藍(lán)細(xì)菌是一類光能自養(yǎng)型細(xì)菌,其光合作用的原理與高等植物相似,但具有一種特殊的CO2濃縮機(jī)制,如圖所示,其中羧化體具有蛋白質(zhì)外殼,CO2無法進(jìn)出。回答下列問題:
(1)據(jù)圖分析,CO2依次以 自由擴(kuò)散自由擴(kuò)散和 主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸方式通過細(xì)胞質(zhì)膜和光合片層膜。藍(lán)細(xì)菌的光合片層膜上含 葉綠素和藻藍(lán)素葉綠素和藻藍(lán)素等色素及相關(guān)的酶,可進(jìn)行光反應(yīng)過程。
(2)過程X中,C3接收 ATP和NADPHATP和NADPH釋放的能量,并且被 NADPHNADPH還原,再經(jīng)過一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)化成糖類和C5。
(3)水體中CO2濃度低,擴(kuò)散速度慢,但藍(lán)細(xì)菌能通過CO2濃縮機(jī)制高效進(jìn)行光合作用,據(jù)圖分析CO2濃縮的機(jī)制有 HCO3?在羧化體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2;光合片層可以通過主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞轿誄O2;羧化體的蛋白質(zhì)外殼可避免CO2逃逸HCO3?在羧化體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2;光合片層可以通過主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞轿誄O2;羧化體的蛋白質(zhì)外殼可避免CO2逃逸。
(4)研究發(fā)現(xiàn)光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH積累是光合作用限速因素之一。我國科學(xué)家向藍(lán)細(xì)菌中導(dǎo)入合成異丙醇的三種關(guān)鍵酶基因CTFAB基因、ADC基因、sADH基因,以期提高細(xì)胞光合速率,相關(guān)機(jī)理如圖2。
①圖2中sADH酶催化異丙醇生成的反應(yīng)機(jī)理是 降低化學(xué)反應(yīng)所需活化能降低化學(xué)反應(yīng)所需活化能。
②研究人員培育出兩種藍(lán)細(xì)菌SM6、SM7,提取兩種藍(lán)細(xì)菌的總RNA利用RT-PCR對(duì)SM6、SM7細(xì)胞中三種關(guān)鍵酶基因進(jìn)行擴(kuò)增,對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行電泳得到圖3所示結(jié)果。與野生型藍(lán)細(xì)菌相比SM6細(xì)胞中積累的物質(zhì)最可能是 丙酮丙酮。野生型、SM6、SM7三種菌株在適宜條件下,光合速率最快的可能是 SM7SM7,原因是 SM7導(dǎo)入了三種基因,可消耗NADPHSM7導(dǎo)入了三種基因,可消耗NADPH。
【答案】自由擴(kuò)散;主動(dòng)運(yùn)輸;葉綠素和藻藍(lán)素;ATP和NADPH;NADPH;HCO3?在羧化體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2;光合片層可以通過主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞轿誄O2;羧化體的蛋白質(zhì)外殼可避免CO2逃逸;降低化學(xué)反應(yīng)所需活化能;丙酮;SM7;SM7導(dǎo)入了三種基因,可消耗NADPH
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/9/22 13:0:9組卷:16引用:3難度:0.6
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1.葉綠體在光下把ADP和Pi合成ATP的過程稱為光合磷酸化。為探究形成ATP的直接能量來源,科學(xué)家在黑暗中進(jìn)行了如圖實(shí)驗(yàn)。圖中“平衡”的目的是讓類囊體內(nèi)部的pH和外界緩沖溶液pH相同。下列相關(guān)敘述正確的是( ?。?br />
發(fā)布:2024/10/25 5:0:2組卷:14引用:2難度:0.5 -
2.研究人員將正常生長的甲、乙兩種植物放置在同一密閉小室中,在適宜溫度條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并將所測數(shù)據(jù)繪制如圖所示。下列敘述正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/10/19 15:0:1組卷:6引用:4難度:0.7 -
3.(一)黑藻是一種經(jīng)常在水族箱中使用的單子葉沉水植物,研究發(fā)現(xiàn)低濃度CO2會(huì)誘導(dǎo)其光合途徑由C3型(固定CO2最初產(chǎn)物是C3)向C4型(固定CO2最初產(chǎn)物是C4)轉(zhuǎn)變。圖1所示為黑藻光合作用過程中碳的固定和轉(zhuǎn)移途徑,其中PEPC是磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶,請(qǐng)分析回答下列問題:
(1)下列反應(yīng)可能與光合色素有關(guān)的是
A.光能的捕獲與轉(zhuǎn)換
B.水的光解
C.儲(chǔ)能化合物的消耗
D.ATP的合成
(2)提取黑藻中色素所用的試劑及對(duì)色素進(jìn)行分離的方法分別是
A.清水、高速離心法
B.無水乙醇、紙層析法
C.75%乙醇、分光光度計(jì)法
D.蘇丹Ⅳ溶液、密度梯度離心法
(3)根據(jù)題干和圖示信息分析,黑藻細(xì)胞中固定CO2的場所有
(4)據(jù)圖分析,低濃度CO2條件下,用14CO2培養(yǎng)黑藻,14C的主要轉(zhuǎn)移途徑是
A.CO2→PEPC→草酰乙酸→蘋果酸→C3→(CH2O)
B.CO2→草酰乙酸→蘋果酸→丙酮酸→C3→(CH2O)
C.CO2→PEPC→草酰乙酸→CO2→C3→(CH2O)
D.CO2→草酰乙酸→蘋果酸→CO2→C3→(CH2O)
(5)圖中C3的還原需要的能量是由哪一反應(yīng)過程提供,這一反應(yīng)的場所是
A.光反應(yīng)類囊體
B.糖酵解細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
C.無氧呼吸細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
D.三羧酸循環(huán)線粒體基質(zhì)
(二)為了探究低濃度CO2誘導(dǎo)黑藻光合途徑改變的機(jī)理,研究人員將實(shí)驗(yàn)組黑藻在密閉玻璃缸中培養(yǎng)20天,同時(shí)設(shè)置對(duì)照組(向培養(yǎng)液加入適量的NaHCO3),20天后,測定PEPC的酶活力,并提取RNA采用RT-PCR擴(kuò)增PEPC基因后進(jìn)行電冰,結(jié)果如圖2所示。
注:RT-PCR是經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄酶的作用從RNA合成cDNA(與RNA互補(bǔ)的DNA鏈),再以cDNA為模板,擴(kuò)增合成大量目的基因片段的過程。本實(shí)驗(yàn)中的電泳技術(shù)是指使DNA分子(一般帶負(fù)電)在電場中因移動(dòng)速度不同而分離的技術(shù)。
(1)實(shí)驗(yàn)組密閉培養(yǎng)的目的是
(2)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,黑藻能利用低濃度CO2的機(jī)理是
(三)黑藻葉片小而薄,葉肉細(xì)胞內(nèi)有大而呈綠色的葉綠體,可作為觀察細(xì)胞質(zhì)環(huán)流的標(biāo)志物。細(xì)胞質(zhì)環(huán)流速率可以在一定程度上反映出細(xì)胞代謝的程度。某實(shí)驗(yàn)小組利用黑藻的葉肉細(xì)胞,探究了光照強(qiáng)度對(duì)黑藻細(xì)胞質(zhì)環(huán)流速率的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。測量指標(biāo)\實(shí)驗(yàn)條件 2000lx 40001x 6000lx 光照前 光照后 光照前 光照后 光照前 光照后 S/μm 10.23 17.01 8.49 20.97 9.09 15.18 T/S 3 3 3 3 3 3 V/(μm?s-1) 3.41 5.67 2.83 6.99 3.03 5.06
(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析,下列說法錯(cuò)誤的是
A.除光照強(qiáng)度外,各組溫度以及溶液的pH應(yīng)保持相同且適宜
B.可用蠶豆根尖成熟區(qū)細(xì)胞代替黑藻葉肉細(xì)胞觀察細(xì)胞質(zhì)環(huán)流
C.若在顯微鏡下環(huán)流方向?yàn)轫槙r(shí)針,則實(shí)際環(huán)流方向也為順時(shí)針
D.根據(jù)結(jié)果可知,光照強(qiáng)度過強(qiáng)或過弱都會(huì)使黑藻細(xì)胞代謝減弱發(fā)布:2024/10/17 22:0:2組卷:9引用:1難度:0.5
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