1.細(xì)胞代謝大題分析與表達(dá)練2025年高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)二輪專題生物H課后習(xí)題含答案

1.細(xì)胞代謝大題分析與表達(dá)練2025年高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)二輪專題生物H課后習(xí)題含答案1.細(xì)胞代謝(分值:93分)學(xué)生用書P245

1.(2024·湖南模擬)(8分)植物吸收的光能超過光合作用所能利用的量時(shí)引起光能轉(zhuǎn)化效率下降的現(xiàn)象稱為光抑制。光抑制主要發(fā)生在葉肉細(xì)胞的PSⅡ系統(tǒng),該系統(tǒng)吸收光能,將水分解為O2和H+并釋放電子,但電子積累過多時(shí)會(huì)產(chǎn)生活性氧破壞PSⅡ系統(tǒng)的功能,使光合速率下降。番茄葉肉細(xì)胞中存在非光化學(xué)淬滅(NPQ)機(jī)制,可通過葉黃素將過剩光能以熱能形式散失。完成下列問題。(1)PSⅡ系統(tǒng)存在于葉肉細(xì)胞的(結(jié)構(gòu))。

(2)強(qiáng)光條件下,NPQ機(jī)制將葉綠體吸收的過剩光能轉(zhuǎn)化為熱能散失,減少了PSⅡ系統(tǒng)產(chǎn)生的、,從而減輕其對葉綠體結(jié)構(gòu)的破壞。強(qiáng)光會(huì)先抑制光合作用階段,減少的產(chǎn)生,其中后者作為活潑的還原劑。

(3)為研究V基因在高光條件下對NPQ機(jī)制的作用,科研人員利用V基因沉默型番茄,與野生型番茄經(jīng)過相同高光處理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖,說明高光條件下V基因的表達(dá)。

答案(1)(葉綠體)類囊體薄膜(2)電子活性氧光反應(yīng)ATP和NADPH(3)促進(jìn)NPQ機(jī)制的激活解析(1)PSⅡ系統(tǒng)吸收光能,將水分解為O2和H+并釋放電子,是光反應(yīng)水的光解過程,發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜,因此PSⅡ系統(tǒng)存在于葉肉細(xì)胞的類囊體薄膜。(2)NPQ機(jī)制將葉綠體吸收的過剩光能轉(zhuǎn)化為熱能散失,PSⅡ系統(tǒng)吸收的光能減少,釋放的電子減少,產(chǎn)生的活性氧減少,從而減輕其對葉綠體結(jié)構(gòu)的破壞。PSⅡ系統(tǒng)進(jìn)行水的光解過程,強(qiáng)光破壞PSⅡ系統(tǒng)的功能,會(huì)先抑制光合作用的光反應(yīng)階段,減少ATP和NADPH的產(chǎn)生,其中NADPH作為活潑的還原劑。(3)結(jié)合題圖可知,野生型經(jīng)高光處理后NPQ的激活程度明顯增高,而V基因沉默型在黑暗和高光處理?xiàng)l件下NPQ的激活程度均較低,說明V基因的表達(dá)能夠促進(jìn)NPQ機(jī)制的激活。根據(jù)以上信息推測V基因表達(dá)增強(qiáng)更有利于在強(qiáng)光下激活NPQ機(jī)制,保護(hù)PSⅡ系統(tǒng),適應(yīng)強(qiáng)光環(huán)境。2.(2024·湖南衡陽模擬)(14分)馬拉松長跑過程中,約有60%的能量由脂肪提供,運(yùn)動(dòng)員往往出現(xiàn)心跳加快、呼吸加深、大量出汗、口渴等生理反應(yīng)。圖1為運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)部分物質(zhì)和能量代謝關(guān)系示意圖,請回答下列問題。圖1(1)馬拉松長跑過程中,細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳量和消耗氧氣量的比值(填“大于”“小于”或“等于”)1,葡萄糖儲(chǔ)存的能量經(jīng)有氧呼吸釋放后,其主要去向是。

(2)[H]的本質(zhì)是,在有氧呼吸的第二階段,是否需要氧氣的存在,請?zhí)岢鲆环N合理的解釋:。

(3)有氧呼吸過程中,[H]中的H+需要經(jīng)過一系列過程才能傳遞給分子氧,氧與之結(jié)合生成水,圖2為其傳遞過程的兩條途徑,真核生物體內(nèi)存在其中的一條或兩條途徑?；卮鹣嚓P(guān)問題。圖2①研究發(fā)現(xiàn),“物質(zhì)6→物質(zhì)7”過程易被氰化物抑制。若小鼠氰化物中毒,則其細(xì)胞呼吸全被抑制,導(dǎo)致小鼠死亡;而對天南星科植物用氰化物處理,會(huì)使其呼吸速率降低,但其細(xì)胞呼吸并未完全被抑制。結(jié)果表明:天南星科植物存在(填“途徑1”“途徑2”或“途徑1和途徑2”)。

②天南星在開花時(shí),其花序會(huì)釋放大量能量,花序溫度比周圍溫度高15~35℃,促使惡臭物質(zhì)散發(fā)以吸引昆蟲進(jìn)行傳粉。研究發(fā)現(xiàn),此時(shí)花序中ATP生成量并沒有明顯增加。花序溫度升高但ATP生成沒有明顯增加的原因是。

答案(1)小于以熱能的形式散失(2)NADH需要,只有在氧氣存在的情況下,丙酮酸才能進(jìn)入線粒體(3)途徑1和途徑2途徑2增強(qiáng),物質(zhì)氧化分解釋放的能量儲(chǔ)存在ATP中的較少,大部分以熱能形式散失解析(1)馬拉松長跑過程中,需要消耗大量的能量,只依靠糖類氧化分解不足以維持,所以需要消耗脂肪提供能量。因?yàn)榕c糖類相比,脂肪中氫的含量多,氧的含量少,脂肪的氧化分解需要消耗更多的氧,同時(shí)釋放大量的氧氣,因此運(yùn)動(dòng)員在馬拉松長跑過程中,細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳量小于消耗的氧氣量,所以其比值小于1。葡萄糖儲(chǔ)存的能量經(jīng)有氧呼吸釋放后,能量主要以熱能的形式散失。(2)[H]的本質(zhì)是NADH。因?yàn)橹挥性谘鯕獯嬖诘那闆r下,丙酮酸才能進(jìn)入線粒體,所以在有氧呼吸的第二階段需要氧氣。(3)①“物質(zhì)6→物質(zhì)7”過程易被氰化物抑制。若小鼠氰化物中毒,則其細(xì)胞呼吸作用全被抑制,導(dǎo)致小鼠死亡,說明小鼠只存在途徑1;對天南星科植物用氰化物處理,會(huì)使其呼吸速率降低,但其細(xì)胞呼吸并未完全被抑制,說明天南星科植物存在途徑1和途徑2。②天南星在開花時(shí),花序溫度升高但ATP生成沒有明顯增加的原因是途徑2增強(qiáng),物質(zhì)氧化分解釋放的能量儲(chǔ)存在ATP中較少,大量以熱能形式散失。3.(2024·重慶二模)(14分)植物含有葉綠體的細(xì)胞在光照下不僅能進(jìn)行CO2同化,而且存在依賴光的消耗O2釋放CO2的耗能反應(yīng),稱為光呼吸。其大致過程如圖所示。(1)由圖可知,光呼吸過程中消耗O2的細(xì)胞器是,判斷依據(jù)是。產(chǎn)生CO2的細(xì)胞器是。

(2)引起光呼吸作用的基礎(chǔ)是光合作用中固定CO2的酶Rubisco具有雙重功能,既能催化CO2固定又能催化O2與C5結(jié)合,形成C3和C2,導(dǎo)致光合效率下降。CO2和O2競爭性結(jié)合Rubisco的同一活性位點(diǎn)。據(jù)此推測,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過(至少填一種措施)增加作物產(chǎn)量。

(3)當(dāng)CO2和O2分壓比降低時(shí),暗反應(yīng)減慢,積累導(dǎo)致H2O光解產(chǎn)生的電子與O2結(jié)合產(chǎn)生自由基對膜結(jié)構(gòu)造成傷害。光呼吸途徑的存在可減輕這種傷害,其機(jī)理是。

(4)嘗試從能量和反應(yīng)條件(光)兩方面說明光呼吸和細(xì)胞呼吸的不同點(diǎn):。

答案(1)葉綠體光呼吸過程中O2需要與葉綠體中的RuBP結(jié)合線粒體(2)適當(dāng)提高CO2濃度(3)NADPH光呼吸產(chǎn)生的C3和CO2可加快暗反應(yīng)的進(jìn)行,促進(jìn)水光解產(chǎn)生的電子與NADP+結(jié)合,減少與O2結(jié)合(產(chǎn)生自由基),從而避免其對葉綠體結(jié)構(gòu)造成傷害(4)光呼吸不產(chǎn)生ATP,需要光;細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP,有光無光均能進(jìn)行解析(1)植物含有葉綠體的細(xì)胞在光照下不僅能進(jìn)行CO2同化,而且存在依賴光的消耗O2釋放CO2的耗能反應(yīng),稱為光呼吸。根據(jù)圖示信息可知,光呼吸過程中O2需要與葉綠體中的RuBP結(jié)合并在酶的作用下生成乙醇酸,所以消耗O2的場所在葉綠體。產(chǎn)生CO2的細(xì)胞器是線粒體。(2)根據(jù)題意可知,Rubisco具有雙重功能,既能催化CO2固定又能催化O2與C5結(jié)合,形成C3和C2,導(dǎo)致光合效率下降。CO2和O2競爭性結(jié)合Rubisco的同一活性位點(diǎn),因此可通過適當(dāng)提高CO2濃度,促進(jìn)CO2和Rubisco的活性位點(diǎn)結(jié)合,進(jìn)而提高光合作用,增加作物產(chǎn)量。(3)當(dāng)CO2和O2分壓比降低時(shí),暗反應(yīng)減慢,NADPH的消耗速率減慢,光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH會(huì)積累,導(dǎo)致H2O光解產(chǎn)生的電子與O2結(jié)合產(chǎn)生自由基對膜結(jié)構(gòu)造成傷害。光呼吸產(chǎn)生的C3和CO2可加快暗反應(yīng)的進(jìn)行,促進(jìn)水光解產(chǎn)生的電子與NADP+結(jié)合,減少與O2結(jié)合(產(chǎn)生自由基),從而避免其對葉綠體結(jié)構(gòu)造成傷害。(4)從能量的角度來看,光呼吸不產(chǎn)生ATP,細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP;從反應(yīng)條件(光)的角度來看,光呼吸需要光才能進(jìn)行,細(xì)胞呼吸有光無光均能進(jìn)行。4.(2024·山西晉中模擬)(15分)圖1是擬南芥進(jìn)行光合作用的示意圖,PSⅠ(光系統(tǒng)Ⅰ)和PSⅡ(光系統(tǒng)Ⅱ)是由蛋白質(zhì)和光合色素組成的復(fù)合物?；卮鹣铝袉栴}。圖1(1)光反應(yīng)過程中光能轉(zhuǎn)換成電能,最終轉(zhuǎn)換為。若CO2濃度降低,則圖中電子傳遞速率會(huì)(填“升高”或“降低”),原因是。

(2)強(qiáng)光條件下,過剩的光能會(huì)對PSⅡ復(fù)合體造成損傷,導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度減弱。遭受強(qiáng)光損傷的擬南芥幼葉細(xì)胞中,葉綠素酶(CLH)基因表達(dá)量明顯上升,科研人員為研究幼葉應(yīng)對強(qiáng)光影響的機(jī)制,分別測定野生型(WT)、CLH基因缺失的突變型(clh-1)和CLH基因過量表達(dá)的突變型(clh-2)擬南芥在強(qiáng)光照射后的生存率,結(jié)果如圖2所示。據(jù)圖可知,CLH基因可以擬南芥在強(qiáng)光照射后的生存能力。

圖2圖3(3)科研人員研究發(fā)現(xiàn),擬南芥的H基因突變體在22℃下生長與野生型無差別,而30℃下生長則葉片呈白色。①30℃時(shí),葉片呈白色的原因是葉綠體發(fā)育異常,合成受阻。

②科研人員用特定抗體檢測H蛋白在葉綠體內(nèi)的分布,結(jié)果如圖3所示(各泳道的蛋白質(zhì)樣量均保持一致),依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出的結(jié)論是。

③H蛋白是一種熱應(yīng)激蛋白(溫度升高時(shí)表達(dá)),調(diào)控葉綠體基因編碼的RNA聚合酶的活性。據(jù)此推測,H基因突變體在30℃時(shí)葉片呈白色的原因是。

答案(1)ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能降低CO2濃度降低,C3生成量減少,用于還原C3的NADPH消耗量減少,生產(chǎn)的NADP+減少,接受的e-減少(2)提高(3)葉綠素H蛋白主要分布于類囊體上H基因突變導(dǎo)致H蛋白在30℃時(shí)不表達(dá)(H蛋白失活),葉綠體中RNA聚合酶活性降低,影響類囊體上與光合色素合成相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄,使光合色素合成受阻解析(1)在光反應(yīng)的過程中:光能轉(zhuǎn)換為電能,電能再轉(zhuǎn)換為活躍的化學(xué)能,存儲(chǔ)在ATP和NADPH中,在暗反應(yīng)過程中,ATP和NADPH中的活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能存儲(chǔ)在有機(jī)物中。分析圖1可知,若CO2濃度降低,C3生成量減少,用于還原C3的NADPH消耗量減少,生產(chǎn)的NADP+減少,接受的e-減少,則圖1中電子傳遞速率會(huì)降低。(2)圖2曲線顯示野生型擬南芥(WT)在強(qiáng)光照射時(shí)間超過一天后,生存率開始降低;CLH基因缺失的突變型擬南芥(clh-1)在強(qiáng)光照射時(shí)間超過一天后,生存率也開始降低,且降低幅度大于野生型擬南芥;CLH基因過量表達(dá)的突變型擬南芥(clh-2)在強(qiáng)光照射時(shí)間超過一天后,生存率不變,推測CLH基因可以提高擬南芥在強(qiáng)光照射后的生存能力。(3)①在正常情況下,葉片呈綠色是因?yàn)槿~綠體中含有葉綠素,30℃時(shí),葉片呈白色的原因是葉綠體發(fā)育異常,這是由葉綠素合成受阻所致。②由圖3可知,H蛋白在葉綠體基質(zhì)中含量低,而在類囊體中含量高,故根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,H蛋白主要分布于類囊體上。③H蛋白是一種熱應(yīng)激蛋白(溫度升高時(shí)表達(dá)),調(diào)控葉綠體基因編碼的RNA聚合酶的活性。據(jù)此推測,H基因突變體在30℃時(shí)葉片呈白色的原因是H基因突變導(dǎo)致H蛋白在30℃時(shí)不表達(dá)(H蛋白失活),葉綠體中RNA聚合酶活性降低,影響類囊體上光合色素合成相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄,使光合色素合成受阻。5.(2024·山東棗莊二模)(12分)小麥、水稻等大多數(shù)植物,在暗反應(yīng)階段,CO2被C5固定以后形成C3,進(jìn)而被還原成(CH2O),這類植物稱為C3植物。而玉米、甘蔗等原產(chǎn)在熱帶的植物,CO2中的碳首先轉(zhuǎn)移到草酰乙酸(C4)中,然后轉(zhuǎn)移到C3中,這類植物稱為C4植物,其固定CO2的途徑如圖1所示。蘆薈、仙人掌等植物白天氣孔關(guān)閉,夜間氣孔開放,這類植物在進(jìn)化中形成了特殊的固碳途徑,如圖2所示,這類植物稱為CAM植物。(注:PEP羧化酶比RuBP羧化酶對CO2的親和力更強(qiáng))圖1圖2(1)C4植物的光反應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞中。在夏季炎熱干旱的中午,C4植物比C3植物的優(yōu)越性表現(xiàn)為。

(2)CAM植物參與卡爾文循環(huán)的CO2直接來源于過程,夜晚其葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的場所是。

(3)蝴蝶蘭因花色艷麗、花姿優(yōu)美、開花期長,一直以來深受愛花者的青睞。有人想在室內(nèi)大量培養(yǎng)蝴蝶蘭,又擔(dān)心植物多,在夜晚會(huì)釋放大量的CO2不利于健康。請你根據(jù)圖1、圖2的固碳途徑,利用CO2傳感器,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究蝴蝶蘭是否屬于CAM植物。實(shí)驗(yàn)思路:。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論:。

答案(1)葉肉夏季炎熱干旱的中午,植物氣孔大量關(guān)閉,使得空氣中的CO2不易進(jìn)入細(xì)胞,細(xì)胞內(nèi)CO2濃度較低,而C4植物的PEP羧化酶比RuBP羧化酶對CO2的親和力更強(qiáng),可以利用低濃度的CO2進(jìn)行光合作用(2)蘋果酸分解和細(xì)胞呼吸(有氧呼吸)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體(3)在密閉裝置內(nèi)種植蝴蝶蘭,利用CO2傳感器測定其白天和夜晚CO2含量變化的差異若密閉容器內(nèi)白天CO2含量不變,晚上CO2含量下降,則為CAM植物;若白天CO2含量下降,晚上CO2含量增多,則不是CAM植物解析(1)結(jié)合圖1可知,葉肉細(xì)胞的葉綠體中有類囊體沒有RuBP羧化酶,因此可以進(jìn)行光反應(yīng),不能進(jìn)行暗反應(yīng);C4植物的PEP羧化酶活性較強(qiáng),對CO2的親和力很大,這種酶就起一個(gè)“二氧化碳泵”的作用,把外界CO2“壓”進(jìn)維管束鞘薄壁細(xì)胞中去,增加維管束鞘薄壁細(xì)胞內(nèi)的CO2濃度。所以,在炎熱干旱環(huán)境中,葉片關(guān)閉氣孔以減少水分的喪失,導(dǎo)致葉片中CO2濃度大大下降,因此在這樣的環(huán)境中,C4植物在較低CO2濃度時(shí)光合速率高于C3植物。(2)結(jié)合圖2可知,CAM植物參與卡爾文循環(huán)的CO2直接來源于呼吸過程(有氧呼吸)釋放和蘋果酸分解;夜晚其葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的過程是細(xì)胞呼吸,場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。(3)CAM植物白天氣孔關(guān)閉,夜間氣孔開放,因此要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究蝴蝶蘭是否屬于CAM植物,可從密閉容器內(nèi)白天和晚上CO2的濃度變化可知,將蝴蝶蘭培養(yǎng)在透明的密閉容器內(nèi),置于自然環(huán)境中,若白天CO2含量不變,晚上CO2含量下降,則為CAM植物;若白天CO2含量下降,晚上CO2含量增多,則不是CAM植物。6.(2024·河南模擬)(16分)光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ是植物光合作用的捕光復(fù)合物、放氧復(fù)合物和電子傳遞復(fù)合物等。藻藍(lán)蛋白是海洋藻類中吸收光能的一類蛋白質(zhì),能吸收550~650nm內(nèi)不同波長的光,影響光合作用的效率。為研究藻藍(lán)蛋白的功能,研究人員以缺失細(xì)胞壁的萊茵衣藻突變體(cc849)、基于cc849制備的高表達(dá)藻藍(lán)蛋白FACHB314的轉(zhuǎn)基因萊茵衣藻藻株(Cr-PC)和高表達(dá)藻藍(lán)蛋白FACHB314及FACHB314合成酶的萊茵衣藻藻株(Cr-PCHP)為材料,研究相關(guān)光合參數(shù),結(jié)果如圖1和圖2所示。回答下列問題。圖1圖2(1)萊茵衣藻屬于單細(xì)胞真核生物。光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ分布在葉綠體的上,捕光復(fù)合物中的葉綠素主要吸收可見光中的。不能用低滲溶液培養(yǎng)cc849藻株,原因是。

(2)結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,藻藍(lán)蛋白FACHB314吸收的光(填“能”或“不能”)輸入光合作用系統(tǒng),判斷依據(jù)是。

(3)檢測以上三種萊茵衣藻的生長曲線和干重(有機(jī)干物質(zhì)量),結(jié)果如圖3和圖4所示。圖3圖4在培養(yǎng)過程中,檢測培養(yǎng)液中萊茵衣藻的細(xì)胞數(shù)量時(shí),可采用的方法是。重組藻藍(lán)蛋白FACHB314的表達(dá)對萊茵衣藻生長和有機(jī)物的積累具有作用,基于上述研究,原因是。

答案(1)類囊體薄膜紅光和藍(lán)紫光cc849藻株的細(xì)胞壁缺失,在低滲溶液中會(huì)吸水漲破(2)能Cr-PC和Cr-PCHP藻株均高表達(dá)藻藍(lán)蛋白FACHB314,兩者的光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ的電子傳遞速率均高于cc849藻株(3)抽樣檢測法(或顯微鏡直接計(jì)數(shù)法)促進(jìn)藻藍(lán)蛋白FACHB314能提高光系統(tǒng)的電子傳遞速率,提高光合速率,增加有機(jī)物的積累量解析(1)萊茵衣藻屬于單細(xì)胞真核生物。光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ參與光反應(yīng),存在于萊茵衣藻葉綠體的類囊體薄膜上。葉綠素主要吸收可見光中的紅光和藍(lán)紫光。cc849藻株的細(xì)胞壁缺失,在低滲溶液中容易吸水漲破,因而不能用低滲溶液培養(yǎng)cc849藻株。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,Cr-PC和Cr-PCHP藻株均高表達(dá)藻藍(lán)蛋白FACHB314,二者的光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ的電子傳遞速率均高于cc849藻株,說明藻藍(lán)蛋白FACHB314吸收的光能輸入光合作用系統(tǒng),從而能提高光合速率。(3)在培養(yǎng)過程中,檢測培養(yǎng)液中萊茵衣藻的細(xì)胞數(shù)量時(shí),可采用抽樣檢測法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,Cr-PC和Cr-PCHP藻株均高表達(dá)藻藍(lán)蛋白FACHB314,其細(xì)胞密度和干重均大于cc849藻株,說明重組藻藍(lán)蛋白的表達(dá)對萊茵衣藻生長和有機(jī)物的積累具有促進(jìn)作用,原因是藻藍(lán)蛋白吸收光能,提高了光系統(tǒng)的電子傳遞速率,提高了光合速率。7.(2024·廣東韶關(guān)二模)(14分)研究人員發(fā)現(xiàn)大豆細(xì)胞中GmPLP1(一種光受體蛋白)的表達(dá)量在強(qiáng)光下顯著下降。據(jù)此,他們作出GmPLP1參與強(qiáng)光脅迫響應(yīng)的假設(shè)。為驗(yàn)證該假設(shè),他們選用WT(野生型)、GmPLP1-ox(GmPLP1過表達(dá))和GmPLP1-i(GmPLP1低表達(dá))轉(zhuǎn)基因大豆幼苗為材料進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖1所示。請回答下列問題。圖1(1)強(qiáng)光脅迫時(shí),過剩的光能會(huì)對光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白復(fù)合體(PSⅡ)造成損傷,并產(chǎn)生活性氧(影響PSⅡ的修復(fù)),進(jìn)而影響和ATP的供應(yīng),導(dǎo)致暗反應(yīng)中(填生理過程)減弱,生成的有機(jī)物減少,致使植物減產(chǎn)。

(2)圖1中,光照強(qiáng)度大于1500μmol/(m2·s)時(shí),隨著光照強(qiáng)度的增加,三組實(shí)驗(yàn)大豆幼苗的凈光合速率均增加緩慢,分析其原因可能是(試從暗反應(yīng)角度答出2點(diǎn))。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明GmPLP1參與強(qiáng)光脅迫響應(yīng),判斷依據(jù)是。

(3)研究小組在進(jìn)一步的研究中發(fā)現(xiàn),強(qiáng)光會(huì)誘導(dǎo)蛋白質(zhì)GmVTC2b的表達(dá)。為探究GmVTC2b是否參與大豆對強(qiáng)光脅迫的響應(yīng),他們測量了弱光和強(qiáng)光下WT(野生型)和GmVTC2b-ox(GmVTC2b過表達(dá))轉(zhuǎn)基因大豆幼苗中抗壞血酸(可清除活性氧)的含量,結(jié)果如圖2所示。圖2依據(jù)結(jié)果可推出在強(qiáng)光脅迫下GmVTC2b增強(qiáng)了大豆幼苗對強(qiáng)光脅迫的耐受性(生物對強(qiáng)光脅迫的忍耐程度),其原理是。

(4)經(jīng)進(jìn)一步的研究,研究人員發(fā)現(xiàn)GmPLP1通過抑制GmVTC2b的功能,減弱大豆幼苗對強(qiáng)光脅迫的耐受性。若在第(3)小題實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增設(shè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行驗(yàn)證,該實(shí)驗(yàn)組的選材為的轉(zhuǎn)基因大豆幼苗(提示:可通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)得到相應(yīng)基因過表達(dá)和低表達(dá)的植物)。根據(jù)以上信息,試提出一個(gè)可提高大豆對強(qiáng)光脅迫的耐受性,從而達(dá)到增產(chǎn)目的的思路:(答出1點(diǎn)即可)。

答案(1)NADPHC3的還原(2)受胞間CO2濃度的限制;受光合作用有關(guān)酶的數(shù)量(活性)的限制;受溫度的影響一定范圍內(nèi),光照較強(qiáng)時(shí),與WT相比,GmPLP1的表達(dá)量增加會(huì)抑制大豆幼苗的光合作用,GmPLP1的表達(dá)量減少會(huì)促進(jìn)大豆幼苗的光合作用(3)GmVTC2b通過增加抗壞血酸含量進(jìn)而提高大豆清除活性氧的能力,從而增加植株對強(qiáng)光脅迫的耐受性(4)GmVTC2b過表達(dá)和GmPLP1過表達(dá)(或GmVTC2b過表達(dá)和GmPLP1低表達(dá))抑制大豆細(xì)胞中GmPLP1的表達(dá);促進(jìn)大豆細(xì)胞中GmVTC2b的表達(dá);增加大豆細(xì)胞中抗壞血酸的含量解析(1)強(qiáng)光脅迫時(shí),過剩的光能會(huì)對光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白復(fù)合體(PSⅡ)造成損傷,光反應(yīng)減弱,光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH減少,而暗反應(yīng)階段中C3的還原需要光反應(yīng)提供ATP和NADPH,因此會(huì)導(dǎo)致暗反應(yīng)中C3的還原減弱,生成的有機(jī)物減少,致使植物減產(chǎn)。(2)由于胞間CO2濃度的限制,二氧化碳吸收速率有限,光合作用有關(guān)酶的數(shù)量(活性)的限制以及溫度的影響等,導(dǎo)致光照強(qiáng)度大于1500μmol/(m2·s)時(shí),隨著光照強(qiáng)度的增加,三組實(shí)驗(yàn)大豆幼苗的凈光合速率均增加緩慢。由圖1可知一定范圍內(nèi),光照較強(qiáng)時(shí),與WT相比,GmPLP1的表達(dá)量增加(GmPLP1-ox組)會(huì)抑制大豆幼苗的光合作用,GmPLP1的表達(dá)量減少(GmPLP1-i組)會(huì)促進(jìn)大豆幼苗的光合作用,該結(jié)果表明GmPLP1參與強(qiáng)光脅迫響應(yīng)。(3)由圖2可知,GmVTC2b通過增加抗壞血酸含量進(jìn)而提高大豆清除活性氧的能力,從而增加植株對強(qiáng)光脅迫的耐受性,因此在強(qiáng)光脅迫下GmVTC2b增強(qiáng)了大豆幼苗對強(qiáng)光脅迫的耐受性(生物對強(qiáng)光脅迫的忍耐程度)。(4)為了驗(yàn)證GmPLP1通過抑制GmVTC2b的功能,減弱大豆幼苗對強(qiáng)光脅迫的耐受性,因此可通過設(shè)置GmVTC2b過表達(dá)和GmPLP1過表達(dá)(或GmVTC2b過表達(dá)和GmPLP1低表達(dá))的轉(zhuǎn)基因大豆幼苗來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。根據(jù)以上信息,可通過抑制大豆細(xì)胞中GmPLP1的表達(dá),促進(jìn)大豆細(xì)胞中GmVTC2b的表達(dá),增加大豆細(xì)胞中抗壞血酸的含量等方法,提高大豆對強(qiáng)光脅迫的耐受性,達(dá)到增產(chǎn)的目的。2.遺傳推理與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(分值:58分)學(xué)生用書P249

1.(2024·湖南衡陽模擬改編)(12分)水稻為二倍體雌雄同株植物,是重要的糧食作物?？蒲腥藛T對水稻易感病品系甲誘變后,利用多種育種方法培育出兩種純合抗病突變品系乙和丙。甲與乙雜交,F1全為抗病,F1自交,F2表現(xiàn)為抗病∶易感病=3∶1;甲與丙雜交,F1全為抗病,F1自交,F2表現(xiàn)為抗病∶易感病=1∶1。(1)推測乙為單基因突變體,其依據(jù)是。研究發(fā)現(xiàn)抗病突變對甲與丙雜交產(chǎn)生的F1的繁殖力造成了影響,根據(jù)雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測,這一影響應(yīng)為。

(2)已知乙的抗病突變基因位于2號染色體上。為確定丙的抗病突變基因是否也位于2號染色體上,請利用上述水稻品系設(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究,簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。(3)經(jīng)研究確定,丙的抗病突變發(fā)生在2號染色體上,并且甲與丙雜交獲得的抗病雜交種同時(shí)具有抗倒伏、品質(zhì)好的優(yōu)勢。該雜交種不能直接留種使用,需年年制種,原因是。為解決上述問題,可利用基因工程將一個(gè)隱性純合致死基因?qū)肟共‰s交種的染色體上,培育成轉(zhuǎn)基因抗病雜交種。

答案(1)甲與乙雜交得F1,F1自交后F2表現(xiàn)為抗病∶易感病=3∶1,符合分離定律含有抗病基因的雌配子或者雄配子不育(2)實(shí)驗(yàn)思路:使突變品系乙和丙雜交得F1,F1自交,觀察并記錄F2的表型及比例。預(yù)期結(jié)果和結(jié)論:若F2均為抗病,說明丙的抗病突變基因也位于2號染色體上;若F2抗病∶易感病=7∶1,則說明丙的抗病突變基因不位于2號染色體上。(3)雜交種為雜合子,自交后代會(huì)發(fā)生性狀分離出現(xiàn)易感病個(gè)體不含抗病基因的2號解析(1)甲與乙雜交得F1,F1自交后F2表現(xiàn)為抗病∶易感病=3∶1,符合分離定律,因此乙為單基因突變體。甲與丙雜交,F1全為抗病,F1自交,F2表現(xiàn)為抗病∶易感病=1∶1,意味著F1中父本或者母本一方只能提供易感病基因,因此可能含有抗病基因的雌配子或者雄配子不育。(2)已知乙的抗病突變基因位于2號染色體上,為確定丙的抗病突變基因是否也位于2號染色體上,可使突變品系乙和丙雜交得F1,F1自交,觀察并記錄F2的表型及比例。若丙的抗病突變基因也位于2號染色體上,兩對基因遵循分離定律,則F2全為抗病;若丙的抗病突變基因位于其他染色體上,兩對基因遵循自由組合定律,且含有丙品系中抗病基因的雌配子或者雄配子不育,則F2抗病∶易感病=7∶1。因此若F2均抗病,說明丙的抗病突變基因也位于2號染色體上;若F2抗病∶易感病=7∶1,則說明丙的抗病突變基因位于其他染色體上。(3)丙的抗病突變發(fā)生在2號染色體上,該雜交種不能直接留種使用,是因?yàn)殡s交種為雜合子,自交后代會(huì)發(fā)生性狀分離出現(xiàn)易感病個(gè)體。利用基因工程將一個(gè)隱性純合致死基因?qū)肟共‰s交種的不含抗病基因的2號染色體上,會(huì)使后代中易感病個(gè)體死亡,培育成轉(zhuǎn)基因抗病雜交種。2.(2024·湖南衡陽三模)(10分)雜種劣育是指雜交子代出現(xiàn)卵巢發(fā)育不全,減數(shù)分裂異常等現(xiàn)象?？茖W(xué)家在黑腹果蠅P品系的染色體上發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致雜種劣育的遺傳因子(簡稱P因子),P因子可隨配子遺傳給后代,而M品系沒有P因子。在P品系果蠅的體細(xì)胞中,P因子只有部分序列得以表達(dá)合成A蛋白,而在生殖細(xì)胞中不合成A蛋白。A蛋白會(huì)抑制P因子全部序列的表達(dá)從而抑制B蛋白的合成,而B蛋白是導(dǎo)致雜種劣育的關(guān)鍵因子。研究者進(jìn)行了以下雜交實(shí)驗(yàn),回答下列問題?！帷釳PM子代正常子代正常P子代劣育子代正常(1)請從基因表達(dá)的角度分析,造成P品系果蠅體細(xì)胞和生殖細(xì)胞中A蛋白合成情況有差異的原因可能是

。

(2)研究者推測造成黑腹果蠅雜種劣育的現(xiàn)象還與細(xì)胞質(zhì)因子有關(guān),上述實(shí)驗(yàn)中支持該推測的雜交組合是和。而P品系作母本時(shí)雜交子代全部表現(xiàn)正常,結(jié)合題意分析原因是

。

(3)進(jìn)一步研究表明,在B蛋白的作用下,P因子可以從染色體上切離下來,插入相應(yīng)位點(diǎn)而引起變異,這種遺傳現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)座?？茖W(xué)家推測果蠅的白眼性狀也是由P因子轉(zhuǎn)座插入紅眼基因引起的變異,這種變異不屬于(填“基因突變”或“基因重組”)。現(xiàn)有P品系和M品系的紅眼雌雄果蠅若干,請?jiān)O(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述推測。請寫出雜交組合和預(yù)期結(jié)果:

。

答案(1)體細(xì)胞中存在阻礙P因子序列完整表達(dá)的物質(zhì),而生殖細(xì)胞中不存在(或體細(xì)胞中存在RNA干擾等表觀遺傳修飾作用使P因子部分序列無法表達(dá),而生殖細(xì)胞中不存在)(2)M(♀)×P(♂)M(♂)×P(♀)P品系在作為母本時(shí),體細(xì)胞中可以合成A蛋白,進(jìn)入生成的卵細(xì)胞中,受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來自母本,從而抑制受精卵中的P因子全部序列的表達(dá),無法合成B蛋白(3)基因重組M(♀)×M(♂),雜交子代全為紅眼;M(♀)×P(♂),雜交子代出現(xiàn)白眼解析(1)根據(jù)題意分析,體細(xì)胞中存在阻礙P因子序列完整表達(dá)的物質(zhì),而生殖細(xì)胞中不存在(或體細(xì)胞中存在RNA干擾等表觀遺傳修飾作用使P因子部分序列無法表達(dá),而生殖細(xì)胞中不存在),會(huì)造成P品系果蠅體細(xì)胞和生殖細(xì)胞中A蛋白合成情況有差異。(2)研究者推測造成黑腹果蠅雜種劣育的現(xiàn)象還與細(xì)胞質(zhì)因子有關(guān),由于細(xì)胞質(zhì)主要來自母本,則應(yīng)找到正反交實(shí)驗(yàn)且結(jié)果不同的實(shí)驗(yàn),即M(♀)×P(♂)劣育和M(♂)×P(♀)正常。而P品系作母本時(shí)雜交子代全部表現(xiàn)正常,原因可能是P品系在作為母本時(shí),體細(xì)胞中可以合成A蛋白,進(jìn)入生成的卵細(xì)胞中,受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來自母本,從而抑制受精卵中的P因子全部序列的表達(dá),無法合成B蛋白。(3)P因子可以從染色體上切離下來,插入相應(yīng)位點(diǎn)而引起變異,這種遺傳現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)座,因?yàn)椴迦氲钠尾煌?可能引起基因突變,也可能引起染色體變異,出現(xiàn)基因重排但不導(dǎo)致基因重組。分析題意,在B蛋白的作用下,P因子可以從染色體上切離下來,插入相應(yīng)位點(diǎn)而引起變異,要驗(yàn)證果蠅的白眼性狀也是由P因子轉(zhuǎn)座插入紅眼基因引起的變異,材料是P品系和M品系的紅眼雌雄果蠅若干,則可選擇M(♀)×M(♂),由于M品系沒有P因子,故雜交子代全為紅眼;M(♀)×P(♂),由于父本含有P因子,在生殖細(xì)胞中不合成A蛋白,B蛋白會(huì)起作用,導(dǎo)致雜交子代出現(xiàn)白眼。3.(2024·黑龍江大慶三模)(12分)二倍體植物噴瓜的性別受基因G/g+/g控制,G(雄株)、g+(兩性株或雌雄同株)和g(雌株)互為等位基因。該植物花冠形狀有輪狀和闊鐘狀兩種表型,由另一對基因B/b控制。現(xiàn)有闊鐘狀雄株和輪狀雌株雜交,F1的表型及比例為輪狀雄株∶輪狀兩性株∶闊鐘狀雄株∶闊鐘狀兩性株=1∶1∶1∶1?；卮鹣铝袉栴}。(1)基因G/g+/g之間的顯隱性關(guān)系為(顯性對隱性用“>”表示),G/g+/g在遺傳中遵循定律。

(2)據(jù)題中遺傳現(xiàn)象分析,能否確定輪狀和闊鐘狀的顯隱性關(guān)系,選擇回答Ⅰ或Ⅱ。Ⅰ、若能,則顯性性狀為。

Ⅱ、若不能,從F1中選擇材料設(shè)計(jì)遺傳實(shí)驗(yàn)加以確定,最簡便的方案是。

(3)若花冠輪狀對闊鐘狀為顯性,則雄性親本的基因型為?，F(xiàn)在其F1中發(fā)現(xiàn)一基因型為BBb的變異雄株,推測其形成原因是母本在產(chǎn)生配子的過程中發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異中的重復(fù)或染色體未分離導(dǎo)致的染色體數(shù)目變異。為確定變異來源,可選擇花冠表型為的正常雌株與該變異雄株雜交(注:若該變異雄株為染色體未分離導(dǎo)致的,則B、B、b位于3條同源染色體上,在減數(shù)分裂時(shí),3條同源染色體中任意配對的兩條彼此分離,另一條隨機(jī)移向細(xì)胞一極;上述兩種變異對配子的形成及活力無影響),觀察并統(tǒng)計(jì)其子代的表型及數(shù)量比。

①若子代中輪狀植株∶闊鐘狀植株=,則該變異為染色體結(jié)構(gòu)變異中的重復(fù);

②若子代中輪狀植株∶闊鐘狀植株=,則該變異為染色體未分離導(dǎo)致的染色體數(shù)目變異。

答案(1)G>g+>g分離(2)Ⅱ、取花冠輪狀和闊鐘狀兩性株分別自交,觀察子代花冠表型是否發(fā)生性狀分離(觀察并統(tǒng)計(jì)子代表型及比例)(3)bbGg+闊鐘狀1∶15∶1解析(1)由題意可知,雄株與雌株雜交后,F1雄株與兩性株的比例為1∶1,可推出親本雄株為Gg+,雌株為gg,F1中雄株為Gg,兩性株為g+g,說明基因G/g+/g之間的顯隱性關(guān)系為G>g+>g;G/g+/g互為等位基因,在遺傳中遵循基因的分離定律。(2)由題意可知,親本花冠形狀屬于測交類型(性狀比例為1∶1),即Bb×bb,不能確定二者的顯隱性關(guān)系;針對植物而言,確定基因型最簡便的方案是自交,故可選擇雌雄同株輪狀和闊鐘狀分別自交,觀察子代花冠表型及比例,子代出現(xiàn)性狀分離的親本為顯性性狀。(3)由(1)可知,若花冠輪狀對闊鐘狀為顯性,則雜交中雄性親本闊鐘狀雄株的基因型為bbGg+;由題意可知,F1該雄株基因型為BBbGg,可通過測交手段進(jìn)行檢測,即選擇雌株基因型為bbgg,表型為闊鐘狀。只分析花冠表型,若發(fā)生染色體重復(fù),則該雄株(BBb)可產(chǎn)生的配子的基因型及比例為BB∶b=1∶1,其測交子代中輪狀植株∶闊鐘狀植株=1∶1;若發(fā)生染色體未正常分離,則該雄株(BBb)可產(chǎn)生的配子的基因型及比例為B∶BB∶Bb∶bb=2∶1∶2∶1,其測交子代中輪狀植株∶闊鐘狀植株=5∶1。4.(2024·河北石家莊模擬)(14分)鵪鶉(2N=78)性別決定方式是ZW型,已知鵪鶉羽毛有栗色、黃色和白色,受B/b和T/t兩對獨(dú)立遺傳的等位基因控制。已知T基因存在的情況下,B、b基因分別控制栗色和黃色;T基因不存在時(shí),鵪鶉羽色為白色。某農(nóng)場引進(jìn)了一批3種羽色的純種性成熟的雌、雄鵪鶉,研究人員用引進(jìn)的鵪鶉進(jìn)行了如下雜交實(shí)驗(yàn)。雜交實(shí)驗(yàn)Ⅰ,黃色(♀)×白色(♂)→F1雌雄鵪鶉均為栗色雜交實(shí)驗(yàn)Ⅱ,黃色(♂)×白色(♀)→F1雄鵪鶉全部表現(xiàn)為栗色,雌鵪鶉全部表現(xiàn)為黃色回答下列問題。(1)鵪鶉的初級精母細(xì)胞可形成個(gè)四分體;鵪鶉的T/t基因位于(填“常”“Z”或“W”)染色體上(不考慮Z、W染色體的同源區(qū)段),原因是。

(2)雄鵪鶉的出肉率高且肌肉中含脂肪少。某農(nóng)場設(shè)想通過羽毛顏色區(qū)分雛鵪鶉的性別,在幼年階段就對雌、雄鵪鶉進(jìn)行分別飼養(yǎng),以獲取更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。為此,農(nóng)場技術(shù)員甲利用少量鵪鶉進(jìn)行上面的雜交試驗(yàn),雜交實(shí)驗(yàn)Ⅰ的黃色親本的基因型是,若讓雜交實(shí)驗(yàn)Ⅱ的子代進(jìn)行交配,生出栗色鵪鶉的比例約為。

(3)技術(shù)員乙對技術(shù)員甲的做法提出了質(zhì)疑,認(rèn)為上述雜交實(shí)驗(yàn)Ⅱ并不能完全實(shí)現(xiàn)農(nóng)場設(shè)想。技術(shù)員乙提出質(zhì)疑的依據(jù)是。為了實(shí)現(xiàn)在幼年階段即可對雌、雄鵪鶉進(jìn)行區(qū)分的設(shè)想,請你為該農(nóng)場提供一種可行的雜交方案,要求寫出雜交組合并預(yù)期后代情況。

雜交方案:;

預(yù)期后代情況:。

答案(1)39常不論正交還是反交,子代雌雄羽毛表現(xiàn)為有色(黃色和栗色),與性別無關(guān)(2)TTZbW3/8(3