,测定三组植物的净光合速率随光照强度的变化
F.在不同光照强度范围内,测定三组植物的净光合速率随光照强度的变化
G.植株T净光合速率小于植株W
H.植株S净光合速率大于植株W
6.(25-26高三上·延安中学·期中)小麦缺磷会导致植物叶片呈紫红色、植株细小。为了探究磷培养浓度和净光合作用速率之间的关系,研究者在不同磷含量的水培条件下测定小麦叶肉细胞的净光合速率和叶片磷含量,结果如下左图所示,下右图为某一时刻小麦叶肉细胞内光合作用和细胞呼吸的微观代谢图。请据图及所学知识回答相关问题。
(1)小麦进行光合作用产生的三碳糖转为成蔗糖的场所为______(单选)。
A.类囊体膜 B.细胞质基质
C.线粒体基质 D.叶绿体基质
(2)上右图所示字母中,符合磷浓度为2.5mol/L时的气体代谢情况的有________。
(3)小麦水培实验过程中需要控制其它条件相同,包括________(多选)。
A.光照强度 B.磷浓度 C.浓度 D.小麦品种
(4)从图中数据,无法得知______(多选)。
A.磷元素是小麦叶肉细胞合成叶绿素的原料
B.叶片磷含量随环境中浓度的增加逐渐降低
C.随着磷浓度增加,小麦叶肉细胞的净光合速率也在不断上升
D.小麦叶肉细胞净光合速率提高可促进叶片磷含量
在光反应中,每传递两个电子,就将4个从叶绿体基质泵入类囊体腔。每生产1分子NADPH,需要2个电子;每合成1分子ATP,需要4个通过ATP合酶;分解2分子会产生4个电子,会向类囊体腔释放4个。所以,光反应产生ATP与NADPH比例相对固定。
(5)光反应中能量转换发生于______,这一过程将光能转化为______中活跃的化学能。
(6)基于上述信息,理论上光反应产生的ATP:NADPH的比值为______。
理论上要保证碳反应的充分进行,需要的ATP与NADPH比例要比实际中光反应产生的高。研究人员以蓝细菌为研究模型,通过导入三种外源酶(A、B、C酶)基因,在原有的光合作用途径中创建了消耗NADPH的途径,相关指标的检测结果见下表。
组别
导入基因
NADPH含量
(pmol)
ATP含量
(μmol)
固定速率(
细胞干重·)
一
无
193.5
39.28
86
二
A、B
190.83
3.23
85
三
A、B、C
112.83
62.53
119
(7)为保障酶A、B、C在蓝细菌中复制和表达,所用质粒上一定需要有________(编号选填)。
①相应基因的起始密码子②复制起始位点③核糖体相关基因④RNA聚合酶的相关基因
(8)研究人员在组别一的基础上仅导入C基因(已确保基因成功导入及表达),但检测到的结果与组别一无显著差异,请结合上表数据写出一条可能的原因________。
7.(25-26高三上·位育中学·期中)植物光合作用过程吸收的光能一旦超出其自身最大利用能力,就容易使PSII(光合色素与蛋白结合的复合体,可捕光、分解水)受损,致使光合速率降低。
I.PSII对不同光照条件的适应性保护机制
研究表明,蛋白质LHCII可通过与PSII结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图)。
(1)在叶绿体中,PSII分布的场所及用于提取其中光合色素的试剂分别为_______(单选)。
A.叶绿体内膜;无水乙醇 B.叶绿体内膜;无菌水
C.类囊体;无水乙醇 D.类囊体;无菌水
(2)结合上图和所学知识判断,强光下,叶片的叶肉细胞中依次发生________(编号选填并排序)。
①叶绿体聚集在细胞侧面
②叶绿体聚集在细胞受光面
③细胞质流动方向改变
④细胞质流动方向不变
⑤LHCI与PSII结合
⑥LHCI与PSII分离
⑦分解水产生的H+和O2减少
⑧ATP和NADPH的合成量减少
⑨色素捕获光能减少
(3)据图2和所学知识,下列叙述正确的是_____(多选)。
A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性增强,PSI光复合体对光能的捕获增强
B.PSI光复合体上能量的转化为光能—活跃的化学能—稳定的化学能
C.图2可能是随着光照强度增强,植物光合速率不会持续增大的限制原因之一
D.持续高温可能会导致PSII光复合体结构改变
Ⅱ.探究外源ABA对强光胁迫下小麦叶片PSII的影响
实验方法和步骤如下图所示,实验结果见下表。
组别
喷液
照光
光合荧光参数(Fv/Fm)
CK1
水
中等光
0.780a
CK2
?
?
0.404d
ABA1
50mmol·L-1ABA
强光
0.665b
ABA2
100mmol·L-1ABA
强光
0.742a
ABA3
200mmol·L-1ABA
强光
0.542c
备注:光合荧光参数(Fv/Fm)可以体现PSII反应中心的光能转换效率。不同小写字母表示不同处理间存在显著差异(p<0.05)。
(4)表中,CK2组的喷液和光照处理分别为______、_______。
(5)结合表中信息,以下分析正确的是______(单选)。
A.强光下PSII的光能转换效率增加
B.PSII光能捕获能力与脱落酸浓度呈正相关
C.脱落酸对光能转换效率的调节具有两重性
D.实验组中,100mmol·L-1ABA的保护效应最好
强光下,植物体内等活性氧大量积累,脂质过氧化作用加剧,PSII光能转换效率明显下降。植物体内的SOD等酶类可及时清除过多的活性氧。
(6)结合上述信息及图a、图b,下列选项正确的是______(多选)。
A.与CK1组相比,CK2组SOD活性降低、H2O2含量升高,说明强光胁迫对小麦叶片有损伤作用
B.强光照射导致小麦叶片SOD活性明显下降,叶片H2O2含量显著增加
C.在农业生产上,在小麦遭受强光胁迫之后,喷施适当浓度的ABA可以维持较高的SOD活性,减少H2O2的积累,且ABA2组保护效果最好
D.由实验结果可得出,ABA是通过提高SOD活性进而分解H2O2,从而减轻强光胁迫的氧化损伤
8.(25-26高三上·风华中学·期中)近年来,盐碱地光伏产业发展迅速,为“双碳”目标的实现提供了重要支撑,各地在光伏板间隙种植农作物,以积极探索“农光互补”模式,耐盐能力较强的油葵(油用向日葵)成了“香饽饽”。图为探究不同遮荫处理对油葵生理指标的影响结果。
注:CK为无遮荫处理,S30、S60、S90分别为30%、60%、90%遮荫处理;羧化酶是固定过程中的关键酶:柱形图上方的不同字母表示数据间差异显著。
(1)油葵中叶绿素a含量的测定方法是______。
A.层析法 B.显微计数法 C.分光光度法 D.颜色反应
(2)结合图和已学知识分析,以下有利于油葵应对遮荫环境的是______。
A.施用氮肥可能会增加油葵的蛋白质含量
B.遮荫后的油葵更粗壮,更有利于光合作用的进行
C.叶绿素a含量均显著增加,以提高光能的转化效率
D.羧化酶的活性显著增强,光合作用碳反应显著增强,以产生更多的有机物
对不同处理组油葵各器官生物量积累量和各器官生物量比进行分析,结果如图所示。
(3)结合图和已学知识分析,下列说法不正确的是______。
A.油葵籽粒中含量最多的物质是脂肪
B.比较四组籽粒,S60组的生物量积累量最高
C.遮荫后改变了油葵各器官的生物量的分配方向
D.处理组与对照组相比,各器官生物量积累均显著下降
(4)油葵种子在萌发过程中,其有机物总量______(增加减少),有机物种类______(增加/减少)。为促进油葵种子萌发、生长,可以施用______。(编号选填)
①生长素 ②细胞分裂素 ③赤霉素 ④乙烯 ⑤脱落酸
(5)油葵育种过程中会涉及到很多技术方法,找出以下技术方法所对应的主要原理并进行连线______。盐碱地的油葵很容易受到棉铃虫侵袭,为快速获得抗虫油葵新品种并实现大规模种植,请选择相应技术方法并排序:______。(编号选填)
9.(25-26高三上·复旦大学附属中学·期中)幼年绿叶海蛞蝓以滨海无隔藻为食,通过刺穿藻类的细胞壁进而吸食消化原生质体,但完整的叶绿体被保留并储存在小肠上皮细胞中,使其在没有进食的情况下也可以长时间存活,这一现象称为“盗食”,如图所示。
(1)通过吸食,绿叶海蛞蝓获得的能源物质有______。
A.无机盐 B.氨基酸 C.脂肪 D.葡萄糖
(2)叶绿体可运输至小肠上皮细胞中储存,与之相关的结构有______。
A.转运蛋白 B.受体
C.磷脂双分子层 D.细胞骨架
(3)在光照条件下,海蛞蝓体内可以发生的能量转化有______。
A.稳定化学能→活跃化学能
B.活跃化学能→稳定化学能
C.光能→活跃化学能
D.稳定化学能→光能
研究者设计实验,评估自然条件下绿叶海蛞蝓体内叶绿体的活力变化。
(4)完善表格中的实验设计。(编号选填)
组别
对照组
实验组1
实验组2
选材
______
饥饿30天绿叶海蛞蝓+海水
饥饿120天绿叶海蛞蝓+海水
检测指标
______
①未饥饿处理的绿叶海蛞蝓
②海水
③光照下氧气变化率
④黑暗下氧气变化率
绿叶海蛞蝓在没有进食条件下可以存活3个月之久,且叶绿体结构无明显变化。对此,科学家们提出了几种假设:
假设一:叶绿体被绿叶海蛞蝓盗食后,可自主更新其结构功能成分;
假设二:绿叶海蛞蝓为叶绿体功能的维持提供了必需的蛋白质;
假设三:滨海无隔藻的核基因转移至绿叶海蛞蝓体内。
基于前人以及后续研究,研究者收集到以下结果:①叶绿体正常活动需要1000~5000种蛋白质;②无隔藻叶绿体中的基因只能编码139个蛋白质;③绿叶海蛞蝓的基因组上未发现光合作用相关基因;④正常情况下叶绿体的寿命为一周左右。
(5)对上述假设的合理性做出评价。
假设
合理打“√”,不合理打“×”
假设一
______
假设二
______
假设三
______
10.(25-26高三上·七宝中学·期中)茉莉酸(JA)是植物响应伤口和食草动物攻击的关键激素。研究人员损伤拟南芥第8片叶子后,不同叶片上JA信号标志物(JAZ10)表达量和损伤激活的表面电位(WASP)强度如图所示。
(1)图中损伤第8片叶子后,WASP最先传递到第_________片叶子。(选填图中数字)
(2)由图推测,JA_________(A.促进/B.抑制)植物产生毒性化合物或挥发物,阻止食草动物啃食。(内容选填)
(3)茉莉酸会强烈抑制植物生长,与其有拮抗作用的物质有_________。(编号选填)
①生长素②赤霉素③细胞分裂素④脱落酸⑤乙烯⑥苯乙酸⑦乙烯利
(4)与动物神经元产生动作电位类似,损伤激活的表面电位的产生可能由_________进入细胞引起。(单选)
A. B. C. D.
(5)研究人员构建了JA响应基因的转基因拟南芥,可以通过色素沉积显示JA信号的位置。如图A、B所示。
研究人员给予叶片电刺激,模拟WASP产生。请在图C、D中画出JA信号的位置。
研究人员进一步发现,谷氨酸受体对JAZ10的表达有影响,部分结果如图所示。
(6)据图推测,在拟南芥叶片上添加谷氨酸,该叶片_________(A.是,B.否)会产生损伤激活的表面电位。(内容选填)
(7)结合以上信息及所学知识,分析拟南芥响应伤口和食草动物攻击的机制。
11.(25-26高三上·东昌中学·期中)家蚕是一种以桑叶为食的经济昆虫,桑树为其提供了营养来源。增强桑树对盐渍化逆境胁迫的耐受性是当前的研究热点,采用丛枝菌根真菌(AMF)与桑树共生(菌根化桑树)以增强其耐盐性被认为是一种绿色高效的策略。科研人员设计了相关实验,探究菌根化桑树对盐胁迫的响应,每组均栽培120株生理特征相似的桑树幼苗,具体分组如表所示。
组别
处理
1-1
0mmol/LNaCl、不接种AMF
1-2
0mmol/LNaCl、接种AMF
2-1
100mmol/LNaCl、不接种AMF
2-2
△
3-1
200mmol/LNaCl、不接种AMF
3-2
200mmol/LNaCl、接种AMF
(1)关于丛枝菌根真菌(AMF)和桑树,以下说法正确的是___________。(单选)
A.两者细胞的根本区别是有无由核膜包被的细胞核
B.两者细胞中都有DNA和RNA
C.两者细胞分裂的过程中,中心体均移向两极
D.两者都只能通过细胞呼吸产生ATP
(2)请补全“△”处的处理方式:___________;根据单一变量原则,每组的桑树幼苗应处于___________的环境中培养。
培养75天后,科研人员测定了各组桑树的生长及光合指标,结果如下表所示。其中超氧化物歧化酶(SOD)的主要作用是减轻细胞膜因过氧化而导致的损伤,可溶性蛋白A能提高细胞的保水能力。
根表面积cm2
叶绿素a含量mg·g-1
叶绿素b含量mg·g-1
净光合速率μmol·m⁻2·s-1
气孔导度mmol·m⁻2·s-1
SOD活性U·g-1
可溶性蛋白A含量mg·g-1
组1-1
275.3
1.51
0.73
2.43
0.019
28.9
9.8
组1-2
398.5*
2.70**
1.20*
3.50*
0.031*
28.1
13.6
组2-1
200.1
0.89
0.40
1.33
0.009
32.5
10.5
组2-2
382.2*
2.08**
0.91*
2.71**
0.023**
39.4*
17.0*
组3-1
190.4
0.51
0.29
0.55
0.006
32.4
9.6
组3-2
199.7
1.82**
0.82*
1.56*
0.012
47.2**
16.8*
注:*表示每组的“-2”与“-1”相比具有显著性差异,*越多,差异越显著
(3)在光照适宜且氧气充足的条件下,桑树叶肉细胞内存在的能量转换有___________。(多选)
A.葡萄糖分子中稳定的化学能转换成热能
B.葡萄糖分子中稳定的化学能转换成ATP和NADH中活跃的化学能
C.光能转换成ATP和NADPH分子中活跃的化学能
D.ATP和NADPH分子中活跃的化学能转换成糖分子中稳定的化学能
(4)下列四幅图中最能表示两种叶绿素总吸收光谱(吸收光能百分率)的是___________。(单选)
A. B.
C. D.
(5)关于超氧化物歧化酶(SOD)与可溶性蛋白A,下列说法错误的是___________。(单选)
A.两者遇双缩脲试剂后都呈紫色
B.两者的空间结构取决于各自的氨基酸序列
C.若要探究温度对超氧化物歧化酶催化作用的影响,应先将其与底物混合,再置于不同温度中反应
D.若将可溶性蛋白A水解为氨基酸,则这些氨基酸的侧链R基大多数具有极性
(6)接种AMF能有效缓解盐胁迫对桑树光合作用的抑制,结合表1-2,下列对实验结果的分析中说法正确的有___________。(多选)
A.AMF对桑树叶绿素a含量的提升作用大于叶绿素b
B.与组1-2相比,相同时间内组2-2的桑树叶肉细胞能固定更多的CO2
C.与100mmol/LNaCl相比,在200mmol/LNaCl胁迫下,AMF对细胞膜的保护作用更强
D.与200mmol/LNaCl相比,在100mmol/LNaCl胁迫下,AMF缓解盐胁迫对光合作用的抑制更有效
(7)结合题干、表格及所学知识,构建AMF增强桑树耐盐性的原理流程图:
A.细胞恢复渗透平衡
B.净光合速率提高,有机物积累增加
C.叶肉细胞气孔导度改善,有利于O2的释放
D.叶肉细胞气孔导度改善,有利于CO2的固定
E.根表面积增大,吸收水分和矿质营养的能力增强
F.可溶性蛋白A含量增加,细胞保水能力增强
(1)___________(2)___________(3)___________(4)___________(5)___________。
12.(25-26高三上·高桥中学·期中)金银花不仅是一种重要的中药材,而且具有很高的观赏价值。为提高金银花产量,某实验小组对三种金银花净光合速率的日变化进行了研究,结果如图1所示。图2表示其叶肉细胞中光合作用的部分过程。光系统Ⅱ(P680)和光系统Ⅰ(P700)是由蛋白质和光合色素组成的复合体。
(1)图1中15时黄花金银花与京红久金银花的总光合速率___________(单选)。(①相同/②不同/③不一定相同)。15~17时内红花金银花叶肉细胞中含有ATP的结构有___________。
(2)图1三个品种金银花在12时左右均出现“光合午休”现象,为缓解“光合午休”现象,宜采取的措施是___________(单选)。
A.适当遮阴 B.补充CO2 C.增加光照 D.升高温度
(3)图2中最终的电子供体是___________(编号填:①O2/②H2O/③NADP+/④NADPH)。叶肉细胞中C3的还原过程发生在图2的___________ (A/B)侧。
(4)跨膜的H+浓度差在光合作用中的作用是为光反应中ATP的合成过程提供能量。请结合图2信息分析跨膜的H+浓度差是如何形成的_________。
植物通过调节激素水平协调自身生长和逆境响应(应对不良环境的系列反应)的关系。研究发现,金银花受到干旱胁迫时,TS基因表达下降,生长减缓。研究者用野生型(WT)和TS基因功能缺失突变株(ts)进行实验,结果如图3。
(5)图3结果显示,TS基因功能缺失导致___________(多选)。
A.IAA含量降低,生长减缓 B.IAA含量过高,生长减缓
C.正常条件下,生存率不受影响 D.干旱处理下,植株生存率相对提高
(6)为了探究TS影响抗旱性的机制,研究者通过实验,鉴定出一种可与TS结合的酶BG.已知BG催化ABA-葡萄糖苷水解为脱落酸(ABA)。提取纯化TS和BG,进行体外酶活性测定,结果如图4。由实验结果可知TS对BG活性的影响是___________(抑制/促进/不能确定)。
(7)为了证明TS通过抑制BG活性降低ABA水平,可检测野生型和三种突变株中的ABA含量。图4“(___________)”处补充第三种突变株的类型,并在图中相应位置绘出能证明上述结论的结果___________。
试卷第1页,共3页
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专题03 植物生理
1.(1)①②
(2)②⑥④
(3) ② ②
(4)AD
(5)①③
(6)B
(7) ①
协同
2.
(1)B
(2)B
(3) 3和4 抑制RNA的合成
(4) + + ++
(5)B
(6) A B
(7)①③
(8)在植物遭受生物胁迫之前使用罗勒烯处理,既能增强植物在遭受生物胁迫之后的防御应答反应,又不影响植物在遭受生物胁迫之前的正常生长发育
3.
(1)C
(2)③①⑤⑧⑥⑦
(3)C
(4)①②③④
(5) 水、强光 平均
(6)D
(7)i强光照射导致小麦叶片的SOD活性明显下降,叶片H2O2,含量显著增加
ii适宜浓度的ABA处理可使小麦叶片维持较高的SOD活性,H2O2含量有不同程度的下降,且ABA2组保护效果最好
iii在小麦遭受强光胁迫之前,喷施适当浓度的ABA可以维持较高的SOD活性,减少H2O2的积累,减轻强光胁迫导致的氧化损伤
建议:在强光胁迫前,对小麦可以提前喷施适宜浓度的ABA(100mmol/L);中午阳光过强可适当遮阴
4.
(1)①②③
(2) ②③④⑥⑩ ⑤
(3) ④ 18:00 18:00
(4)A
(5)C
(6)ABC
(7)蓝细菌通过胞吞进入真核细胞后,与同样通过胞吞进入的衣原体发生融合;衣原体的 N 蛋白基因整合到蓝细菌的 DNA 中,使融合后的细胞获得利用宿主细胞 ATP 的能力;随后,该融合细胞逐渐进化为叶绿体,既保留了蓝细菌的光合功能(含光合色素、CO₂固定酶等),又具备了利用宿主 ATP 的能力。
5.
(1)ABD
(2) B CD
(3)BCF
(4)ABD
(5)ACD
(6) B D
(7)CDEGH
6.
(1)B
(2)ACDE
(3)ACD
(4)ABCD
(5) 类囊体薄膜 ATP 和 NADPH
(6)3:2
(7)②
(8) C酶以酶A或酶B催化的产物为底物
7.
(1)C
(2)③①⑥⑨⑦⑧
(3)CD
(4) 水 强光
(5)D
(6)ABC
8.
(1)C
(2)CD
(3)AB
(4) 减少 增加 ①②③
(5) ④⑤①
9.
(1)BCD
(2)BCD
(3)ABC
(4) ①② ③④
(5) × × ×
10.
(1)13
(2) A
(3) ①②③⑥
(4) B
(5)
(6) A
(7) 拟南芥受到伤口或食草动物攻击(损伤)后,首先会产生损伤激活的表面电位(WASP),该电位会通过植物体内的信号传导途径进行传递(如最先传递到第13片叶);电刺激可模拟WASP的产生,而谷氨酸受体参与了这一电位引发的JA信号通路调控;WASP的传递会诱导茉莉酸(JA)信号通路激活,使JA信号标志物(JAZ10)表达量上升;JA进而促进植物产生毒性化合物或挥发物,以此阻止食草动物啃食,同时JA会抑制植物生长,与生长素、赤霉素等促生长激素形成拮抗作用,让植物将资源优先分配到防御反应中。
11.
(1) B
(2) 100mmol/LNaCl、接种 AMF 相同且适宜
(3) ABCD
(4) A
(5) C
(6) AD
(7) E F D B A
12.
(1) ③ 细胞质基质、线粒体和叶绿体
(2) A
(3) ② A
(4) 光照的驱动既促使水分解产生H+,又能伴随电子的传递通过PQ将叶绿体基质中H+转运至类囊体膜内
(5) AD
(6) 抑制
(7)
试卷第1页,共3页
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