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20世纪50年代,卡尔文及其同事因在光合作用方面的研究成果,获得了1961年的诺...

20世纪50年代,卡尔文及其同事因在光合作用方面的研究成果,获得了1961年的诺贝尔化学奖。卡尔文将小球藻装在一个密闭容器中,通过一个通气管向容器中通入CO2,通气管上有一个开关,可控制CO2的供应,容器周围有光源,通过控制电源开关可控制光照的有无。

1)他向密闭容器中通入14CO2,当反应进行到5s时,14C出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中,将反应时间缩短到05s时,14C出现在一种三碳化合物(C3)中,这说明CO2C的转移路径是__________________(用文字和箭头表示)。上述实验中卡尔文是通过控制___________来探究CO2中碳原子转移路径的。

2)卡尔文通过改变实验条件探究光合作用过程中固定CO2的化合物,他改变的实验条件是______________________;这时他发现C5的含量快速升高,由此得出固定CO2的物质是C5

3)他通过停止___________,探究光反应和碳反应的联系,他得到的实验结果为下图中的___________。这是因为在改变外界条件时,___________反应产生的_______________减少了。

上述实验中卡尔文将不同反应条件下的小球藻放入70℃的热酒精中,从而使________失活,细胞中的化合物就保持在热处理之前的反应状态。利用不同化合物在层析液中的溶解度不同,分离出各种化合物。卡尔文在光合作用研究中采用了__________________________等技术方法。

 

反应时间 停止CO2供应 光照 A 光反应 ATP和[H](NADPH) 酶 同位素示踪法 纸层析法 【解析】 “卡尔文将小球藻装在一个密闭容器中,通过一个通气管向容器中通入CO2,通气管上有一个开关,可控制CO2的供应,容器周围有光源,通过控制电源开关可控制光照的有无”,根据其中“可控制CO2的供应”和“通过控制电源开关可控制光照的有无”答题;卡尔文在进行实验时采用了同位素示踪法和纸层析法等技术方法。 (1)向密闭容器中通入14CO2,当反应进行到0.5s时,14C出现在一种三碳化合物(C3)中,当反应进行到5s时,14C出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中,这说明CO2中C的转移路径是 ;可见,上述实验中卡尔文是通过控制反应时间来探究CO2中碳原子转移路径的; (2)若光照不变,突然中断CO2的供应,光反应产生ATP和[H]不变,C3的还原不变,而CO2的固定因缺少原料不能进行,会使C5的量积聚增多,C3消失,由此得出,固定CO2的物质是C5; (3)根据题干信息“容器周围有光源,通过控制电源开关可控制光照的有无”可知,卡尔文通过停止光照来探究光反应和碳反应的联系;光照直接影响光反应,而光反应能为暗反应提供ATP和[H](NADPH),停止光照后,光反应提供的ATP和[H]减少,影响C3的还原,导致C3含量升高,而C3含量降低,即图中的A;在70℃的热酒精中,小球藻中的酶会变性失活;卡尔文在光合作用研究中采用了同位素示踪法和纸层析法等技术方法。
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回答下列关于光合作用和呼吸作用的问题:

Ⅰ、对某品种茶树在恒温25℃时的有关研究结果如下图所示(假设该品种茶树光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃)。请据图回答:

1)该研究探讨了________对该品种茶树净光合速率的影响。该品种茶树达到最大光合速率所需的最低光照强度为________klx

2)研究结果显示,恒温25℃时,一昼夜中(假定白天、黑夜各12 h),该品种茶树白天平均净光合速率应大于_______μ mol·g-1·h-1才会积累有机物。C点时该品种茶树实际光合速率为_______μ mol·g-1·h-1

3B点时该品种茶树根尖细胞形成ATP的细胞器是________。若将温度调节到30℃(其他条件不变),则A点将会向________(答“上”或者“下”)移动。B点将会向________(答“左”或者“右”)移动。

Ⅱ、为探讨盐对某生物燃料树种幼苗光合作用的影响,在不同浓度NaCl条件下,对其净光合速率、胞间CO2浓度、光合色素含量等进行测定,结果如下图。检测期间细胞的呼吸强度没有显著变化。请回答:

1)从图1可知,NaCl浓度在________时净光合速率显著下降,从图2和图3分析造成该现象的原因最可能是________,直接导致光合作用________阶段受到影响。

2)光合作用产生的糖类(CH2O)中的氧来自于原料中的________;在叶肉细胞中C6H12O6被彻底氧化分解,产生的CO2中的氧来自于原料中的________

 

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请你解读与酶有关的图示、曲线:

1)图1和图2是与酶的特性相关的图示,请回答下列问题:

1说明酶具有____性。酶的作用机理是____________________

2说明酶具有____性。该特性与酶和底物特定的__________有关。

2)图3是与酶活性影响因素相关的曲线,请分析回答:

pH5上升到7,酶活性的变化过程是____;从图示曲线我们还可以得出的结论是____

3)图4和图5是底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线,请分析回答:

4A点后酶促反应的速率不再增加,其限制性因素主要是________________。从图5可以得出的结论是:在底物足量条件下,___________________

 

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下图表示小肠上皮细胞亚显结构示意图,分析回答:(括号中填数字编号,横线上填文字)

1)该图中构成生物膜系统的结构有________(填数字)。膜蛋白A在执行相应功能时需要消耗ATP,产生ATP的结构主要是[____] ________

2)该细胞面向肠腔的一侧形成很多突起即微绒毛,该微绒毛的基本骨架是________。微绒毛不仅可以增加膜面积,还可以增加细胞膜上____数量,有利于吸收肠腔中的葡萄糖等物质。

3)细胞膜表面还存在水解双糖的膜蛋白D,说明膜蛋白还具有________功能。图中的四种膜蛋白功能不同、结构有差异,其根本因是____________

4)新生儿小肠上皮细胞吸收母乳中的免疫球蛋白方式是____________,体现了细胞膜的结构特点是____________

5)若用酶解法将该细胞分散出来,则所用的酶是____,该酶需要水解的蛋白质是____

 

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阅读下列材料,回答问题:

细菌的武器知多少?

为了生存,细菌通过进化获得了一系列可用于细菌间以及细菌与宿主细胞竞争的武器系统。根据作用距离,可大致分为非接触式抑制和接触式抑制两类。第一类的典型代表是可以扩散的抗生素等小分子化合物。这一类已经被广泛应用于医学和农业,为人类健康和社会发展发挥了至关重要的作用。第二类可以通过直接接触而作用于相邻细胞,其中有一种蛋白分泌系统(T6SS)

T6SS 广泛存在于革兰氏阴性细菌中,是细菌胞质中最长的管状结构之一,可作用于真核细胞,也可以作用于原核细胞。它不需要利用表面受体,而是通过细菌间直接接触,在几毫秒内直接将底物蛋白转运至受体细菌的细胞质中。

T6SS主要由跨膜复合体(Membranecomplex TssJLM)、基座复合体(BaseplateTssEFGK)和管状结构(VipA/B Hcp)三部分组成。T6SS的结构和作用方式如图所示。

由于同种细胞之间也会发生T6SS 的穿刺转运,因此物理性的穿透并不能对细胞产生致死性伤害,而T6SS 的杀伤功能主要是由其分泌的蛋白的功能所决定的。T6SS 的分泌蛋白主要包括起运载作用的结构蛋白和发挥生物学活性的效应蛋白。T6SS 的效应蛋白一般具有对真核细胞或者原核细胞的细胞毒性。

T6SS基因簇广泛存在于革兰氏阴性细菌中,其中的一些关键基因已经被发现在细菌与真核细胞的相互作用中至关重要。科学家利用转座子随机突变的方法,在霍乱弧菌中寻找对变形虫的侵染非常重要的基因。通过分析失去毒性的突变体,发现并系统鉴定了T6SS 的基因簇。

为了避免被自身细胞杀死,T6SS 需要合成脱毒蛋白,也称免疫蛋白。免疫蛋白通过与有毒性的效应蛋白相结合来实现自我保护,而且由于免疫蛋白与效应蛋白的功能相关性,它们在基因组上的位置也是相邻的。

作为一种重要的细菌武器,T6SS 对细菌在竞争条件下的生存至关重要,而其对细菌的适应性或者竞争性的功能主要取决于T6SS 所运载的分泌蛋白的种类和功能。总之,T6SS 是细菌中最重要的菌与菌、菌与环境、菌与宿主细胞的相互作用的工具之一。

1)举例说明,革兰氏阴性细菌的效应蛋白对细菌的意义。 ______________

2)请用通俗的语言,描述(T6SS)蛋白分泌系统是如何分泌蛋白的? ______________

3)转座子是一段基因可以从基因组原来位点上单独复制或断裂下来,插入到另一位点,并导致所插入位点的基因发生突变。文中到科学家利用转座子随机突变的方法,在霍乱弧菌中寻找对阿米巴虫的侵染非常重要的基因。请根据以上信息,完善这一实验的实验设计方案。 ______________

4)病原菌的致病性主要依赖于分泌的毒素、蛋白酶等毒性分子,请根据文章的内容,提出一条预防细菌感染的思路。______________

 

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免疫系统会影响代谢系统,而代谢系统也会反作用于免疫系统。科学家发现肿瘤微环境中代谢环境的变化,会压制免疫系统,促进肿瘤的生长。对此科学家了探索葡萄糖代谢对免疫因子—干扰素反应的影响做了一系列实验。

1)干扰素的化学本质是____________。某些信号分子与细胞表面或内部的___________结合后,便能激活细胞产生干扰素,启动免疫反应。_______作为细胞能量的最主要来源,其代谢过程中产生的各种代谢产物,也会参与到干扰素的免疫反应中。

2)科学家做了一个实验,给一组小鼠禁食,降低其血糖水平;给另一组小鼠喂高糖食物,升高其血糖。然后分别给两组小鼠感染病毒,实验结果如图 1,可知,__________________________

3)为进一步研究代谢对免疫的影响,设计实验组为敲除免疫细胞的葡萄糖代谢过程的关键酶 HK,结果如图 2,处理 1 应是____________,干扰素的含量上升,说明____________________

4)葡萄糖的分解分两种,一种是_____呼吸;另一种是_____呼吸。到底是哪种代谢途径抑制干扰素产生呢?写出实验思路并给出预期结果_____

5)以上实验研究结果给你的生活启示是:_______________________________________

 

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