Question

【題目】光合作用是地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生在高等植物、藻類和光合細(xì)菌中。

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

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

（3）研究發(fā)現(xiàn)，原核生物藍(lán)藻（藍(lán)細(xì)菌）R 酶的活性高于高等植物，有人設(shè)想通過(guò)基因工程技術(shù)將藍(lán)藻 R 酶的 S、L 基因轉(zhuǎn)入高等植物，以提高后者的光合作用效率。研究人員將藍(lán)藻 S、L 基因轉(zhuǎn)入某高等植物（甲）的葉綠體 DNA 中，同時(shí)去除甲的 L 基因。轉(zhuǎn)基因植株能夠存活并生長(zhǎng)。檢測(cè)結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因植株中的 R 酶活性高于未轉(zhuǎn)基因的正常植株。有人說(shuō)由上述實(shí)驗(yàn)不能得出“轉(zhuǎn)基因植株中有活性的 R 酶是由藍(lán)藻的 S、L 組裝而成”，請(qǐng)你在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一組實(shí)驗(yàn)證明“轉(zhuǎn)基因植株中有活性的 R 酶是由藍(lán)藻的 S、L 組裝而成”。（只要求寫出實(shí)驗(yàn)思路，不寫預(yù)期結(jié)果和結(jié)論）_______________________________

Answer 1

【答案】吸水漲破 溫度和二氧化碳濃度 細(xì)胞質(zhì)中的核糖體 基質(zhì) 將藍(lán)藻S、L基因轉(zhuǎn)入甲的葉綠體DNA中，同時(shí)去除甲的S、L基因，觀察轉(zhuǎn)基因植株能否存活并生長(zhǎng)，檢測(cè)該轉(zhuǎn)基因植株R酶的活性。

【解析】

1、光合作用的過(guò)程圖：

2、基因工程技術(shù)的基本步驟：目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)與鑒定。

（1）光合作用旺盛時(shí)，很多植物合成的糖類通常以淀粉的形式臨時(shí)儲(chǔ)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(dǎo)致葉綠體吸水漲破。在碳（暗）反應(yīng)中，RuBP羧化酶（R酶）催化CO2與RuBP（C5）結(jié)合，生成2分子C3。影響該反應(yīng)的外部因素，除光照條件外還包括溫度、CO2濃度等；內(nèi)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(gè)大亞基蛋白（L）和8個(gè)小亞基蛋白（S）組成。高等植物細(xì)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(xì)胞核基因編碼并在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中由核糖體合成后進(jìn)入葉綠體，由于R酶催化CO2的固定反應(yīng)，因此在葉綠體的基質(zhì)中與L組裝成有功能的酶。

（3）由上述實(shí)驗(yàn)不能得出“轉(zhuǎn)基因植株中有活性的R酶是由藍(lán)藻的S、L組裝而成”的推測(cè)，因?yàn)檗D(zhuǎn)基因植株仍包含甲植株的S基因，不能排除轉(zhuǎn)基因植株中R酶由藍(lán)藻的L蛋白和甲植株的S蛋白組成。因此補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)思路為：將藍(lán)藻S、L基因轉(zhuǎn)入甲的葉綠體DNA中，同時(shí)去除甲的S、L基因，觀察轉(zhuǎn)基因植株能否存活并生長(zhǎng)，檢測(cè)該轉(zhuǎn)基因植株R酶的活性。