高考生物微專題5 氣孔與細胞代謝

微專題5氣孔與細胞代謝[知識必備]氣孔是植物葉片與外界進行氣體交換的主要通道。通過氣孔擴散的氣體有O2、CO2和水蒸氣。氣孔的運動可以影響光合作用、細胞呼吸及蒸騰作用。1.氣孔的結(jié)構(gòu)及分布氣孔由兩個腎形的保衛(wèi)細胞(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動關(guān)鍵在于保衛(wèi)細胞吸水膨脹變化。由于保衛(wèi)細胞的內(nèi)外壁厚度不一樣，當(dāng)保衛(wèi)細胞吸水膨脹時，較薄的外壁就會伸長，細胞向內(nèi)彎曲，于是氣孔就張開；當(dāng)保衛(wèi)細胞失水時，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失水多氣孔關(guān)閉。(4)植物激素細胞分裂素促進氣孔開放，而脫落酸卻引起氣孔關(guān)閉。[對點小練]1.(2019·全國卷Ⅰ，29)將生長在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進行干旱處理，該植物根細胞中溶質(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?；卮鹣铝袉栴}。(1)經(jīng)干旱處理后，該植物根細胞的吸水能力________。(2)與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會________，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)計實驗來驗證這一結(jié)論。要求簡要寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果。答案(1)增強(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定氣孔開度，經(jīng)干旱處理后，再測定氣孔開度。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，一組進行ABA處理，另一組作為對照組，一段時間后，分別測定兩組的氣孔開度。預(yù)期結(jié)果是ABA處理組氣孔開度減小，對照組氣孔開度不變解析(1)經(jīng)干旱處理后，植物根細胞的細胞液濃度增大，植物的吸水能力增強。(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)本實驗需先設(shè)計干旱處理與非干旱處理的對照，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)計在干旱條件下ABA處理組與非ABA處理組的對照，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)細胞吸水導(dǎo)致氣孔開放，保衛(wèi)細胞失水則氣孔關(guān)閉，回答下列問題。(1)植物在高溫、強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，一定時間后測量葉片氣孔內(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0.791.240.793小時1.551.581.34請回答：用0.20mol·L－1KNO3處理時，較短時間內(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)細胞________，2小時后，氣孔開放程度增大，原因是_____________________________________________________。本實驗中，在載玻片上應(yīng)滴加________溶液制作表皮臨時裝片，進行觀察。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)細胞吸收K＋和NOeq\o\al(－,3)，細胞液滲透壓升高，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胞液的滲透壓，葉片細胞在0.20mol·L－1KNO3溶液中會通過滲透作用失水，從而引起氣孔關(guān)閉，同時葉片細胞又會逐漸吸收鉀離子和硝酸根離子，導(dǎo)致細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)細胞液的滲透壓大于外界溶液時，葉片細胞吸水，氣孔開放程度增大。本實驗中，應(yīng)在載玻片上滴加相應(yīng)濃度的硝酸鉀溶液制作臨時裝片進行觀察。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)境運送一種稱為“AHA1”的蛋白質(zhì)。“AHA1”蛋白質(zhì)被運送到氣孔表面之后，氣孔會張開；其被回收到氣孔內(nèi)部之后，氣孔會關(guān)閉。研究表明：干旱條件下，正常擬南芥氣孔開度會減小。請回答：(1)當(dāng)變異植株將“AHA1”蛋白質(zhì)運送到氣孔表面之后，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，該擬南芥變異植株適應(yīng)干旱條件的原因是 。②請以該種擬南芥植株和普通擬南芥植株為材料，設(shè)計一個簡單可行的實驗來驗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，要求簡要寫出實驗思路 。答案(1)暗反應(yīng)較高(2)①該擬南芥變異植株“PATROL1”運送的“AHA1”蛋白質(zhì)能夠使氣孔張開，從而使植株更容易吸收CO2，合成更多有機物，從而適應(yīng)干旱條件②將長勢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)一段時間后，分別測定兩組植株的氣孔開放程度和生長發(fā)育狀況(答案合理即可)解析(1)當(dāng)“AHA1”蛋白質(zhì)被運送到氣孔表面之后，氣孔會張開，進入葉肉細胞的CO2會增加，促進暗反應(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)境運送一種稱為“AHA1”的蛋白質(zhì)，“AHA1”蛋白質(zhì)被運送到氣孔表面之后，氣孔會張開，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該實驗?zāi)康氖球炞C題述擬南芥變異植株更加適應(yīng)在干旱條件下生