學習以下材料，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)化光能的生物學途徑。提高光合作用速率對促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收、實現(xiàn)碳中和等具有重要意義。
光合作用分為光反應和暗反應兩個密切相關(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)，光反應產(chǎn)生ATP與NADPH比例相對固定，但理論上要保證暗反應的充分進行，需要的ATP與NADPH比例要比實際中光反應產(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ATP合成，實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——從細胞代謝全局出發(fā)，將光反應和暗反應視為有機整體，在細胞中導入NADPH消耗模塊，以提高細胞原有的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。研究人員以藍細菌為研究模型，通過導入三種外源酶（A、B、C酶）基因，在細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酶的催化反應中會消耗NADPH，相關(guān)指標的檢測結(jié)果見表和圖2，證明增加NADPH消耗途徑可以有效提高藍細菌的光合速率。光合微生物通常利用低于600μmol?m-2?s-1的中、低強度光，然而自然界的光照強度往往是波動的，白天最大光強度通?？蛇_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和高強度光的有用策略。人們對光合作用等細胞代謝活動的認識在不斷發(fā)展，正吸引著科學家們進一步研究。
?
| 組別 | 導入基 | NADPH含量（pmol） | ATP含量（μmol） | CO2固定速率（mg?g-1細胞干重?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的進一步反應中的作用是 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
導入A、B基因?qū)λ{細菌光合作用效率沒有顯著影
導入A、B基因?qū)λ{細菌光合作用效率沒有顯著影
。為驗證藍細菌有效提高光合速率是由于額外的NADPH消耗直接導致的，研究人員在組別一的藍細菌中只導入C基因，在培養(yǎng)基中添加 丙酮
丙酮
進行培養(yǎng)，實驗結(jié)果應與組別 三
三
結(jié)果相同。（3）綜合文中信息，闡述在藍細菌中創(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胞內(nèi)NADPH含量，使細胞中ATP與NADPH的比例顯著增加；能夠有效地利用高強度光，促進光反應進行；提高藍細菌對CO2的利用效率，促進暗反應進行，提高光合速率
創(chuàng)建異丙醇合成途徑減少了細胞內(nèi)NADPH含量，使細胞中ATP與NADPH的比例顯著增加；能夠有效地利用高強度光，促進光反應進行；提高藍細菌對CO2的利用效率，促進暗反應進行，提高光合速率
。【答案】O2、C5；作為還原劑并供能；導入A、B基因?qū)λ{細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胞內(nèi)NADPH含量，使細胞中ATP與NADPH的比例顯著增加；能夠有效地利用高強度光，促進光反應進行；提高藍細菌對CO2的利用效率，促進暗反應進行，提高光合速率
【解答】
【點評】
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，不得復制發(fā)布。
發(fā)布：2024/10/6 16:0:1組卷：15引用：1難度：0.4
相似題
-
1．在強光環(huán)境下，將某突變型植株與野生型植株均分別施低氮肥和高氮肥，一段時間后測定其葉綠素和Rubisco酶（該酶催化CO2和C5反應）的含量，結(jié)果如圖所示。下列敘述不正確的是（ ）
發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：19引用：2難度：0.7 -
2．20世紀60年代，科學家發(fā)現(xiàn)有些起源于熱帶的植物如甘蔗、玉米等，除了和其他C3植物一樣具有卡爾文循環(huán)（固定CO2的初產(chǎn)物是三碳化合物（C3），簡稱C3途徑）外，還存在另一條固定CO2的途徑，固定CO2的初產(chǎn)物是四碳化合物（C4），簡稱C4途徑，這種植物稱為C4植物，其光合作用過程如圖1所示。研究發(fā)現(xiàn)C4植物中PEP羧化酶對CO2的親和力約是Rubisco酶的60倍。請回答下列問題：
（1）在C植物光合作用中，CO2中的碳轉(zhuǎn)化成有機物（CH2O）中碳的轉(zhuǎn)移途徑是（利用箭頭符號表示），維管束鞘細胞內(nèi)的CO2濃度比葉肉細胞內(nèi)（填“高”或“低”）。
（2）甲、乙兩種植物光合速率與CO2濃度的關(guān)系如圖2。請據(jù)圖分析，植物更可能是C4植物，作出此判斷的依據(jù)是。
（3）Rubisco酶是一種雙功能酶，當CO2/O2比值高時，可催化C5固定CO2合成有機物；當CO2/O2比值低時，可催化C5結(jié)合O2發(fā)生氧化分解，消耗有機物，此過程稱為光呼吸，結(jié)合題意分析，在炎熱干旱環(huán)境中，C4植物的生長一般明顯優(yōu)于C3植物的原因是。
（4）水稻是世界上最重要的糧食作物。目前，科學家正在研究如何利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將“C4途徑”轉(zhuǎn)移到水稻中去，這項研究的意義是。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：47引用：1難度：0.6 -
3．干旱脅迫是因為土壤水分虧缺，植物吸收水分少于葉片蒸騰作用損耗的水分，從而無法維持植物正常水分狀況而對植物的生長發(fā)育造成影響。如圖是其他條件適宜且不變時干旱脅迫（即處理組）對吊蘭光合作用相關(guān)指標影響的結(jié)果。
回答下列問題
（1）干旱脅迫會影響吊蘭光合作用過程中[H]和ATP的產(chǎn)生，與[H]和ATP元素組成相同的化合物有（寫出2種）。
（2）由圖可知：12d-24d期間CO2濃度（是/不是）影響吊蘭光合作用的主要限制因素，原因是。（能/不能）確定處理組吊蘭的總光合速率小于對照組，原因是。
（3）另有研究表明，12d后吊蘭光合作用強度下降主要是因為葉綠素破壞導致，推測吸收光的能力減弱。欲對此結(jié)果進行驗證，可取葉片作色素的提取和分離實驗。實驗中提取色素用的試劑是。預期結(jié)果是：兩種顏色的色素帶比對照組變窄或沒有。發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：6引用：1難度：0.6
相關(guān)試卷