题目内容
【题目】玉米叶肉细胞中有一种酶,可通过一系列反应将CO2“泵”入维管束鞘细胞,使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2,保证卡尔文循环顺利进行,这种酶被形象地称为“CO2泵”。图1表示玉米CO2同化途径,图2表示进行自然种植的大棚和人工一次性施加CO2后的大棚内玉米光合速率变化曲线。回答下列相关问题:
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(1)卡尔文循环离不开光照,理由是_______________。当环境中光照增强,温度过高时,玉米光合作用速率不会明显下降甚至可能会提高,其原因是________________________。
(2)由图2可知,15时以后限制玉米光合速率的主要环境因素是_______________。17时与15时相比,自然种植大棚内玉米植株C5的合成速率________(填“升高”、“不变”或“降低”)。由图2中两条曲线的变化规律可知:人工施加CO2的最佳时间是_______时左右,两个大棚同时通风的时间是______时左右。
(3)已知水稻没有“CO2泵”这种机制,但随着胞间CO2浓度的升高,玉米的光合速率不再变化,而水稻的光合速率可以逐渐上升。请从暗反应中酶的角度分析可能的原因是__________________________________________________________。
【答案】有光才能进行光反应,从而为暗反应提供ATP和[H] 玉米叶肉细胞内有“CO2泵”,在气孔因高温关闭时,仍可以维持维管束鞘细胞内较高浓度的CO2,且此时光照增强,有可能使NADPH和ATP生成增加 光照强度 降低 8 10 水稻暗反应相关的酶活性比玉米的高(或水稻暗反应相关的酶数量比玉米的多)
【解析】
分析图1可以看出,玉米的叶肉细胞可以在较低浓度二氧化碳的条件下,通过二氧化碳泵固定二氧化碳,然后在维管束鞘细胞中利用。图2为自然种植的大棚和人工一次性施加CO2的大棚内玉米光合速率变化曲线,从8点~13点,人工一次性施加CO2的大棚内玉米光合速率快于自然种植的大棚。
(1)卡尔文循环是暗反应的一部分,需要光反应为其提供ATP和[H]。在气孔因高温关闭时,由于玉米叶肉细胞内有“CO2泵”,其仍可以维持维管束鞘细胞内较高浓度的CO2,且此时光照增强,NADPH和ATP生成增加,因此玉米光合作用速率不会明显下降甚至可能会提高。
(2)由图2可知,15时以后限制玉米光合速率的主要环境因素是光照强度,下午光照强度开始减弱。光照是光合作用的能量来源,17时与15时相比,光照强度降低,所以自然种植大棚内玉米植株C5的合成速率降低。由图2中两条曲线的变化规律可知:人工施加CO2的最佳时间是8时左右,因为此时人工一次性施加CO2后的大棚内玉米吸收CO2的速率迅速增大。两个大棚同时通风的时间是10时左右,因为此时自然种植的大棚内的玉米吸收CO2的速率也增大。
(3)玉米、水稻的光合速率变化与酶有关。随着胞间CO2浓度的升高,玉米的光合速率不再变化,而水稻虽然没有“CO2泵”这种机制,但光合速率可以逐渐上升,原因可能是水稻暗反应相关的酶活性比玉米的高(或水稻暗反应相关的酶数量比玉米的多)。
【题目】现有两种淀粉酶A与B,某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的话性,设计实验如下:
实验原理:温度等条件可以影响酶的活性;淀粉在淀粉酶的催化作用下产生麦芽糖。
实验材料:一定浓度的淀粉溶液、相同浓度的淀粉酶A和淀粉酶B溶液、水浴缸、温度计等。
实验过程:如表所示,
组别 步骤 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
①设置水浴缸温度 (℃) | 20 | 30 | 40 | 50 | 20 | 30 | 40 | 50 |
②取8支试管各加入淀粉溶液(mL),分别保温5min | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
③另取8支试管各加入等量淀粉酶溶液,分别保温5min | 酶A | 酶A | 酶A | 酶A | 酶A | 酶A | 酶A | 酶A |
④将同组两个试管中的淀粉溶液与淀粉酶溶液混合摇匀,保温5min | ||||||||
实验结果:图甲是40℃测定酶A催化淀粉水解生成的麦芽糖的量随时间变化的曲线;图乙是实验第④步保温5分钟后对各组淀粉剩余含量进行检测的结果。
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(1)生物体内的酶是由__________产生的,本质是________,酶能起催化作用的机理是__________。
(2)该实验的自变量是__________,无关变量有_________________(至少写出2种)。
(3)若适当降低温度,图甲中P点将向_________(填“左”或“右”)移动,原因是____________________,因此酶制剂适于在_________下保存。
(4)实验用分光光度计检测底物淀粉的剩余量来表示酶的活性,该实验不能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量,原因是______________________________。