Question

【題目】氣孔是氣體進出葉片及蒸騰作用喪失水分的“門戶”，強光下植物蒸騰作用強，氣孔充分開放。氣孔的開放與關閉分別與保衛細胞的吸水與失水有關。科研人員通過基因工程技術在擬南芥氣孔的保衛細胞中表達了一種K+通道蛋白（BLINK1），如圖所示。該通道能調控氣孔快速開啟與關閉，而野生株氣孔關閉較慢。請回答下列問題：

（1）除離子通道蛋白外，細胞膜上還有水通道蛋白。水通道與人體體液平衡密切相關，如腎小球的濾過作用和腎小管的重吸收作用，都與水通道蛋白的_________有直接關系。

（2）據圖分析，含BLINK1的植株在光照下氣孔快速開啟，最可能的原因是__________________。

（3）若將長勢基本一致的含BLINK1的擬南芥植株與野生株擬南芥植株置于較強光照強度的連續光照條件下，測定每升水產植物莖干重（克），預期結果是含BLINK1的擬南芥植株每升水產植物莖干重（克）_________（填“大于”“小于”或“基本等于”）野生株擬南芥植株的每升水產植物莖干重（克）。

（4）若將長勢基本一致的含BLINK1的擬南芥植株與野生株擬南芥植株置于較強光照強度的間隔光照（強光和弱光交替光照）條件下，測定每升水產植物莖干重（克），預期結果是含BLINK1的擬南芥植株每升水產植物莖干重（克）_________（填“大于”“小于”或“基本等于”）野生株擬南芥植株的每升水產植物莖干重（克），預期此結果的理由是_________________________。

Answer 1

【答案】結構與功能 K＋進入保衛細胞，提高了細胞內的滲透壓，保衛細胞吸水，導致氣孔快速開啟 基本等于 大于 因為間隔光照下，光照時含BLINK1植株氣孔能快速打開，加快二氧化碳攝入，弱光時，氣孔能快速關閉，減少水分蒸發量，所以每升水產植物莖干重（克）大。而野生植株在弱光時，氣孔關閉慢，水分蒸發量較高，每升水產植物莖干重（克）小

【解析】

滲透吸水：細胞通過滲透作用吸收水分的活動叫做滲透吸水。滲透作用，即水分子(或其他溶劑分子)透過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液的擴散。

水通道蛋白，是一種位于細胞膜上的蛋白質，在細胞膜上組成"孔道"，可控制水在細胞的進出，就像是"細胞的水泵"一樣。

水通道是由約翰霍普金斯大學醫學院的美國科學家彼得·阿格雷所發現，他與通過X射線晶體學技術確認鉀離子通道結構的洛克斐勒大學霍華休斯醫學研究中心的羅德里克·麥金農共同榮獲了2003年諾貝爾化學獎。

（1）水通道蛋白具有運輸水分的功能，這與其特有的結構是相適應的，故水分的吸收與水通道蛋白的結構與功能有關。

（2）保衛細胞吸水，氣孔開啟。在光照下，含BLINK1植株的保衛細胞吸收K＋，使細胞內滲透壓升高，保衛細胞吸水，從而氣孔能夠快速開啟。

（3）在較強光照強度的連續光照條件下，含BLINK1擬南芥植株與野生株擬南芥植株的氣孔均開放，所以兩種植株每升水產植物莖干重（克）基本相等。

（4）間隔光照下，光照時含BLINK1植株氣孔能快速打開，加快二氧化碳攝入，弱光時，氣孔能快速關閉，減少水分蒸發量；野生株擬南芥植株在光照下氣孔能快速打開，但不能快速關閉，水分蒸發量大，所以含BLINK1的擬南芥植株每升水產植物莖干重大于野生株擬南芥植株的每升水產植物莖干重。