光照條件下,葉肉細胞中O2與CO2競爭性結(jié)合C5,O2與C5結(jié)合后經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過程稱為光呼吸,其過程如圖所示??茖W(xué)家采用基因工程獲得了酶A缺陷型的水稻突變株,在不同條件下檢測突變株與野生型水稻植株的生長情況與物質(zhì)含量,實驗結(jié)果如表所示。請回答:
條件 |
0.5%CO2 |
0.03%CO2 |
0.03%CO2 |
0.03%CO2 |
指標 |
平均株高/cm |
平均株高/cm |
乙醇酸含量/(μg?g-1葉重) |
乙醛酸含量/(μg?g-1葉重) |
突變株 |
42 |
24 |
1137 |
1 |
野生型 |
43 |
42 |
1 |
1 |
(1)取野生型水稻新鮮葉片烘干粉碎,提取光合色素。提取時,需加入無水乙醇和碳酸鈣,如未加碳酸鈣,提取液會偏
黃
黃
色。用紙層析法分離光合色素時,因四種色素隨層析液在濾紙上的移動速率不同而出現(xiàn)色素帶分層的現(xiàn)象。若用不同波長的光照射葉綠素a的提取液,測量并計算葉綠素a對不同波長光的吸收率,可繪制出該色素的吸收光譜,其中在
紅光和藍紫光
紅光和藍紫光
區(qū)明顯偏暗。
(2)產(chǎn)生乙醇酸的場所是
葉綠體基質(zhì)
葉綠體基質(zhì)
。根據(jù)實驗結(jié)果推測酶A的功能是
催化乙醇酸生成乙醛酸
催化乙醇酸生成乙醛酸
。
(3)用電子顯微鏡可觀察到葉綠體內(nèi)有一些被稱為“脂質(zhì)倉庫”的顆粒,其體積隨葉綠體的生長而逐漸變小,可能的原因是其中的脂質(zhì)參與構(gòu)成葉綠體中的膜結(jié)構(gòu)。正常情況下,植物葉片的光合產(chǎn)物不會全部運輸?shù)狡渌课?,留在植物葉片內(nèi)的光合產(chǎn)物的去向有
用于葉片自身的細胞呼吸,為新陳代謝提供能量;用于葉片自身的生長發(fā)育
用于葉片自身的細胞呼吸,為新陳代謝提供能量;用于葉片自身的生長發(fā)育
。
(4)大氣中CO
2含量約為0.03%,根據(jù)題干信息,分析自然狀態(tài)下突變株長勢不如野生型的原因是
因酶A缺陷,乙醇酸無法轉(zhuǎn)變?yōu)镃3,C5生成受阻;而自然狀態(tài)下CO2含量較低,固定效率較低,積累有機物較少,長勢不如野生型
因酶A缺陷,乙醇酸無法轉(zhuǎn)變?yōu)镃3,C5生成受阻;而自然狀態(tài)下CO2含量較低,固定效率較低,積累有機物較少,長勢不如野生型
,而自然狀態(tài)下CO
2含量較低,固定效率較低,積累有機物較少,長勢不如野生型。
(5)水稻光呼吸過程需要額外消耗能量,降低凈光合效率,但在進化過程中得以長期保留,其對植物的意義消耗過剩的ATP和NADPH,減少對細胞的損害,同時還可以補充
CO2
CO2
。