题目内容
【题目】生物制氢有良好的发展前景,[H]在产氢酶的作用下可以产生H2,产氢酶对O2敏感。下面是利用生物制H2的两种方法。
(1)绿藻在光照条件下产生[H]的场所是__________________________________,有氧呼吸产生的[H]的功能是______________________________________。绿藻产H2会导致其生长不良,请从光合作用物质转化的角度分析其原因:___________________________________________________。
(2)与绿藻在光照条件下产生H2相比,一些厌氧微生物在黑暗环境下,能将多种有机物发酵成各种有机酸,同时产生大量的H2。与绿藻制氢方法相比,这种方法制H2的优点是:___________________________________(答两点)。厌氧微生物的无氧呼吸过程也会影响产氢酶的活性,使氢产量降低,其原因可能是:____________
【答案】细胞质基质、线粒体、叶绿体 还原氧气,生产水,并释放大量的能量 绿藻光反应产生的[H]转变成H2,使参与暗反应[H]的减少,有机物生产量减少 不受光照条件限制、避免了氧气的干扰、产气量大 厌氧菌无氧呼吸产生有机酸,导致溶液PH降低,影响产氢酶的活性
【解析】
光反应和暗反应:
(1)真核生物绿藻在光照条件下,既进行光合作用又进行呼吸作用,两过程都产生[H],因此绿藻在光照条件下产生[H]的场所是细胞质基质、线粒体、叶绿体。有氧呼吸产生的[H]的功能是参与第三阶段的反应:还原氧气,生产水,并释放大量的能量。当细胞代谢活动平衡时,绿藻光反应产生的[H]转变成H2,使参与暗反应[H]的减少,有机物生产量减少,因此H2会导致绿藻生长不良。
(2)一些厌氧微生物在黑暗环境下,能将多种有机物发酵成各种有机酸,同时产生大量的H2。与上述绿藻制氢方法相比,这种方法制H2的优点是不受光照条件限制、避免了氧气的干扰、产气量大;厌氧菌无氧呼吸产生有机酸,导致溶液PH降低,影响产氢酶的活性,因此在厌氧微生物产H2过程中无氧呼吸也会影响产氢酶的活性。
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【题目】植物在遇到不良环境影响时,会引起系列胁迫响应相关基因的表达改变,这一过程称为胁迫响应。而胁迫相关基因的转录与其启动子区DNA分子的甲基化修饰(DNA分子上连入甲基基团)密切相关。为研究植物种子萌发过程中的胁迫响应机制,科研人员进行了相关研究。
(1)ABA是一种植物激素,作为____分子,对植物生命活动起_____作用。当植物处于胁迫状态时,体内ABA含量会升高,ABA处理可模拟外界不良环境,使植物产生胁迫响应。
(2)研究发现,拟南芥R基因编码的D酶能够切除某些基因启动子区DNA分子上的甲基基团,即DNA去甲基化,从而改变染色质结构,使_____酶能够与该部分启动子结合,从而开启相关基因的转录。
①科研人员以R基因突变体及野生型拟南芥种子为材料,用不同浓度ABA进行处理,统计种子萌发率,所得实验结果如图1所示。
实验结果显示,______,推测R基因突变体由于D酶活性丧失,种子萌发对较高浓度的ABA胁迫更加敏感,可能与胁迫响应基因启动子的甲基化程度有关。甲基化程度影响了植物对ABA的响应。
②研究发现NIC基因是胁迫条件下种子萌发所需的关键基因之一。科研人员检测了1.2μM ABA处理后,拟南芥R基因突变体及野生型种子中NIC基因启动子不同区域的DNA甲基化程度,结果如图2所示。
(注:图中甲基化程度用数字表示,绝对值越大,表明甲基化程度越高。DNA中一条单链的甲基化程度用0~1表示,另一条用-1~0表示。)
图2结果显示,突变体NIC基因启动子的A、D区域___。
③结合上述研究,推测在种子萌发过程中,R基因突变体由于________,因此对ABA胁迫更加敏感。
(3)科研人员进一步选取不同拟南芥种子为材料验证了上述推测。
①实验处理及结果如下表所示,请选择a~f中的种子填入Ⅰ~Ⅲ处,在IV、V处填写正确的ABA处理浓度,选择检测指标g、h填入VI处。
组别 | 种子 | ABA浓度(μM) | 检测指标 | 萌发率 |
1组 | I__ | IV__ | VI__ | 80% |
2组 | II__ | 1.2 | 10% | |
3组 | III__ | V__ | 65% |
种子类型:
a. 野生型
b. R基因突变体
c. NIC基因突变体
d. R基因突变体中转入含无甲基化修饰启动子的NIC基因
e. 野生型中转入含无甲基化修饰启动子的NIC基因
f . NIC基因突变体中转入含无甲基化修饰启动子的R基因检测指标:
g. NIC基因转录的mRNA
h. R基因转录的mRNA
②请解释表中各组实验的萌发率结果:____。