强光照射下，菜豆叶肉细胞的细胞呼吸还包括由交替氧化酶（AOX）主导的途径，该呼吸途径可帮助其抵抗强光等逆境。细胞外ATP（eATP）与交替呼吸途径对光合作用的影响如图1所示。回答下列问题：

1. 强光照射下，菜豆叶肉细胞的细胞呼吸还包括由交替氧化酶（AOX）主导的途径，该呼吸途径可帮助其抵抗强光等逆境。细胞外ATP（eATP）与交替呼吸途径对光合作用的影响如图1所示。回答下列问题：

(1) 图1中的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ应位于膜上，该膜可将光能转化为中的化学能。

(2) 目前尚未发现在植物细胞的表面或质膜上存在ATP合酶，植物细胞能将胞内的ATP（iATP）通过膜泡运输释放到胞外，形成胞外ATP（eATP）。eATP可来源于（填场所）产生的iATP。（编号选填）

①细胞质基质 ②线粒体基质 ③线粒体内膜 ④叶绿体基质 ⑤叶绿体内膜

(3) 在碳反应阶段，NADPH参与卡尔文循环时的作用是。强光下，NADP⁺不足的原因可能是：光反应产生的NADPH量（填“大于”“小于”或“等于”）卡尔文循环的消耗量，NADPH可通过“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径合成转移到线粒体。

(4) 交替呼吸途径不发生H⁺跨膜运输过程，故不能形成驱动ATP合成的膜质子（H⁺）势差。下列关于交替呼吸途径的分析正确的是_____（多选）。 A. 图1中的NADH只来自于“苹果酸—草酰乙酸穿梭”途径 B. 合成ATP的能量直接来源于H⁺顺浓度跨膜运输 C. AOX主要分布于线粒体内膜，可催化水的生成 D. 交替呼吸途径产生的ATP较少，大部分能量以热能的形式散失

(5) 据图1判断，eATP最可能是作为一种信号分子调节植物的光合作用，理由是。

(6) 为探究eATP对植物光合速率的影响，科研小组用去离子水配制了适宜浓度eATP的溶液，并用其处理菜豆的叶片。一段时间后，测定叶片净光合速率和胞间CO₂浓度等的变化，结果如图所示。

①该实验对照组的处理方式为，并在相同的条件下培养。根据实验结果，eATP能提高菜豆叶片的净光合速率，原因可能是。

②活性氧（ROS）能促进植物叶肉细胞气孔的开放，NADPH氧化酶是ROS产生的关键酶。科研人员用eATP处理NADPH氧化酶基因缺失突变体，发现净光合速率与对照组基本一致。试推测eATP调节植物光合速率的机制：。

【考点】

ATP的作用与意义; 影响光合作用的环境因素; 有氧呼吸的过程和意义; 光合作用原理的应用;

【答案】

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实验探究题困难

1. 请回答下列与光合作用和细胞呼吸有关的实验问题：

（1）实验一：科研人员从小鼠细胞中分离出线粒体，并将其放入测定仪内的生理盐水中保持活性，然后按图示顺序向生理盐水中依次加入相应物质，其中X物质不包括还原氢，从加入线粒体开始测定O₂消耗速率，结果如图一。请据图分析：X物质表示，图示4个区间(①～④)中，线粒体内有水生成的区间是，一定有CO₂产生的区间是。

（2）实验二：通过通气管向密闭容器中通入¹⁴CO₂ ，密闭容器周围有充足且适宜的光源，如图二所示，当反应进行到0.5s时，发现¹⁴C出现在一种三碳化合物(C₃)中，当反应进行到5s时，发现¹⁴C还出现在一种五碳化合物(C₅)和一种六碳糖(C₆)中，该实验是通过控制来探究CO₂中碳原子转移路径的。在该实验中，如果发现0.5s时C₅的含量较高，若要降低其含量，可改变的实验条件是。

（3）AMP-PCP能与细胞膜上ATP跨膜受体蛋白结合，科研人员用AMP-PCP溶液处理菜豆叶片，测定其光合速率，结果如图三所示。由图可知，随着AMP-PCP浓度增大，叶片的净光合速率，推测原因是AMP-PCP限制了ATP运输到，导致气孔开放程度下降，从而抑制了光合作用的反应。要验证上述推测是否正确，可用溶液处理菜豆叶片作为实验组，以处理菜豆叶片作为对照进行实验，测定叶片的气孔开放程度和净光合作用速率。若实验组的气孔开放程度和净光合速率均对照组，则证明上述推测成立。

实验探究题困难

(1) 大多数植物在干旱条件下，气孔会以数十分钟为周期进行周期性的闭合，称为“气孔振荡”，“气孔振荡”是植物对干旱条件的一种适应性反应，有利于植物生理活动的正常进行，其原因是。

(2) 图1表示野生型植株和控制脱落酸合成相关基因发生突变的突变型植株在一定光照强度下的相关指标，由图分析，（填“突变型”或“野生型”）的光合速率较高，原因是。

(3) 结合图2和图3结果推测，最适合在干旱地区生长的植株是，判断依据是。

(4) 光照强度过高会抑制植物的光合作用，这种现象称为光抑制。干旱会加剧光抑制，造成叶绿素降解加快、光合结构被破坏。若在非干旱与干旱条件下分别测定OSCIPK12基因过表达株系与野生型水稻的叶绿素荧光参数（数值越大表明光抑制越弱），预期实验结果是。

实验探究题普通

3. 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