2024年414植物生理学与生物化学解析.docx

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2024年全国硕士研究生招生考试农学门类联考植物生理学与生物化学试题参考答案及解析植物生理学一、选择题：1～10小题，每小题2分，共20分。1.B【考点】植物细胞的水势【解析】细胞的含水量不同，细胞体积会发生变化，渗透势和压力势随之发生改变。含水量高时，细胞体积增大，压力势增大。在晴朗夏日的早晨，植物叶片叶肉细胞含水量高；中午，叶肉细胞含水量低；晚上，叶肉细胞含水量高，因此，植物叶片叶肉细胞压力势早、中、晚的变化趋势为高→低→高。2.B【考点】植物呼吸代谢途径【解析】PPP途径在植物呼吸中所占的比例因植物种类、器官、年龄、环境的不同而不同。一般情况下，植物组织衰老或遇到病害和逆境条件时，PPP途径活性增强。3.D【考点】植物激素的主要生理功能【解析】细胞分裂素具有延缓叶片衰老的功能；乙烯具有促进叶片、花、果实衰老的功能。4.B【考点】C₄途径【解析】进入叶肉细胞的CO₂首先在细胞质中被碳酸酐酶催化形成HCO₃,再在PEPC催化下，被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)接受而羧化，形成草酰乙酸(OAA)。OAA进一步形成苹果酸或天冬氨酸进入维管束鞘细胞，在维管束鞘细胞脱羧释放CO₂,CO₂进入卡尔文循环，在Rubisco催化下，与其受体RuBP结合。5.D【考点】植物必需元素的主要生理功能【解析】磷肥施用过多时，水溶性磷酸盐能与土壤中的锌、钙等二价阳离子结合，降低这些元素的有效性，所以，施用磷肥过多时可导致植株出现缺锌、缺钙等症状。6.D【考点】韧皮部同化物运输【解析】聚合物陷阱模型可以解释通过胞间连丝的共质体韧皮部装载的选择性和逆浓度梯度运输的问题，而非质外体装载机制。7.C【考点】生长素的运输【解析】化学渗透模型是当前被普遍接受的生长素极性运输模型。8.A【考点】光呼吸途径【解析】光呼吸碳氧化循环在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体三种细胞器中完成。在叶绿体基质中，在Rubisco催化下，RuBP被氧化生成磷酸乙醇酸，磷酸乙醇酸被磷酸酶催化脱去磷酸而生成乙醇酸，乙醇酸从叶绿体转移至过氧化物酶体，在乙醇酸氧化酶催化下氧化为乙醛酸，再经转氨基作用形成甘氨酸。甘氨酸进入线粒体，在甘氨酸脱羧酶和丝氨酸羟甲基转移酶催化下脱羧，形成丝氨酸。9.A【考点】衰老的调控机制【解析】自由基、活性氧的积累，会促进植物的衰老。正常情况下，在植物体内存在活性氧清除系统，可随时清除体内产生的自由基、活性氧。活性氧清除系统主要包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、维生素E、维生素C和谷胱甘肽等。10.C【考点】植物生长的相关性【解析】协调营养生长和生殖生长的相互关系，在生产上有重要作用。例如，农作物种植中，加强肥水管理，以防止营养器官的早衰或生长过旺。果树生产中，适当疏花、疏果，控制生殖生长，以确保年年丰收，消除大小年。二、实验题：11小题，共13分。11.答案要点：(1)原因：①ABA合成缺陷；②胚对ABA不敏感。(2)思路：取胚发育完成的野生型和突变体种子，测定ABA的含量；用适宜浓度的外源ABA处理野生型和突变体种子，观测种子萌发情况。(3)结果：①若突变体种子内ABA含量低，外源ABA处理后种子不萌发，说明该突变体种子提早萌发的原因是ABA合成缺陷；②若突变体种子内ABA含量正常，外源ABA处理后种子萌发不受影响，说明该突变体种子提早萌发的原因是胚对ABA不敏感。三、问答题：12～14小题，每小题6分；15～16小题，每小题12分。共42分。12.答案要点：(1)白天，植物蒸腾作用旺盛，产生的蒸腾拉力是水分吸收和运输的主要动力。导管中水分子间的内聚力保证水分运输的连续性。(2)夜晚，植物根系主动吸收离子并转运至导管，导管水势下降，使水分从土壤进入根导管，产生根压，推动水分向上运输。13.答案要点：(1)Mn是叶绿体中光合放氧复合体的重要组分，参与水的光解和放氧。(2)Mn是许多酶的辅因子或激活剂，参与叶绿素的生物合成。14.答案要点：(1)放热。(2)色素分子间的能量传递。(3)发射荧光或磷光。(4)光化学反应。15.答案要点：(1)低温：一些植物，如二年生和冬性一年生植物。需要经过一定时间的低温诱导才能成花。茎尖分生组织感受低温信号，抑制成花抑制基因FLC的表达，促进成花。(2)光周期：一些植物，如长日植物或短日植物等，需要经过适宜的光周期诱导才能成花。叶片感受光周期信号，促进CO等成花相关基因的表达，进而产生可以移动的成花促进物FT蛋白，其移动到茎尖分生组织，促进成花。16.答案要点：(1)避逆：植物通过调整生长周期避开逆境干扰，在相对适宜的环境中完成生活史。例如，沙漠中某些植物在雨季迅速完成生活史。(2)御逆：植物通过形成特定的形态结构，在逆境下保持正常的生理活动。例如，旱生植物形成较厚的角质层、蜡质层、表皮毛等以减少水分散失。(3)耐逆：植物通过自身生理生化变化阻止、降低或修复由逆境造成的损伤，在逆境下保持正常的生理活动。例如，植物在干旱、低温等逆境下通过增加细胞内的渗透调节物质以提高保水能力。生物化学四、选择题：17～26小题，每小题2分，共20分。17.B【考点】蛋白质二级结构β转角【解析】β转角是一种常见的蛋白质二级结构类型，通常由4个氨基酸组成，其中第1个氨基酸残基的C=O和第4个氨基酸残基的—NH之间借助氢键使主链结构以180°回折。脯氨酸(Pro)具有环状结构，侧链与主链之间存在刚性限制，使得它在β转角中非常常见。因此，选项B是正确答案。18.D【考点】酶的分类【解析】丙酮酸脱羧酶催化丙酮酸脱去羧基的反应，是C—C键的非水解断裂，而且产物之一形成双键(CO₂),符合裂合酶类催化反应的特点。因此，选项D是正确答案。19.B【考点】辅因子与酶的对应关系【解析】维生素B₂(核黄素)是合成FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)的前体物质。FAD是许多氧化还原酶的辅酶，参与细胞内的氧化还原反应。因此，选项B是正确答案。20.A【考点】糖酵解途径和葡萄糖异生途径的酶【解析】选项A中的2个酶均参与两条途径，选项B、C和D中的己糖激酶、丙酮酸激酶和磷酸果糖激酶是催化糖酵解途径中单向不可逆反应的酶，没有参与葡萄糖异生途径，所以选项B、C和D是错误的。21.A【考点】脂肪酸β-氧化过程【解析】在脂肪酸β-氧化过程中，脂酰CoA脱氢酶的辅因子是FAD,羟脂酰CoA脱氢酶的辅因子是NAD+。因此，选项A是正确答案。22.C【考点】核苷酸的结构式【解析】腺苷酸(AMP)中含有腺嘌呤，腺嘌呤是嘌呤的一种，其结构中含有6-氨基。因此，选项C是正确答案。23.D【考点】DNA复制和RNA合成中相关酶催化反应的特征【解析】DNA连接酶催化形成磷酸二酯键，用于连接DNA单链中的切口。RNA聚合酶催化核糖核苷酸聚合形成RNA链，其实质是形成磷酸二酯键。因此，选项D正确。24.C【考点】抗生素抑制蛋白质合成过程的机制【解析】嘌呤霉素的结构与氨酰-tRNA相似，能够结合于核糖体的A位点，从而抑制蛋白质合成。因此，选项C正确。25.C【考点】乳糖操纵子【解析】考察考生对相关内容的掌握情况。选项A、B和D中的基因均为乳糖操纵子中的结构基因，只有C选项lacI基因是编码阻遏蛋白的基因，lacI基因编码的产物阻遏蛋白能够结合到操纵子的操纵基因序列上，从而抑制转录。因此，选项C正确。26.B【考点】Southern blotting、Northern blotting、RT-PCR和SDS-PAGE实验技术【解析】Northern blotting和RT-PCR是用于检测mRNA水平的实验技术，Southern blotting用于检测DNA,SDS-PAGE用于检测蛋白质。因此，选项B正确。五、实验题：27小题，共13分。27.答案要点：【考点】SDS-PAGE技术以及凝胶过滤层析技术【解析】为了简洁，下面所写分子量即相对分子质量。SDS-PAGE可以确定多肽链的分子量，帮助研究者推测蛋白质多肽链的组成。凝胶过滤层析能够确定天然蛋白质的分子量，对分子量差异较大的混合蛋白质进行分离。(1)该蛋白电泳行为表现为一条条带，分子量约为20000,推断该蛋白由4条相同分子量的多肽链组成。(2)由于凝胶过滤层析能够测定天然蛋白质分子量，所以实验思路如下：①选择合适的凝胶介质，制备凝胶过滤层析柱；②选择合适的洗脱缓冲液和标准分子量蛋白，进行凝胶过滤层析，280 nm紫外检测，记录各标准分子量蛋白的洗脱体积；③样品进行层析，280 nm紫外检测，记录样品洗脱体积④以洗脱体积为横坐标，各标准分子量蛋白lgM为纵坐标绘制标准曲线；计算样品蛋白质的分子量。六、问答题：28～30小题，每小题6分；31～32小题，每小题12分。共42分。28.糖蛋白中的寡糖链具有结构多样性，可以参与分子识别和细胞识别。简述糖蛋白中糖链具有结构多样性的原因。答案要点：【考点】结合糖【解析】考察学生对糖蛋白糖链复杂性成因的掌握情况。导致糖蛋白糖链复杂的原因包括：组成糖链的单糖种类、单糖之间形成糖苷键的多样性、糖链的分支程度、单糖的修饰多样性等。因此，糖蛋白糖链具有结构多样性的原因如下：(1)组成糖链的单糖种类具有多样性；(2)单糖之间的糖苷键类型具有多样性，包括单糖不同碳原子之间形成糖苷键，糖苷键的α-和β-连接等；(3)糖链可以形成不同程度的分支结构。29.在三羧酸循环中，琥珀酰CoA积累会使柠檬酸合酶的活性下降。简述这现象产生的原因。答案要点：【考点】三羧酸循环途径代谢调节【解析】TCA循环有3个不可逆反应，催化这些反应的酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶复合体。其中，柠檬酸合酶催化的是TCA循环的第一个不可逆反应。(1)柠檬酸合酶属于别构调节酶，ATP、柠檬酸和琥珀酰CoA等为其负别构效应物。(2)琥珀酰CoA是三羧酸循环的中间产物，它是柠檬酸合酶的别构抑制剂，它的积累将抑制柠檬酸合酶的活性。30.在蛋白质生物合成过程中，原核生物和真核生物采用不同的机制识别起始密码子AUG。简述这两种机制。答案要点：【考点】原核生物和真核生物蛋白质合成起始过程【解析】(1)原核生物：在mRNA与核糖体小亚基结合前，IF1和IF3分别结合核糖体小亚基的A和E位点。核糖体小亚基中16S rRNA 3’端序列与mRNA 5’端SD序列互补配对，以SD序列下游第一个AUG作为起始密码子，AUG正好位于核糖体小亚基P位点，在IF2帮助下，起始氨酰-tRNA进入P位点。(2)真核生物：在mRNA与核糖体小亚基结合前，真核生物蛋白质合成43S前起始复合物形成；作为eIF4F的组分之一，eIF4E与真核生物mRNA 5′帽子特异性识别并结合，并进入核糖体小亚基形成48S起始复合物，mRNA中AUG正好位于核糖体小亚基P位点。(3)真核生物蛋白质合成起始具体过程见配套辅导书《生物化学复习指南暨习题解析》第268页。31.脂肪酸氧化分解可以产生大量ATP。阐述生物体内软脂酸氧化分解并产生ATP的主要代谢过程。答案要点：【考点】脂肪酸β-氧化过程的能量计算【解析】(1)软脂酸(16:0)经过β-氧化过程能够生成8个乙酰CoA、7个FADH2和7个NADH。(2)乙酰CoA进入三羧酸循环，能够产生3NADH和1个FADH₂;琥珀酰CoA生成琥珀酸的底物水平磷酸化反应伴随1分子ATP的生成。(3)NADH和FADH₂经过呼吸链电子传递和氧化磷酸化分别生成2.5个ATP和1.5个ATP。(4)脂肪酸活化进入线粒体需要消耗2个高能磷酸键，相当于耗费2个ATP。(5)最终计算结果为：7×(1.5+2.5)+8×(3×2.5+1.5+1)-2=106个ATP。32.大肠杆菌DNA聚合酶I活性极低的突变株仍能正常合成DNA,而DNA聚合酶Ⅲ的缺陷通常会致死。比较大肠杆菌DNA聚合酶I和DNA聚合酶Ⅲ的结构和活性特点，并阐述上述现象产生的原因。答案要点：【考点】大肠杆菌DNA复制过程【解析】(1)DNA聚合酶I和DNA聚合酶Ⅲ的结构特点和活性。DNA聚合酶I:为单条肽链，Zn²+为其辅因子，其C端大片段具有5’→3’聚合酶活性、3’→5′核酸外切酶活性，N端小片段具有5’→3′核酸外切酶活性。DNA聚合酶Ⅲ:为蛋白复合体，由核心酶α、β、e三类亚基，β滑动钳以及滑动钳装载复合物(γ复合物)组成，具有5′→3′聚合酶活性和3’→5′核酸外切酶活性，但没有5′→3′核酸外切酶活性。(2)DNA聚合酶I和DNA聚合酶Ⅲ的活性与功能。DNA聚合酶I:其5’→3′核酸外切酶活性主要用于切除DNA损伤片段和引物RNA,其5’→3’聚合酶活性、3’→5′核酸外切酶活性用于填补切除部分的空隙。它在DNA复制中的作用主要是切除RNA引物、填补空隙。DNA聚合酶Ⅲ:负责在复制叉处快速合成新的DNA链，是DNA复制的主要执行者。(3)基于DNA聚合酶I和DNA聚合酶Ⅲ的功能，当细菌突变株DNA聚合酶I活性极低时，只要能满足引物切除和填补空隙的需要，则细菌DNA可以正常合成；由于DNA聚合酶Ⅲ是DNA复制的主要酶，如果DNA聚合酶Ⅲ缺陷，则细胞DNA无法正常合成，进而细胞无法进行分裂，最终导致细胞死亡。