玉米通过光合作用合成淀粉和蔗糖等有机物，通过呼吸作用将淀粉、蔗糖等有机物中的能量转化为玉米生命活动所需要的能量。淹水会严重抑制玉米的生长和产量，淹水对玉米的主要伤害是氧气不足。其表现主要是叶片萎蔫、变黄，根系腐烂等。在无氧条件下，线粒体的电子传递和氧化磷酸化将停止，玉米只能依靠无氧呼吸产生能量供其进行生命活动。

1. 玉米通过光合作用合成淀粉和蔗糖等有机物，通过呼吸作用将淀粉、蔗糖等有机物中的能量转化为玉米生命活动所需要的能量。淹水会严重抑制玉米的生长和产量，淹水对玉米的主要伤害是氧气不足。其表现主要是叶片萎蔫、变黄，根系腐烂等。在无氧条件下，线粒体的电子传递和氧化磷酸化将停止，玉米只能依靠无氧呼吸产生能量供其进行生命活动。

(1) 光合作用的部分产物蔗糖进入筛管，通过韧皮部运输到玉米的根部。由图1可知，蔗糖最终通过（填“主动运输”或“被动运输”）进入根部细胞。

(2) 蔗糖进入根部细胞后，首先被水解形成葡萄糖和果糖，然后通过图2所示过程参与细胞呼吸。由葡萄糖转化为丙酮酸的过程属于（填“吸能”或“放能”）反应。请写出细胞质基质中的丙酮酸进入线粒体被彻底分解的方程式。

(3) 若玉米被水淹导致根部细胞缺氧，丙酮酸则不能进入线粒体。科研人员发现，玉米根部细胞细胞质基质中的丙酮酸既可被乳酸脱氢酶（LDH）催化生成乳酸；也可先被丙酮酸脱羧酶（PDC）催化生成乙醛，乙醛被乙醇脱氢酶（ADH）催化生成乙醇。为探究水淹胁迫下玉米根部细胞不同类型的无氧呼吸强度，科研人员分别测定了耐淹玉米（XD）和不耐淹玉米（ZD）相关酶的活性，结果如图3所示。

由图3可知，相比不耐淹玉米，耐淹玉米中LDH酶的活性更（填“高”或“低”）。随处理时间延长耐淹玉米可能产生更多的，其可通过方式及时排出细胞，降低对细胞的毒害作用。玉米细胞液泡膜上有质子泵，可将细胞质基质中的H⁺转运进入液泡，以维持细胞质基质中较低浓度的H⁺。若细胞质基质中pH降低到一定程度会引起细胞酸中毒。综合以上信息分析ZD不耐淹的原因。

(4) 在生产实践中，为降低淹水给玉米带来的危害可采取开沟排水降低田间湿度，增施氧肥改善生长环境等措施。除上述措施以外，请再提出一种提高玉米抗涝性的方法。

【考点】

有氧呼吸的过程和意义; 无氧呼吸的过程和意义; 细胞呼吸原理的应用; 主动运输;

【答案】

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实验探究题困难

1. 高温会导致食用真菌有氧呼吸过程中电子（e^-）泄露，引起活性氧（ROS）爆发，损伤细胞进而抑制菌丝的生长。

(1) 真菌线粒体内部分反应如图1，[H]（NADH）在复合体Ⅰ的作用下释放H⁺和e^- ， e^-传递过程释放的能量转化为H⁺的跨膜电化学势能，进一步驱动的合成。高温会引起e^-泄露并直接结合O₂形成ROS，而交替氧化酶（AOX）能电子传递环节，减少e^-泄露，使单位量NADH分解产生的ROS减少。

(2) 糙皮侧耳是一种高温抗性较强的平菇，高温能诱导其菌丝中积累NO。用NO供体和NO清除剂处理糙皮侧耳菌丝，检测结果如图2。

图2结果显示，高温下NO积累能。

(3) NO能显著抑制高温下顺乌头酸酶（ACO）基因的表达，ACO在有氧呼吸第二阶段中催化柠檬酸（CA）转变为异柠檬酸。CA在细胞中可作为一种信号物质。研究者推测CA积累可降低高温下ROS的产生速率。为检验推测，将实验组糙皮侧耳接种到添加CA的培养基中，在高温下培养，检测菌丝ROS产生速率；将对照组糙皮侧耳接种到，其他处理与实验组相同。实验结果为，证实了推测。

(4) 进一步研究表明，CA积累会诱导图1中AOX基因的表达。请综合上述信息，完善糙皮侧耳高温响应的调节机制模型（以文字和箭头的形式作答）。

实验探究题普通

2. 科研人员发现，即使在氧气充足的条件下，癌细胞也会进行旺盛的无氧呼吸。为研究该问题，科研人员完成下列实验

(1) 图1中物质A为。有氧呼吸第一阶段又称糖酵解，发生在。有氧呼吸过程中，CO₂的产生发生在第阶段。因此，CO₂中的氧来自，生成物水中的氧来自。

(2) 葡萄糖氧化分解时，NADH需要不断被利用并再生出NAD⁺才能使反应持续进行。酶M和酶L均能催化NAD⁺的再生，但酶M仅存在于线粒体中，酶L仅存在于细胞质基质中。用溶剂N配置不同浓度2DG（糖酵解抑制剂）溶液处理分裂的癌细胞，结果如图2

①图2中，糖酵解速率相对值为的组别为对照组，该组的处理方法是用处理癌细胞。

②图2表明，糖酵解速率相对值较低时，癌细胞优先进行：糖酵解速率相对值超过时，酶M达到饱和，酶L的活性迅速提高，保证NAD⁺再生，癌细胞表现为进行旺盛的。

(3) 综上所述，癌细胞在有氧的条件下进行旺盛无氧呼吸的可能原因是其生命活动需要大量能量乳酸大量积累。

实验探究题普通

3. 利用人体成熟的红细胞和肌肉细胞分别按下面甲，乙两个密闭装置进行实验。图中带刻度的玻璃管横截面积为1cm²。请据图回答问题：

(1) 实验开始时，先把两装置中的红色液滴调节至刻度0处，并关闭夹子A，5min之后，发现乙装置中的红色液滴向左移动，发生该现象的原因是。装置甲中的细胞通过细胞呼吸将葡萄糖氧化分解，葡萄糖中的能量去向有：。

(2) 若实验开始时，同时打开两装置中的夹子A，向培养液中通入等量的O₂ ，经过20min后，发现：装置甲中的红色液滴向右移动了X₁cm，盛有NaOH溶液的小烧杯增重了Y₁g；装置乙中的红色液滴向右移动了X₂cm，盛有NaOH溶液的小烧杯增重了Y₂g，则X₁X₂（填“>”“<”或“=”），Y₁Y₂（填“>”“<”或“=”）。肌肉细胞有氧呼吸消耗O₂的速率为cm³/min（用题中字母表示），20min内肌肉细胞共产生gCO₂（用题中字母表示）。

实验探究题普通