Question

【題目】蓮藕是廣泛用于觀賞和食用的植物，研究人員通過(guò)人工誘變篩選出一株蓮藕突變體，其葉綠素含量?jī)H為普通蓮藕的56%，但固定CO2酶的活性顯著高于普通蓮藕。圖1表示在25℃時(shí)不同光照強(qiáng)度下該突變體和普通蓮藕的凈光合速率。圖2表示某細(xì)胞器中的膜結(jié)構(gòu)和其上所發(fā)生的部分生化反應(yīng)。請(qǐng)分析回答。

(1)蓮藕極易褐變，這是由細(xì)胞內(nèi)的多酚氧化酶催化相關(guān)反應(yīng)引起的。將蓮藕在開(kāi)水中焯過(guò)后可減輕褐變程度，原因是__________________。

(2)如圖1所示，光照強(qiáng)度大于a時(shí)，突變體的暗反應(yīng)強(qiáng)度_____(填“低于”、“高于”或“等于”)普通蓮藕；在2000mol·m-2·s-1的光強(qiáng)下，突變體蓮藕總光合速率比普通蓮藕高__________%(保留小數(shù)點(diǎn)后一位)。

(3)圖2所示的膜結(jié)構(gòu)是_______膜，此處產(chǎn)生的O2可到達(dá)_______(填具體場(chǎng)所)參與有氧呼吸。

(4)提取普通蓮藕葉綠體中的色素，用圓形濾紙層析分離色素，裝置如圖3中A所示，分離結(jié)果如圖3中B所示，①~④表示色素帶。突變體的色素帶中與普通蓮藕具有較大差異的是________(填序號(hào))。

Answer 1

【答案】高溫使多酚氧化酶失活(或活性降低)，抑制了褐變過(guò)程 高于 23.5 類囊體 線粒體內(nèi)膜 ③、④

【解析】

對(duì)圖1分析可知，光照強(qiáng)度小于a時(shí)，突變體的凈光合速率小于普通蓮藕，主要原因是突變體的葉綠素含量降低，光反應(yīng)較弱，導(dǎo)致相關(guān)反應(yīng)減弱；光照強(qiáng)度大于a時(shí)，突變體的凈光合速率大于普通蓮藕，主要原因是充足的光照彌補(bǔ)了色素缺乏的不利影響，且突變體的固定CO2酶的活性顯著提高，使突變體的暗反應(yīng)效率較高。

對(duì)圖2分析可知，膜上的PSⅡ吸收光能，在光能的作用下，將水分解為e-、O2和H+；e-、NADP+和H+在酶的催化作用下合成NADPH；ADP和Pi在酶的催化作用下形成ATP。因此，在該膜結(jié)構(gòu)上發(fā)生的生理過(guò)程為光反應(yīng)階段，該膜結(jié)構(gòu)為類囊體膜。

（1）酶的反應(yīng)條件比較溫和，高溫會(huì)破壞多酚氧化酶的空間結(jié)構(gòu)，使酶失活，抑制了褐變過(guò)程。

（2）由圖可知，光照強(qiáng)度大于a時(shí)，突變體的凈光合速率大于普通蓮藕，可能是由于充足的光照彌補(bǔ)了內(nèi)部某些缺陷的不利影響，根據(jù)題干信息，突變體固定CO2酶的活性顯著高于普通蓮藕，使突變體的暗反應(yīng)效率較高，即突變體的暗反應(yīng)強(qiáng)度大于普通蓮藕。在2000μmol·m-2·S-1的光強(qiáng)下，突變體蓮藕的總光合速率為19+2=21μmol·m-2·S-1，普通蓮藕的總光合速率為15+2=17μmol·m-2·S-1，因此，突變體蓮藕的總光合速率比普通蓮藕高(21μmol·m-2·S-1–17μmol·m-2·S-1)÷17μmol·m-2·S-1×100%=23.5%。

（3）由分析可知，在該膜結(jié)構(gòu)上發(fā)生的生理過(guò)程為光反應(yīng)階段，即該膜結(jié)構(gòu)為類囊體膜。O2參與有氧呼吸的第三階段，該階段發(fā)生在線粒體內(nèi)膜，故此處產(chǎn)生的O2可到達(dá)線粒體內(nèi)膜參與有氧呼吸。

（4）綠葉中的色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之則慢。擴(kuò)散速度由快到慢依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，因此色素帶①②③④依次是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。由“突變體的葉綠素含量?jī)H為普通蓮藕的56%” 可知，突變體的色素帶中與普通蓮藕具有較大差異的是③和④。