Question

莲藕是广泛用于观赏和食用的植物，研究人员通过人工诱变筛选出一株莲藕突变体，其叶绿素含量仅为普通莲藕的56%，但固定CO₂酶的活性显著高于普通莲藕。图1表示在25℃时不同光照强度下该突变体和普通莲藕的净光合速率。图2表示某细胞器中的膜结构和其上所发生的部分生化反应。请分析回答。

(1)莲藕极易褐变，这是由细胞内的多酚氧化酶催化相关反应引起的。将莲藕在开水中焯过后可减轻褐变程度，原因是__________________。

(2)如图1所示，光照强度大于a时，突变体的暗反应强度_____(填“低于”、“高于”或“等于”)普通莲藕；在2000mol·m^-2·s^-1的光强下，突变体莲藕总光合速率比普通莲藕高__________%(保留小数点后一位)。

(3)图2所示的膜结构是_______膜，此处产生的O₂可到达_______(填具体场所)参与有氧呼吸。

(4)提取普通莲藕叶绿体中的色素，用圆形滤纸层析分离色素，装置如图3中A所示，分离结果如图3中B所示，①~④表示色素带。突变体的色素带中与普通莲藕具有较大差异的是________(填序号)。

Answer

高温使多酚氧化酶失活(或活性降低)，抑制了褐变过程 高于 23.5 类囊体 线粒体内膜 ③、④

【解析】

对图1分析可知，光照强度小于a时，突变体的净光合速率小于普通莲藕，主要原因是突变体的叶绿素含量降低，光反应较弱，导致相关反应减弱；光照强度大于a时，突变体的净光合速率大于普通莲藕，主要原因是充足的光照弥补了色素缺乏的不利影响，且突变体的固定CO2酶的活性显著提高，使突变体的暗反应效率较高。

对图2分析可知，膜上的PSⅡ吸收光能，在光能的作用下，将水分解为e-、O2和H+；e-、NADP+和H+在酶的催化作用下合成NADPH；ADP和Pi在酶的催化作用下形成ATP。因此，在该膜结构上发生的生理过程为光反应阶段，该膜结构为类囊体膜。

（1）酶的反应条件比较温和，高温会破坏多酚氧化酶的空间结构，使酶失活，抑制了褐变过程。

（2）由图可知，光照强度大于a时，突变体的净光合速率大于普通莲藕，可能是由于充足的光照弥补了内部某些缺陷的不利影响，根据题干信息，突变体固定CO2酶的活性显著高于普通莲藕，使突变体的暗反应效率较高，即突变体的暗反应强度大于普通莲藕。在2000μmol·m-2·S-1的光强下，突变体莲藕的总光合速率为19+2=21μmol·m-2·S-1，普通莲藕的总光合速率为15+2=17μmol·m-2·S-1，因此，突变体莲藕的总光合速率比普通莲藕高(21μmol·m-2·S-1–17μmol·m-2·S-1)÷17μmol·m-2·S-1×100%=23.5%。

（3）由分析可知，在该膜结构上发生的生理过程为光反应阶段，即该膜结构为类囊体膜。O2参与有氧呼吸的第三阶段，该阶段发生在线粒体内膜，故此处产生的O2可到达线粒体内膜参与有氧呼吸。

（4）绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。扩散速度由快到慢依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，因此色素带①②③④依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。由“突变体的叶绿素含量仅为普通莲藕的56%” 可知，突变体的色素带中与普通莲藕具有较大差异的是③和④。