Question

【題目】光合作用是地球上最重要的化學反應，發生在高等植物、藻類和光合細菌中。

（1）光合作用旺盛時，很多植物合成的糖類通常以淀粉的形式臨時儲存在葉綠體中，假如以大量可溶性糖的形式存在，則可能導致葉綠體__________。在碳（暗）反應中，RuBP 羧化酶（R 酶）催化與 RuBP（）結合，生成 2 分子，影響該反應的外部因素，除光照條件外主要還包括__________（寫出兩個）。

（2）R 酶由 8 個大亞基蛋白（L）和 8 個小亞基蛋白（S）組成。高等植物細胞中 L 由葉綠體基因編碼并在葉綠體中合成，S 由細胞核基因編碼并在___________（具體場所）合成后進入葉綠體，在葉綠體的___________中與 L 組裝成有功能的酶。

（3）研究發現，原核生物藍藻（藍細菌）R 酶的活性高于高等植物，有人設想通過基因工程技術將藍藻 R 酶的 S、L 基因轉入高等植物，以提高后者的光合作用效率。研究人員將藍藻 S、L 基因轉入某高等植物（甲）的葉綠體 DNA 中，同時去除甲的 L 基因。轉基因植株能夠存活并生長。檢測結果表明，轉基因植株中的 R 酶活性高于未轉基因的正常植株。有人說由上述實驗不能得出“轉基因植株中有活性的 R 酶是由藍藻的 S、L 組裝而成”，請你在此基礎上設計一組實驗證明“轉基因植株中有活性的 R 酶是由藍藻的 S、L 組裝而成”。（只要求寫出實驗思路，不寫預期結果和結論）_______________________________

Answer 1

【答案】吸水漲破 溫度和二氧化碳濃度 細胞質中的核糖體 基質 將藍藻S、L基因轉入甲的葉綠體DNA中，同時去除甲的S、L基因，觀察轉基因植株能否存活并生長，檢測該轉基因植株R酶的活性。

【解析】

1、光合作用的過程圖：

2、基因工程技術的基本步驟：目的基因的獲取、基因表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。

（1）光合作用旺盛時，很多植物合成的糖類通常以淀粉的形式臨時儲存在葉綠體中，假如以大量可溶性糖的形式存在，則引起葉綠體滲透壓增大，可能導致葉綠體吸水漲破。在碳（暗）反應中，RuBP羧化酶（R酶）催化CO2與RuBP（C5）結合，生成2分子C3。影響該反應的外部因素，除光照條件外還包括溫度、CO2濃度等；內部因素包括色素含量及種類、酶的含量及活性等。

（2）R酶由8個大亞基蛋白（L）和8個小亞基蛋白（S）組成。高等植物細胞中L由葉綠體基因編碼并在葉綠體中合成，S小亞基蛋白由細胞核基因編碼并在細胞質基質中由核糖體合成后進入葉綠體，由于R酶催化CO2的固定反應，因此在葉綠體的基質中與L組裝成有功能的酶。

（3）由上述實驗不能得出“轉基因植株中有活性的R酶是由藍藻的S、L組裝而成”的推測，因為轉基因植株仍包含甲植株的S基因，不能排除轉基因植株中R酶由藍藻的L蛋白和甲植株的S蛋白組成。因此補充的實驗思路為：將藍藻S、L基因轉入甲的葉綠體DNA中，同時去除甲的S、L基因，觀察轉基因植株能否存活并生長，檢測該轉基因植株R酶的活性。