Question

【題目】馬鈴薯植株的葉肉細胞光合作用合成的有機物以蔗糖的形式通過韌皮部的篩管運輸到地下的根、莖等器官，用于分解供能或儲存。圖1為馬鈴薯葉肉細胞內光合作用與需氧呼吸的部分過程示意圖，其中①～⑤表示相關生理過程，a～f表示相關物質；圖2為三碳糖磷酸、蔗糖與淀粉合成代謝途徑，葉綠體上的磷酸轉運器轉運出1分子三碳糖磷酸的同時轉運進1分子Pi（磷酸分子）�；卮鹣铝袉栴}：

（1）圖1中b代表__________________，代表卡爾文循環的是__________________（填數字序號）。

（2）葉綠體內淀粉的合成與細胞溶膠中蔗糖的合成都需要碳反應產生的三碳糖磷酸，據圖2分析，當細胞溶膠中Pi濃度__________________時，會限制三碳糖磷酸從葉綠體中運出，從而__________________淀粉在葉綠體內的合成。

（3）篩管中的蔗糖可積累到很高的濃度，猜測蔗糖可能通過__________________方式進入韌皮部篩管。

（4）為驗證光合產物以蔗糖形式運輸，研究人員將酵母菌蔗糖酶基因轉入植物，該基因表達的蔗糖酶定位在葉肉細胞的細胞壁上。結果發現：轉基因植物出現嚴重的短根、短莖現象，其原因是__________________；該酶還導致葉肉細胞外__________________含量升高，被葉肉細胞吸收后，通過轉運蛋白運至葉綠體內__________________（填“促進”或“抑制”）光合作用進行。

Answer 1

【答案】氧氣 ② 較低 促進 主動轉運 葉肉細胞壁上的蔗糖酶水解胞外的蔗糖，導致進入篩管的蔗糖減少，根和莖得到的糖不足，生長困難 葡萄糖和果糖 抑制

【解析】

分析圖1：①過程為光合作用的光反應階段，在葉綠體類囊體薄膜上進行；②過程為光合作用暗反應階段，在葉綠體基質上進行；③過程為有氧呼吸第一階段，在細胞質基質進行；④過程為有氧呼吸第二階段，在線粒體基質上進行；⑤過程為有氧呼吸第三階段，在線粒體內膜上進行；a為NADPH， b為氧氣，c為水，d為二氧化碳，e為丙酮酸，f為NADH。

（1）圖1中b代表氧氣；卡爾文循環（碳循環）即過程②。

（2）葉綠體內淀粉的合成與細胞溶膠中蔗糖的合成都需要碳反應產生的三碳糖磷酸，葉綠體上的磷酸轉運器轉運出1分子三碳糖磷酸的同時轉運進1分子Pi（磷酸分子），當細胞溶膠中Pi濃度較低時，會限制三碳糖磷酸從葉綠體中運出，從而促進淀粉在葉綠體內的合成。

（3）篩管中的蔗糖可積累到很高的濃度，蔗糖可能通過主動轉運從低濃度進入到高濃度韌皮部篩管中。

（4）為驗證光合產物以蔗糖形式運輸，研究人員將酵母菌蔗糖酶基因轉入植物，該基因表達的蔗糖酶定位在葉肉細胞的細胞壁上。結果發現：轉基因植物出現嚴重的短根、短莖現象，說明植物生長嚴重缺乏糖類等能源物質，其原因是葉肉細胞壁上的蔗糖酶水解胞外的蔗糖，導致進入篩管的蔗糖減少，根和莖得到的糖不足，生長困難；該酶水解胞外的蔗糖生成果糖和葡萄糖，導致葉肉細胞外果糖和葡萄糖含量升高，被葉肉細胞吸收后，通過轉運蛋白運至葉綠體內，導致淀粉的含量增加，從而抑制光合作用進行。