高考生物微專題5 氣孔與細(xì)胞代謝

微專題5氣孔與細(xì)胞代謝[知識(shí)必備]氣孔是植物葉片與外界進(jìn)行氣體交換的主要通道。通過氣孔擴(kuò)散的氣體有O2、CO2和水蒸氣。氣孔的運(yùn)動(dòng)可以影響光合作用、細(xì)胞呼吸及蒸騰作用。1.氣孔的結(jié)構(gòu)及分布?xì)饪子蓛蓚€(gè)腎形的保衛(wèi)細(xì)胞(內(nèi)含葉綠體)構(gòu)成。氣孔一般分布在陸生植物如陽生植物下表皮，浮水植物只在上表皮分布。2.氣孔的開閉植物氣孔的開閉運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵在于保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹變化。由于保衛(wèi)細(xì)胞的內(nèi)外壁厚度不一樣，當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹時(shí)，較薄的外壁就會(huì)伸長(zhǎng)，細(xì)胞向內(nèi)彎曲，于是氣孔就張開；當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞失水時(shí)，氣孔就關(guān)閉了。3.調(diào)節(jié)氣孔開閉的因素(1)光植物氣孔一般是按晝夜節(jié)律開閉：白天打開氣孔進(jìn)行光合作用，晚上通過關(guān)閉氣孔來減少水分損失。(2)CO2濃度低濃度CO2氣孔開啟。(3)含水量干旱或蒸騰過強(qiáng)失水多氣孔關(guān)閉。(4)植物激素細(xì)胞分裂素促進(jìn)氣孔開放，而脫落酸卻引起氣孔關(guān)閉。[對(duì)點(diǎn)小練]1.(2019·全國(guó)卷Ⅰ，29)將生長(zhǎng)在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進(jìn)行干旱處理，該植物根細(xì)胞中溶質(zhì)濃度增大，葉片中的脫落酸(ABA)含量增高，葉片氣孔開度減小。回答下列問題。(1)經(jīng)干旱處理后，該植物根細(xì)胞的吸水能力________。(2)與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會(huì)________，出現(xiàn)這種變化的主要原因是___________________________________________________。(3)有研究表明：干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。請(qǐng)以該種植物的ABA缺失突變體(不能合成ABA)植株為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這一結(jié)論。要求簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。答案(1)增強(qiáng)(2)降低氣孔開度減小使供應(yīng)給光合作用所需的CO2減少(3)取ABA缺失突變體植株在正常條件下測(cè)定氣孔開度，經(jīng)干旱處理后，再測(cè)定氣孔開度。預(yù)期結(jié)果是干旱處理前后氣孔開度不變。將上述干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進(jìn)行ABA處理，另一組作為對(duì)照組，一段時(shí)間后，分別測(cè)定兩組的氣孔開度。預(yù)期結(jié)果是ABA處理組氣孔開度減小，對(duì)照組氣孔開度不變解析(1)經(jīng)干旱處理后，植物根細(xì)胞的細(xì)胞液濃度增大，植物的吸水能力增強(qiáng)。(2)干旱處理后，葉片氣孔開度減小，使CO2供應(yīng)不足，暗反應(yīng)減弱，從而導(dǎo)致光合作用減弱。(3)本實(shí)驗(yàn)需先設(shè)計(jì)干旱處理與非干旱處理的對(duì)照，證明干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的；再設(shè)計(jì)在干旱條件下ABA處理組與非ABA處理組的對(duì)照，證明干旱條件下氣孔開度減小是由ABA引起的。2.(2020·福州市質(zhì)檢)植物葉片表皮上分布有大量的氣孔，氣孔結(jié)構(gòu)如圖所示，保衛(wèi)細(xì)胞吸水導(dǎo)致氣孔開放，保衛(wèi)細(xì)胞失水則氣孔關(guān)閉，回答下列問題。(1)植物在高溫、強(qiáng)光照條件下光合速率反而下降的現(xiàn)象稱作“光合午休”。某些植物可觀察到表皮上大量氣孔關(guān)閉，此類“光合午休”產(chǎn)生的原因是________________________________________________。(2)已知某植物葉片細(xì)胞液的滲透壓與0.10mol·L－1KNO3溶液的滲透壓相當(dāng)，現(xiàn)撕取該植物葉片表皮，將其置于不同濃度的KNO3溶液中處理，一定時(shí)間后測(cè)量葉片氣孔內(nèi)徑，得到如下的結(jié)果(內(nèi)徑越大，表明氣孔開放程度越大)氣孔內(nèi)徑/μm處理液濃度0.05/(mol·L－1)0.10/(mol·L－1)0.20/(mol·L－1)2小時(shí)0.791.240.793小時(shí)1.551.581.34請(qǐng)回答：用0.20mol·L－1KNO3處理時(shí)，較短時(shí)間內(nèi)即可觀察到氣孔關(guān)閉，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是保衛(wèi)細(xì)胞________，2小時(shí)后，氣孔開放程度增大，原因是_____________________________________________________。本實(shí)驗(yàn)中，在載玻片上應(yīng)滴加________溶液制作表皮臨時(shí)裝片，進(jìn)行觀察。答案(1)氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)減少，暗反應(yīng)速率下降(2)滲透失水保衛(wèi)細(xì)胞吸收K＋和NOeq\o\al(－,3)，細(xì)胞液滲透壓升高，吸水膨脹相應(yīng)濃度的KNO3解析(1)氣孔關(guān)閉后，引起暗反應(yīng)中二氧化碳供應(yīng)減少，從而導(dǎo)致暗反應(yīng)速率下降。(2)0.20mol·L－1KNO3溶液的滲透壓高于葉片細(xì)胞液的滲透壓，葉片細(xì)胞在0.20mol·L－1KNO3溶液中會(huì)通過滲透作用失水，從而引起氣孔關(guān)閉，同時(shí)葉片細(xì)胞又會(huì)逐漸吸收鉀離子和硝酸根離子，導(dǎo)致細(xì)胞液的滲透壓逐漸增大，而外界溶液的滲透壓逐漸減小，當(dāng)細(xì)胞液的滲透壓大于外界溶液時(shí)，葉片細(xì)胞吸水，氣孔開放程度增大。本實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)在載玻片上滴加相應(yīng)濃度的硝酸鉀溶液制作臨時(shí)裝片進(jìn)行觀察。3.(2021·山西太原模擬)某擬南芥變異植株氣孔內(nèi)有一種稱為“PATROL1”的蛋白質(zhì)與氣孔開閉有關(guān)?！癙ATROL1”能根據(jù)周圍環(huán)境運(yùn)送一種稱為“AHA1”的蛋白質(zhì)?！癆HA1”蛋白質(zhì)被運(yùn)送到氣孔表面之后，氣孔會(huì)張開；其被回收到氣孔內(nèi)部之后，氣孔會(huì)關(guān)閉。研究表明：干旱條件下，正常擬南芥氣孔開度會(huì)減小。請(qǐng)回答：(1)當(dāng)變異植株將“AHA1”蛋白質(zhì)運(yùn)送到氣孔表面之后，其主要通過影響________階段來影響光合作用速率，干旱環(huán)境中“PATROL1”含量較高的植株光反應(yīng)速率________(填“較高”“較低”或“無明顯差異”)。(2)有研究表明：具有“PATROL1”的擬南芥植株更加適應(yīng)干旱條件。①根據(jù)題意推測(cè)，該擬南芥變異植株適應(yīng)干旱條件的原因是 。②請(qǐng)以該種擬南芥植株和普通擬南芥植株為材料，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單可行的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證該擬南芥變異植株是通過增加氣孔開放程度來適應(yīng)干旱條件的，要求簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路 。答案(1)暗反應(yīng)較高(2)①該擬南芥變異植株“PATROL1”運(yùn)送的“AHA1”蛋白質(zhì)能夠使氣孔張開，從而使植株更容易吸收CO2，合成更多有機(jī)物，從而適應(yīng)干旱條件②將長(zhǎng)勢(shì)相同的兩種擬南芥植株分成數(shù)量相等的兩組(一組為具有“PATROL1”的擬南芥植株，另一組為普通擬南芥植株)，在相同的干旱條件下(其他條件相同且適宜)培養(yǎng)一段時(shí)間后，分別測(cè)定兩組植株的氣孔開放程度和生長(zhǎng)發(fā)育狀況(答案合理即可)解析(1)當(dāng)“AHA1”蛋白質(zhì)被運(yùn)送到氣孔表面之后，氣孔會(huì)張開，進(jìn)入葉肉細(xì)胞的CO2會(huì)增加，促進(jìn)暗反應(yīng)階段，據(jù)此分析可知干旱環(huán)境中“PATROL1”含量較高的植株光反應(yīng)速率也會(huì)較高。(2)①由題干信息可知，具有“PATROL1”的擬南芥植株的“PATROL1”能根據(jù)周圍環(huán)境運(yùn)送一種稱為“AHA1”的蛋白質(zhì)，“AHA1”蛋白質(zhì)被運(yùn)送到氣孔表面之后，氣孔會(huì)張開，與普通擬南芥植株相比，具有“PATROL1”蛋白質(zhì)的擬南芥更容易吸收二氧化碳，合成更多有機(jī)物，因此具有“PATROL1”蛋白質(zhì)的擬南芥植株更適應(yīng)干旱條件。②該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證題述擬南芥變異植株更加適應(yīng)在干旱條件下生