题目内容

【题目】沙棘耐干旱、耐盐碱、抗风沙能力强,被广泛用于水土保持。科研人员利用“间隙光”(光照20秒、黑暗20秒交替进行)处理沙棘叶肉细胞一段时间,部分实验结果如图所示。请回答下列问题:

1)沙棘叶肉细胞中可将其他形式的能量转化为ATP中活跃的化学能的场所有_____________,可消耗[H]的过程有__________________________________

2)据图可知,黑暗开始后DE段保持稳定的主要原因是______________________________

3)与连续光照6小时,再连续暗处理6小时相比,“间隙光”处理12小时的光合产物______(填“较多”“相等”或“较少”)。

4)研究发现,沙棘细胞内可溶性蛋白、可溶性糖等物质的含量较多,其意义是___________

【答案】细胞质基质、线粒体、叶绿体 光合作用的暗反应、有氧呼吸的第三阶段(和无氧呼吸的第二阶段) 光反应产生的ATP[H]在黑暗开始后还能维持一段时间的暗反应 较多 增大细胞内渗透压,增强植物细胞的吸水能力(和防止细胞脱水)

【解析】

题图O2释放速率代表光反应速率,代表暗反应速率,光照开始后,光反应速率(O2释放速率)急剧增大,暗反应速率(CO2的吸收速率)增加相对缓慢,说明光反应和暗反应不是同步增加的,随后O2释放速率明显下降,与CO2吸收速率变化相当,说明暗反应对光反应有明显的限制作用,40s之后黑暗处理,光照消失,O2释放速率逐渐减弱,光反应减弱,最终导致暗反应也慢慢减弱。

(1)沙棘叶肉细胞中既有叶绿体,也有线粒体,叶绿体是光合作用的场所,线粒体是有氧呼吸的主要场所,光合作用和呼吸作用中都有ATP生成,因此其中可将其他形式的能量转化为ATP中活跃的化学能的场所有叶绿体、细胞质基质、线粒体,在光合作用和呼吸作用中都有[H]的产生和消耗过程,在叶绿体中消耗[H]的场所为叶绿体基质,在这里发生的过程为暗反应,即光合作用的暗反应阶段消耗了[H],在有氧呼吸中消耗[H]的过程是有氧呼吸的第三阶段,发生在线粒体内膜,无氧呼吸消耗[H]的过程是无氧呼吸的第二阶段,场所为细胞质基质。

2)据图可知,黑暗开始后,由于光反应产生的ATP[H]在黑暗开始后还能维持一段时间,因此暗反应还可以进行一段时间,即维持DE段(暗反应速率)的稳定。

3)“连续光照6小时,再连续暗处理6小时”与 “间隙光”处理12小时的光反应时间是相同的,但是在间隙光处理条件下,光反应为暗反应提供的产物ATP[H]能够更充分的被利用,因此间隙光条件下,光合产物产生较多。

4)沙棘细胞内可溶性蛋白、可溶性糖等物质的含量较多,从而增大细胞内渗透压,增强植物细胞的吸水能力(和防止细胞脱水),因此沙棘更耐干旱。

练习册系列答案
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【题目】合成生物学是指利用多种生物技术,让细胞来完成预先设想的各种任务。研究人员依据合成生物学原理创造出一种全新的大肠杆菌菌株。

1)大肠杆菌(工程菌)可利用现成的有机物,通过______呼吸生产乙醇等作为生物燃料。

2)为降低成本,研究人员重新设计了工程菌:将某微生物的固碳基因导入工程菌的基因组,使之能产生用于CO2固定和还原的酶,同时还关闭了三个参与异养代谢相关酶的基因;将能利用甲酸盐(可再生的储氢物质,具备廉价、易得、无毒、可降解等特性)合成ATP的非天然酶基因导入工程菌,使其能利用甲酸盐合成生命活动所需的ATP,如下图所示。

根据图1推测改造后的工程菌合成有机物的碳来自______,除了调整大肠杆菌碳源的来源,还对其_______来源进行了改造。请写出题目中涉及到的两种技术或工程的名称。____________

3)改造后的工程菌并没有按最初设想的代谢方式生活,研究人员还要对其进行______以获得目的菌。将改造后的工程菌放在一定容积的培养基中,除水、无机盐、氮源外,还加入数量有限的糖类、一定浓度的______,同时通入CO2浓度为10%的无菌空气;每天取2mL的培养基检测成分变化及工程菌的数量等,当菌体数量达到一个稳定值后,更换培养基,结果如图2

在对培养基成分分析时发现,第47166214343天,培养基中的糖含量______,在第______天左右得到较多符合要求的工程菌。

4)请评价最终获得的大肠杆菌用于生物燃料生产的可行性,并说明理由。____________

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