题目内容
【题目】气孔是由两个保卫细胞围成的空腔,主要分布在植物叶片表皮。脱落酸(ABA)可通过特定的信号转导途径调节气孔的开放程度,机制如下图。已知细胞质基质中Ca2+的浓度在20200μmol/L之间,液泡中及细胞外Ca2+的浓度通常高达lmmol/L。(注:每个保卫细胞同吋存在“ROS”途径和“IP3,cADPR”途径)
(1)由图可知,ABA与ABA受体结合后,可通过ROS、IP3等信号途径激活______上的Ca2+通道,使Ca2+以______方式转运到细胞质基质中。细胞质基质中Ca2+浓度的增加,促进了K+及Cl-流出细胞,使保卫细胞的渗透压降低,保卫细胞______(填“吸水”或“失水”),气孔关闭。
(2)有人推测,ABA受体有胞内受体和细胞膜上受体两种,为探究ABA受体位置,研究者进行了下列实验,请完善实验方案。
实验一 | 实验二 | |
步骤一 | 培养叶片下表皮组织 | 培养叶片下表皮组织 |
步骤二 | 向培养液中添加同位素标记的ABA | 向保卫细胞内直接注射足以引起气孔关闭的一定浓度ABA |
步骤三 | 检测______________________ | 检测气孔开放程度 |
实验结果 | 细胞膜表面放射性明显强于细胞内,气孔关闭 | 气孔不关闭 |
(3)据实验一、二推测ABA受体只位于细胞膜上,但有人认为直接注入细胞的ABA可能被降解,导致气孔不关闭。因此设计了两种防降解的“笼化ABA”,光解性“笼化ABA”能在紫外光作用下释放有活性的ABA,非光解性“笼化ABA”则不能。
实验三 | Ⅰ组 | Ⅱ组 |
步骤一 | 培养叶片下表皮组织 | |
步骤二 | 将i______显微注射入保卫细胞内 | 将ii______显微注射入保卫细胞内 |
步骤三 | 用iii______照射保卫细胞30s | |
步骤四 | ||
实验结果 | 气孔关闭 | 气孔不关闭 |
综合实验一、二、三结果表明,ABA受体位于______。
【答案】细胞膜和液泡膜 协助扩散(易化扩散) 失水 放射性的强度位置及气孔是否关闭(开放程度) 光解性“笼化ABA” 非光解性“笼化ABA” 紫外线 细胞膜上和细胞内
【解析】
分析题图:图中保卫细胞同时存在“ROS”途径和“IP3,cADPR”两个途径,前者ABA与细胞膜上的受体结合,引起细胞外液和液泡中的钙离子通过离子通道进入细胞质基质,同时细胞外液和液泡中的钾离子也通过离子通道进入细胞质基质,细胞质基质中的钾离子、氯离子进入细胞质基质后再通过离子通道运出细胞外。由于以上离子的运输都没有消耗能量且需要通过离子通道,属于协助扩散;后者ABA与细胞膜上的受体结合,通过两个途径(PLC和ABA+R)引起“cADPR,IP3”刺激钙离子从液泡进入细胞质基质,进而引起质子氢通过质子泵运出细胞且需要消耗能量,属于主动运输。
(1)根据以上分析可知:ABA与ABA受体结合后,可通过ROS、IP3等信号途径激活细胞膜和液泡膜上的Ca2+通道,使Ca2+以协助扩散方式转运到细胞质基质中。细胞质基质中Ca2+浓度的增加,促进了K+及Cl-流出细胞,使保卫细胞的渗透压降低,则根据渗透作用原理可知保卫细胞将失水导致气孔关闭。
(2)根据实验的单一变量原则判断:实验一的培养液中ABA进行了同位素标记,而实验二的ABA注射到了保卫细胞内,因此实验一的步骤三应该检测放射性的强度位置及气孔是否关闭(开放程度)。通过第三步的检测结果,可以得出实验结果。
(3)实验的自变量是两种“笼化ABA”,一种可以在紫外线的照射下分解,而另一种则不能,因此实验中的步骤二中两个空格分别是光解性“笼化ABA”、非光解性“笼化ABA”;步骤三中应为用紫外线照射保卫细胞30s。根据实验结果中注射光解性“笼化ABA”的组,气孔关闭,而注射非光解性“笼化ABA”的组气孔不关闭,可说明直接注入细胞的ABA可能被降解,导致气孔不关闭。由实验一和实验二可知,细胞外的ABA可以诱导气孔关闭,所以保卫细胞膜上有ABA受体。由实验三可知,完整的不被分解的ABA可在细胞内诱导气孔关闭。综上所述,在保卫细胞内和细胞膜上均有ABA受体。
【题目】为了检测某种酶X在37℃时对3种二糖(糖A、糖B、糖C)的作用,设计了如下图所示的实验。5min后检测每只试管中的单糖和二糖,结果如下表。
试管1 | 试管2 | 试管3 | |
单糖 | 无 | 无 | 有 |
二糖 | 有 | 有 | 无 |
(1)常用_______________试剂检测还原糖。
(2)从本实验中,可得出的结论是:酶X能分解_________号试管中的二糖为单糖,但不能分解其它试管中的二糖,说明酶具有专一性。。
(3)为进一步检测该酶与pH的关系,请用下面所给的材料和实验室中的基本设备,设计一个实验,探究pH对酶活性的影响。
实验材料:酶X,糖A溶液、糖B溶液、糖C溶液(三种糖溶液中自选一种),斐林试剂,不同pH的物质(酸、水、碱)。
实验步骤:
①取三支洁净试管,向三只试管中均加入1mL的酶X溶液,编号为A、B、C。
②向A试管中加入1mL酸,向B试管中加入1mL水,向C试管中加入____________,摇匀。
③将__________溶液各2mL注入到A、B、C三只试管中,置于适宜温度的水浴中保温5min。
④在各支试管中分别加入2mL___________,然后水浴加热5min,观察颜色变化。