學(xué)習(xí)以下材料，回答（1）～（4）題。
提高光合作用速率的新構(gòu)想
光合作用是地球上唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑。提高光合作用速率對促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收、實(shí)現(xiàn)碳中和等具有重要意義。
光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)密切相關(guān)的階段。人們一直致力于通過優(yōu)化光能捕獲系統(tǒng)，或增加碳固定效率等途徑來提高光合速率。研究發(fā)現(xiàn)，光反應(yīng)產(chǎn)生ATP與NADPH比例相對固定，但理論上要保證暗反應(yīng)的充分進(jìn)行，需要的ATP與NADPH比例要比實(shí)際中光反應(yīng)產(chǎn)生的高，這可能是限制光合作用速率的因素之一。也有研究發(fā)現(xiàn)，通過增加光能吸收促進(jìn)ATP合成，實(shí)際對提高光合速率的影響有限。因此，有研究人員提出新的構(gòu)想——從細(xì)胞代謝全局出發(fā)，將光反應(yīng)和暗反應(yīng)視為有機(jī)整體，在細(xì)胞中導(dǎo)入NADPH消耗模塊，以提高細(xì)胞原有的ATP與NADPH比例。人們發(fā)現(xiàn)，在一些異養(yǎng)型微生物中存在著生成異丙醇的代謝途徑。研究人員以藍(lán)細(xì)菌為研究模型，通過導(dǎo)入三種外源酶（A、B、C酶）基因，在細(xì)胞原有的光合作用途徑中創(chuàng)建了消耗NADPH的異丙醇合成途徑，如圖1所示，在C酶的催化反應(yīng)中會(huì)消耗NADPH，相關(guān)指標(biāo)的檢測結(jié)果見表和圖2，證明增加NADPH消耗途徑可以有效提高藍(lán)細(xì)菌的光合速率。光合微生物通常利用低于600μmol?m-2?s-1的中、低強(qiáng)度光，然而自然界的光照強(qiáng)度往往是波動(dòng)的，白天最大光強(qiáng)度通?？蛇_(dá)到990μmol?m-2?s-1以上，本研究表明將額外的NADPH消耗能力引入光合生物可能是利用波動(dòng)和高強(qiáng)度光的有用策略。人們對光合作用等細(xì)胞代謝活動(dòng)的認(rèn)識(shí)在不斷發(fā)展，正吸引著科學(xué)家們進(jìn)一步研究。
?
| 組別 | 導(dǎo)入基 | NADPH含量（pmol） | ATP含量（μmol） | CO2固定速率（mg?g-1細(xì)胞干重?h-1） |
| 一 | 無 | 193.5 | 39.28 | 86 |
| 二 | A、B | 190.83 | 35.23 | 85 |
| 三 | A、B、C | 112.83 | 62.53 | 119 |
（1）圖1中①②表示的物質(zhì)分別是
O2、C5
O2、C5
；NADPH在③的進(jìn)一步反應(yīng)中的作用是 作為還原劑并供能
作為還原劑并供能
。（2）表中組別二的結(jié)果說明
導(dǎo)入A、B基因?qū)λ{(lán)細(xì)菌光合作用效率沒有顯著影
導(dǎo)入A、B基因?qū)λ{(lán)細(xì)菌光合作用效率沒有顯著影
。為驗(yàn)證藍(lán)細(xì)菌有效提高光合速率是由于額外的NADPH消耗直接導(dǎo)致的，研究人員在組別一的藍(lán)細(xì)菌中只導(dǎo)入C基因，在培養(yǎng)基中添加 丙酮
丙酮
進(jìn)行培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)與組別 三
三
結(jié)果相同。（3）綜合文中信息，闡述在藍(lán)細(xì)菌中創(chuàng)建異丙醇合成途徑能夠提高光合速率的原因
創(chuàng)建異丙醇合成途徑減少了細(xì)胞內(nèi)NADPH含量，使細(xì)胞中ATP與NADPH的比例顯著增加；能夠有效地利用高強(qiáng)度光，促進(jìn)光反應(yīng)進(jìn)行；提高藍(lán)細(xì)菌對CO2的利用效率，促進(jìn)暗反應(yīng)進(jìn)行，提高光合速率
創(chuàng)建異丙醇合成途徑減少了細(xì)胞內(nèi)NADPH含量，使細(xì)胞中ATP與NADPH的比例顯著增加；能夠有效地利用高強(qiáng)度光，促進(jìn)光反應(yīng)進(jìn)行；提高藍(lán)細(xì)菌對CO2的利用效率，促進(jìn)暗反應(yīng)進(jìn)行，提高光合速率
。【答案】O2、C5；作為還原劑并供能；導(dǎo)入A、B基因?qū)λ{(lán)細(xì)菌光合作用效率沒有顯著影；丙酮；三；創(chuàng)建異丙醇合成途徑減少了細(xì)胞內(nèi)NADPH含量，使細(xì)胞中ATP與NADPH的比例顯著增加；能夠有效地利用高強(qiáng)度光，促進(jìn)光反應(yīng)進(jìn)行；提高藍(lán)細(xì)菌對CO2的利用效率，促進(jìn)暗反應(yīng)進(jìn)行，提高光合速率
【解答】
【點(diǎn)評】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/10/6 16:0:1組卷：14引用：1難度：0.4
相似題
-
1．氫氣是一種清潔能源。低氧時(shí)萊茵衣藻葉綠體中的產(chǎn)氫酶活性提高，使[H]轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃?。已知CCCP（一種化學(xué)物質(zhì)）能抑制萊茵衣藻的光合作用，誘導(dǎo)其產(chǎn)生氡氣，而缺硫也能抑制萊茵衣藻的光合作用。請分析回答下列問題：
（1）為探究CCCP、缺硫兩種因素對萊茵衣藻產(chǎn)氫的影響及其相互關(guān)系?，F(xiàn)提供生長狀況相同的萊茵衣藻、CCCP、完全培養(yǎng)液、缺硫培養(yǎng)液等實(shí)驗(yàn)材料。請完善如下實(shí)驗(yàn)步驟（提示：CCCP的使用量不作要求，其可溶解在培養(yǎng)液中）。
第一步 將生長狀況相同的萊茵衣藻隨機(jī)均分為組，并進(jìn)行編號；
第二步 對照組中加入適量的完全培養(yǎng)液，實(shí)驗(yàn)組分別加入；
第三步。
（2）萊茵衣藻在產(chǎn)生氫氣時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出生長不良的現(xiàn)象，請從光合作用物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度分析其原因。在自然條件下，萊茵衣藻幾乎不產(chǎn)生氡氣的原因可能是。發(fā)布：2025/1/3 8:0:1組卷：28引用：3難度：0.4 -
2．如圖表示將某綠色植物置于密閉透明的容器中，給予一定的光照后相關(guān)參數(shù)隨著時(shí)間的變化曲線，圖中實(shí)線表示二氧化碳的吸收速率，虛線表示線粒體釋放二氧化碳的速率。
請回答下列問題：
（1）T1時(shí)刻，植物線粒體產(chǎn)生的二氧化碳的釋放途徑為。圖中的虛線可表示植物的（填“光合作用”或“細(xì)胞呼吸”）速率。
（2）隨著光照的進(jìn)行，植物的凈光合作用速率下降，其原因是。T2時(shí)刻，光照1h植物細(xì)胞固定的二氧化碳的量為mg。
（3）T3時(shí)刻之后，密閉容器中的二氧化碳濃度將（填“增大”“減小“或“不變”）。若適當(dāng)增大光照強(qiáng)度，圖中的T3在橫軸上的點(diǎn)將（填“左移”或“右移”）。發(fā)布：2025/1/5 8:0:1組卷：3引用：1難度：0.7 -
3．有人以水綿為實(shí)驗(yàn)材料，研究某些因素對水綿光合作用的影響，通過實(shí)驗(yàn)獲得如下數(shù)據(jù)，請分析回答問題：
注：紅光和藍(lán)紫光吸收率是將水綿葉綠體色素提取后測得的數(shù)據(jù)。組別 光照強(qiáng)度
（klx）Nn2+濃度
（mg/L）氧氣釋放速率
（mmol/h）紅光吸收率
（%）藍(lán)紫光吸收率（%） 1 0 0 -4 0 0 2 0 10 -4 0 0 3 0 20 -4 0 0 4 5 0 -4 40 50 5 5 10 0 40 50 6 5 20 6 40 50 7 10 0 -4 80 70 8 10 10 2 80 70 9 10 20 10 80 70
（1）在葉綠體色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)中，常用（試劑）進(jìn)行色素的提取。
（2）本實(shí)驗(yàn)的自變量是，其中Nn2+濃度（填“是”或“不是”）影響紅光和藍(lán)紫光吸收率的因素。在光照強(qiáng)度為10klx下，水綿對光的吸收率較高。
（3）當(dāng)光照強(qiáng)度為5kx、Nn2+濃度為10mg/L時(shí)，水綿的真光合速率mmol/h。（以O(shè)2產(chǎn)生速率表示）發(fā)布：2025/1/8 8:0:1組卷：7引用：2難度：0.6
把好題分享給你的好友吧~~