高中 | 第2节 基因表达与性状的关系 题目答案及解析

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必修二 遗传与进化

第四章 基因的表达

第2节 基因表达与性状的关系

为探究水通道蛋白$\rm NtPIP$对作物耐涝性的影响,科研小组测定了油菜的野生型($\rm WT$)及$\rm NtPIP$基因过量表达株($\rm OE$)在正常供氧($\rm AT$)和低氧($\rm HT$,模拟涝渍)条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度,结果见图$\rm 1$

回答下列问题。

据图$\rm 1$分析,低氧胁迫下,$\rm NtPIP$基因过量表达会使根细胞有氧呼吸                ,原因是                                                                。有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为                中储存的能量。

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增强;在低氧胁迫下,$\\rm NtPIP$基因的过量表达株($\\rm OE$)的根细胞呼吸速率和氧气浓度均明显高于$\\rm WT$组;$\\rm NADH$

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据图$\rm 1$分析,低氧条件下,与野生型组相比,$\rm NtPIP$基因过量表达株($\rm OE$)组氧气浓度升高且呼吸速率增加,故低氧胁迫下,$\rm NtPIP$基因过量表达会使根细胞有氧呼吸增强。第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳(无机物)、$\rm NADH$(储存大量能量)并释放出少量的能量(绝大部分以热能形式散失,少量用于合成$\rm ATP$),其中的化学能大部分被转化为$\rm NADH$储存的能量。

科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现,在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子$\rm A$$\rm B$$\rm C$时,$\rm E$增多并累积(图$\rm 2a$);当加入$\rm F$$\rm G$$\rm H$时,$\rm E$也同样累积(图$\rm 2b$)。根据此结果,针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设:                                                                

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假设物质$\\rm H$能转化为$\\rm A$

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在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子$\rm A$$\rm B$$\rm C$时,$\rm E$增多并累积;当加入$\rm F$$\rm G$$\rm H$时,$\rm E$也同样累积,再结合根据图$\rm 2$中显示的代谢路径,可知丙二酸的加入会导致$\rm E$积累;分子$\rm A$$\rm B$$\rm C$$\rm F$$\rm G$$\rm H$均为$\rm E$的前体或可通过代谢转化为$\rm E$,表明有氧呼吸第二阶段代谢路径存在循环特性,即$\rm H→A$,故提出:假设物质$\rm H$能转化为$\rm A$

科研小组还发现,低氧条件下,$\rm NtPIP$基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析,其原因是                                                                

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低氧条件下,$\\rm NtPIP$基因过量表达株,根有氧呼吸增强,消耗了更多的有机物,需要更多的光合产物输出,且对于植株来说,进行光合作用的细胞主要是叶肉细胞,而进行呼吸作用的细胞是整个植株所有的细胞

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小问$\rm 1$可知,低氧条件下,与野生型相比,$\rm NtPIP$基因过量表达株的根有氧呼吸增强,消耗了更多的有机物,则$\rm NtPIP$基因过量表达株需要更多的光合产物输出;对于植株来说,进行光合作用的细胞主要是叶肉细胞,而进行呼吸作用的细胞是整个植株所有的细胞,因此低氧条件下,$\rm NtPIP$基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型,由此才能满足低氧条件下,$\rm NtPIP$基因过量表达株的根有氧呼吸增强。

光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应,最终接受电子的物质(最终电子受体)是                 ,而最终提供电子的物质(最终电子供体)是                 

[["$\\rm NADP^{+}$","$\\rm H_{2}O$"]]

光反应中水在光下分解为$\rm H^{+}$$\rm O_{2}$$\rm e^{-}$$\rm e^{-}$经传递最终与$\rm H^{+}$$\rm NADP^{+}$结合生成$\rm NADPH$,因此,光反应中最终的电子供体是$\rm H_{2}O$,最终的电子受体是$\rm NADP^{+}$

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