第十四届国际生物奥林匹克竞赛理论试题及答案详

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2003

年第14届国际生物学奥赛试题解析

细胞生物学

1．（2003年）按逐渐降低的顺序排列下列蛋白的一级结构序列的进化：

①促生长激素 ②DNA聚合酶的催化亚单位 ③组蛋白质H1 ④鱼精蛋白或谷物的贮藏蛋白 A．①④③② B．②③①④ C．③②①④ D．④①②③ E．①②③④

解析：该题是对四种蛋白质进化速率快慢的比较。不同蛋白质进化速率是有差异的，这种差异是由蛋白质的结构和功能决定的。进化的特点是越重要的分子，功能越复杂的分子，分子中越重要的部位或氨基酸，对多肽的结构要求越严格，其进化速度越慢，相反越快。

在这四种蛋白质中，分子进化速率最低的是组织蛋白，它有高度的保守性，这与它的重要性有关。它在核内与DNA结合，对遗传信息的贮存和调节DNA复制具有十分重要的作用，是一种特殊化的蛋白质。在漫长的进化过程中，几乎不允许它发生变化，所以它是一种非常保守的蛋白质。

鱼精蛋白或谷物的贮藏蛋白，其功能主要是营养物，故分子进化速度最快。

促生长激素即下丘脑分泌的生长激素释放激素，为10肽，其作用仅是促进腺垂体释放生长激素，其功能与结构没有③、②所代表的蛋白质复杂，故进化速度相对较快。因此，这四种物质以及结构进化的顺序从高到低排列应为④①②③。 答案D（原答案为C） 2．（2003）编码XUX产生的氨基酸的共同性质是什么？这里X是任意碱基，U是尿嘧啶。 A．疏水性 B．正电荷 C．负电荷 D．侧链上有疏 E．没有共同性质

解析：从密码表可知：在氨基酸的密码子中，每个密码子的第二个碱基都为U的，即密码为XUX的氨基酸只有4种，它们是亮氮酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸。按R基的极性性质分，这四种氨基酸都属于非极性R型氨基酸，因此，它们的共同性质是疏水性。 答案A。

3．下列表明是含有不同化学性质的变性多肽链。

氨基酸的共同性质： A和E1氨基有电荷 C和F2有水肽链 B2有许多正电的离子 D2有许多的电的离子 如果变性，在细胞质环境中上述多肽最稳定的构型将是：

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解析：蛋白质由肽链构成，肽链上氨基酸的序列即为蛋白质的一级结构。肽链构成蛋白质时，再按一定的方式盘曲折叠的，即形成一定的空间构象。多肽链的变性，是肽链空间构象（即肽链螺折叠方式）的改变。如果变性，上图A、B、C、D四种构型（构象）中，A应最稳定。原因是：在这条肽链上相邻的C、F氨基酸碱基残基的侧链是疏水的，即非极性的。这些非极性侧链（R基）有一种避开水相的趋势，因而相互黏附，在分子内部形成一个集团，藏于分子内部，这种相互黏附的力，称为疏水键，它们对分子的稳定有很大的作用。相邻的B、D氨基酸残基分别有很多正电子和负电子，它们之间会形成坚固的离子对，即盐键（一个侧基上的——NH2所形成的正离子与另一个侧基上的羧基所形成的负离子之间），盐键的键能较强，对维持空间结构的稳定性也起重要作用，是维持蛋白质空间结构的重要的力之一。维持蛋白质空间结构的力，除上述盐键、疏水键外，还有氢键、二硫键、范德华力等。 答案A。

4．（2003）核苷酸能被酶促磷酸化，下列哪一种反应是不可能的？

A．ADP+ADP=AMP+ATP B．AMP+GTP=ADP+GDP C．ATP+GDP=ADP+GTP D．ATP+|UMP=ADP+UDP E．ADP+AMP=ATO+腺苷

解析：核苷酸被酶促磷酸化的过程，就是AMP→ADP→ATP的过程。ATP是能量代谢的主角，它是由腺嘌呤核苷（五碳糖为核糖）与磷酸脱水形成焦磷酸键连接而成的。其结构式如下图：

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其中磷酸与磷酸之间（即第2和第3）的化学键为高能磷酸键，当它们水解时，释放出大量的化学能，一般把水解时释放出20.92kJ/mol，以上自由能的化合物，称为高能化合物。

ATP+H2O ADP+H3PO4+8千卡/摩尔能量 ADP+H2O AMP+H3PO4+6.5千卡/摩尔能量

而腺甘与磷酸之间为一般磷酸键，因为AMP水解时只放出2.2千米/摩尔的能量。2.2千卡/摩尔的能量不能形成一个高能磷酸键 。故ADP+AMP ATP+腺苷的反应不会发生。 答案：E 5．（2003）水生热栖菌的极度耐热基因组中与大肠杆菌比较，哪种核苷酸占优势？

A．A—T B．C—T C．G—A D．G—C E．T—G

解析：DNA分子中，G—C碱基对多的，其结构稳定。因为双螺旋的稳定性是由于互补碱基对A—T，G—C之间的氢键以及碱基沿螺旋轴彼此“堆积”时相互作用力（即碱基堆积力）所维系的。A—T之间形成两个氢键释放的自由能为5.0233kJ/mol，而G—C之间形成三个氢键释放的自由能力为10.0465kJ/mol。因此，分子中G—C多，则比较稳定。 答案：D 6．（2003）解释下列反应：

6．1（2003）延胡索酸酶促形成的琥珀酸反应属于哪一种酶：

A．异构酶 B．脱氢酶 C．水解酶 D．合成酶 E．移酶

6．2（2003）本反应中的辅酶是哪种维生素衍生的？ A．B1 B．B2 C．B6 D．B12 E．BC

解析：由延胡索酸酶促形成的琥珀酸反应发生在：①许多兼性厌氧细菌（如埃希氏杆菌属、变形杜菌属、沙门氏菌、产琥珀酸弧菌等）的延索索呼吸（无氧呼吸的一种）中。以往都是把琥珀酸的形成作为微生物的一般发酵产物来考虑，但在延胡索酸呼吸中，延

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胡索酸却被当作无氧呼吸链的末端氢受体，而琥珀酸则是延胡索酸的还原产物。

②逆向TCA循环，又称还原性TCA循环，如一些绿细菌，CO2固定是通过逆向TCA循环进行的。如下图。

Fd·2H为还原态铁氧还蛋白，其功能是催化还原性CO2固定以进入TCA循环

逆向TCA循环中的多数酶与正向TCA循环是相同，只有依赖ATP的柠檬酸裂合酶（它把柠檬酸裂解为乙酰CoA和草酰乙酸）是个例外。TCA循环中由琥珀酸延胡索酸的酶为琥珀酸脱氧酶，该酶的辅基是FAD，名称是黄素腺嘌呤双核苷酸，能牢固的与酶蛋白结合。黄素即维生素B2。由此可见，6.1的答案为B， 6.2的答案是也B。 答案：6.1 B; 6.2B

+

8．（2003）乳酸杆菌缺少电子传递链。然而，在特殊的环境中，大约50%ATP是通过与H—

ATP酶连接的膜上合成的。什么现象导致合成ATP的电子梯度的形成？ ①如果细胞中的乳酸浓度比培养基中的高 ②如果细胞中的乳酸浓度比培养基中的低 ③乳酸单向转运

+

④乳酸与H逆向转运

A．①③ B．①④ C．①⑤ D．②⑤ E．②④

++

解析：植物细胞、真菌（包括酵母菌）和细菌细胞，其质膜上没有Na—K泵，而是具

++

有H泵（HATP酶），它能使ATP水解，放出能量，将质子逆着其梯度泵出细胞，使细胞

++

外的H浓度高于细胞内，由此使膜内外产生明显的H电化学梯度，这就提供了溶质跨膜运动的驱动力。

厌氧型微生物利用发酵过程中产生的ATP，在位于原生质膜上的ATP酶的作用下，

+

ATP水解生成ADP和磷酸，同时伴随质子向胞外的分泌（即H泵的作用）。使膜内外建立质子浓度差。 答案B： 9．（2003）大肠杆菌的乳糖操纵子含有3个结构基因：

编码：?—半乳糖苷酶基因lacZ 编码：?—半乳糖苷透性酶基因lac Y 编码：?—半乳糖苷转乙酸基酶基因lac A

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乳糖操纵子受Lacl（阻遏物）控制。阻遏物在乳糖存在下被钝化，乳糖是诱导物。有许多乳糖类似物，例如邻位硝基苯—?—D一半乳糖苷（ONPG），它是?—半乳糖苷透性酶的底物，但不是诱导物。这个反应产生邻位硝基苯，对细胞是有毒的。异丙基—，是诱导物，但不是?—半乳糖昔酶的底物。苯基—?—D半?—D半乳糖苷（IPTG）

乳糖苷（PG）是?—半乳糖苷酶的底物，但不是诱导物。它的水解产物对细胞是没有毒的。 9.1．（2003）在培养基加入PG作为唯一的碳源与能源，哪种细胞可以生长？

— — — ——

A．lac IB．lac ZC．lac YD．lac Zlac Y

——

E．lac Ilac Z 9.2．（2003）在有ONPG的培养基中细胞能否生长？ A．能 B．不能 9.3．（2003）半乳糖对有galE一突变的细胞有毒。这种突变体的哪种细菌在IPTG+PC的培

养基中能生长？培养基中用阿拉伯糖作为碳源与能量。

— — — ——

A．lac IB．lac ZC．lac AD．lac Ilac A

解析：人们在研究乳糖操纵子的调控中的诱导作用时，很少使用乳糖，因为培养基中的

乳糖会被诱导作用成的?—半乳糖苷酶所催化降解，从而使其浓度不断发生变化。实验室里常常使用两种含硫的乳糖类似物IPTG和TMG。另外，在酶活性分析中常用ONPG。研究发现，它们都是高效诱导物，如下图。

因为它们都不是半乳糖苷酶的底物，所以又称为安慰性诱导物。

9．1（2003）乳糖操纵子中，阻遏物（Lac1）与操纵基因结合，转录被抑制。若诱导物存在，

并与阻遏蛋白结合，使阻遏物变构，从操纵基因处脱落，转录被启动。在培养基加PG

作为唯一的碳源于能源时，由于PG是?一半乳糖苷酶的底物，但不是诱导物，所以，只有阻遏蛋白基因突变型菌株，才能生长。

9．2（2003）2ONPG是半乳糖干透性酶的底物，但不是诱导物，在培养基中加入ONPG，由于

酶不能合成，且它对细胞有毒，因此，细胞不能生长。 答案：9.1A; 9.2B; 9.3B 10．（2003）在体外进行蛋白质合成测定。多聚核糖核苷酸含有U和C的比例是1：5（U和

C的位置是随机的），这种只含U和C的RNA作为模板。哪组氨基酸可参与合成多肽分子？

A．1苯丙氨酸：5脯氨酸：3亮氨酸

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B．1亮氨酸：1脯氨酸：1丝氨酸：1苯丙氨酸 C．1苯丙氨酸：5丝氨酸：5脯氨酸：5亮氨酸 D．1苯丙氨酸：25脯氨酸：5丝氨酸：5亮氨酸 E．5亮氨酸：5脯氨酸

解析：已知U：C=1：5，因此在由U和C形成的多聚UC和核糖核苷酸链中，U占1/6，C占5/6。在多聚UC链中，由于二者的位置是随机的，即随机排列，因此，由它们可组成8种密码子，且每种密码子的比例是： UUU=1/6×1/6×1/6=1/216 UUC=1/6×1/6×5/6=5/216 UCC=1/6×5/6×5/6=25/216 CCC=5/6×5/6×5/6=125/216 CCU=5/6×5/6×1/6=25/216 CUU=5/6×1/6×1/6=5/216 UCU=1/6×5/6×1/6=5/216 CUC=5/6×1/6×5/6=25/216

从密码子表可知：UUU、UUC为苯丙氨酸密码子；UCC、UCU为丝氨酸密码子；CCC、CCU这脯氨酸的密码子；CUU、CUC为亮氨酸的密码子。在以多聚UC核糖核苷酸链为模版合成的多肽链中，苯丙氨酸的比例为6/216；脯氨酸的比例为150/216；丝氨酸的比例为30/216；亮氨酸的比例为30/216。

因此，苯丙氨酸：脯氨酸：丝氨酸：亮氨酸=6：150：30：30=1：25：5：5。 答案：B 11．（2003）从大肠杆菌分离的DNA链有5端—GTAGCCTACCCCATAGG—3端序列。如果依此双

链DNA转录出mRNA，模板链与分离出的链是互补的。 11.1．（2003）哪一个是mRNA的序列？

A．3′—CAUCGGAUGGGUAUCC—5′ B．5′—GUAGCCUACCCAUAGG—3′ C．5′GGAUACCCAUCCGAUG—3′ D．5′CACAGAUACCCAGAUG—3′ 11.2．（2003）如果翻译时严格从mRNA5′端开始，将合成哪一组多肽（假设不需要起始密

码子）？做11.1题为11.2题需要用遗传密码子表。 A．—Gly—Tyr—Pro—Ala—Asp B．—His—Arg—Met—Gly—lle C．—Val—Ala—Tyr—Pro

D．—His—Arg—Tyr—Pro—Ala 11.3．（2003）当丙氨酰tRNA从核糖体离开时，哪一个tRNA将被结合？

酪胺酸 脯氨酸 缬氨酸 精氨酸

A．tRNAB．tRNAC．tRNAD．tRNA

组氨酸

E．tRNA

解析：11.1DNA分子的两条核苷酸链是反向平行排列的，且碱基互补，因此，DNA链有5端—GTAGCCTACCCATAGG—3端，则这段双链DNA序列应是： 5端—GTAGCCTACCCATAGG—3端 3端—CATCGGATGGGTATCC—5端

无论DNA的复制、RNA的转录和翻译都是5′→3′方向进行。显然，从四个答案看，转录时DNA模版链是3端—CATCGGATGGGTATCC—5端，转录成的mRNA的序列是B答案代表的，即5′—GUAGCCUACCCAUAGG—3′。故B是正确的。

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11.2．（2003）翻译开始于mRNA与核糖体结合，在真核生物中，最靠近5′端的AUG通常是

起始密码，核糖体小亚基首先结合在mRNA的5端，然后向3端移动。直到AUG序列被甲硫氨酰—tRNA的反密码子识别。翻译沿mRNA有5′3方向进行。上述mRNA的5′3的密码所代表的氨基酸依次是缬氨酸（GUA）—丙氨酸（GCC）—酪氨酸（UAC）—脯氨酸（CCA）—终止密码子（UAG），因此，该mRNA合成的多肽顺序是—Val—Ala—Tyr—Pro。它们分别是上述四种氨基酸英文名称的缩写。故C是正确的。 11.3．（2003）当丙氨酰—tRNA从核糖体离开时，脯氨酰—tRNA被结合，因这时，酪胺酰—

Trna已从核糖体大亚基的A位（受位）移到了P位（给位），核糖体大亚基上可容纳两个氨酰—tRNA。故是B正确的。 答案：11.1B; 11.2C; 11.1B. 12．（2003）哪种真核生物RNA聚合酶的转录活性不用染色即能用光学显微镜观察到？

A．RNA聚合酶I B．RNA聚合酶II C．RNA聚合酶III D．引发酶 E．不可能测定

解析：真核生物中共有3种RNA聚合酶，其结构比大肠杆菌DNA聚合酶更复杂，它们在核中的位置不同，负责转录的基因不同，RNA聚合酶I定位于核仁，转录产物为rRNA；RNA聚合酶II，定位于核质，转录产物为mRNA；RNA聚合酶III，定位于核质，转录产物为tRNA。

RNA的转录有时是可以直接观察的。RNA聚合酶I催化的产物为rRNA的转录可见的，如南非爪蟾的卵母细胞中，有许多为rRNA编码的rRNA基因拷贝，这些基因必须很快的转录以保证受精后早期胚胎迅速生长和分裂所需的核糖体的生产。在这种细胞的电镜照片中可以见到许多弯曲的直径约为20nm的中心纤维，纤维上被覆盖着辐射状的细丝（每个片段约100根）。这些细丝是RNA的生长链，外面包有RNA细丝的中心纤维为重复的rRNA基因。所有这些基因都进行着活跃的转录。一个基因上同时进行多个转录过程，产生多个RNA链。每条RNA链不断延长。DNA分子上位于两侧RNA细丝基部位置的深色颗粒是DNA指导的RNA聚合酶分子。RNA聚合酶分子彼此非常靠近。在每一个RNA聚合酶分子从基因的一端移向另一端的过程中，它所生成的RNA链不断延长。进行转录的DNA片段为2—3?m长。约等于真核细胞核糖体45SrRNA前体，编码所需长度、中心纤

维中、未进行转录的片段是基因间隔区。如下图：

真核生物工业生物RNA聚合酶的特性

注hnRNA为核内不均—RBA由mRNA的前体。

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答案A： 13．（2003）鬼笔环肽是一种剧毒物质，可以从一种蘑茹中分离出来。它对肌动蛋白多聚物

有很高的亲和力。鬼笔环肽可以与哪种荧光物质共价结合而被标记，如与荧光素结合，但不改变与蛋白的亲和性质。

如果含有荧光标记的鬼笔环肽的精子的显微切片用甲醇固定（洗去多余的试剂）那么在荧光屏显微镜下能发现精子的哪一部分？ A．精子的顶体（帽子） B．鞭毛 C．头 D．线粒体 E．全部游动的精子

解析：鬼笔环肽是一种由毒蕈产生的剧毒双环杆肽，与微丝（专指由肌动蛋白组成的，直径为7mm的纤维）有强烈的亲和作用，有促进微丝聚合和稳定微丝的作用。荧光标记的鬼笔环肽可清晰地显示细胞中的微丝。

含有荧光标记的鬼笔环肽的精子，荧光会出现在精子的头部。这是因为精子分为头、中段和尾三部分，头部是染色体集中的地方，细胞质很少。头部前端有一杯状凹陷，里面有一个顶体泡，在顶体泡和染色质之间有大量的球状肌动蛋白。当精子接触到同种卵细胞时，在几秒钟内发生顶体反应。如下图。

反应时，首先迅速从杯底产生肌动蛋白纤维粗束，长约900?m，新形成的突起可穿透包围在卵细胞周围的胶状物质，使精、卵细胞发生融合。精子头部的大量的肌动蛋白聚合成肌动蛋白纤维是发生在顶体反应时。 答案C。 14．（2003）基于下述实验事实，确定4种模型（A，B，C或D），并且认为Bax和Bcl—2

蛋白起调节细胞程序性死亡的作用，你认为哪一种模型起作用？ 实验事实：

▲将老鼠的Bcl—2基因钝化，则导致各种组织中细胞高速程序性死亡，各种组织的确缺少Bax基因。

▲只有1个基因拷贝的Bax基因在没有Bal—2蛋白时可以启动细胞程序死亡。 ▲在没有Bax蛋白时，Bcl—2蛋白抑制细胞程序性死亡。

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A．Bax蛋白抑制—Bcl—2蛋白的作用，Bcl—2蛋白抑制细胞程序性死亡（见图A） B．Bcl—2蛋白是Bax蛋白的抑制剂，Bcl—2蛋白抑制细胞程序性死亡（见图B） C．Bcl—2蛋白和Bax蛋白在导致生存和死亡上互不依赖（见图C）

D．Bcl—2蛋白阻挡Bax蛋白对细胞程序性死亡所起的抑制作用（见图D） 解析：实验事实第一和第三个说明Bcl—2基因控制合成的Bcl—2蛋白是抑制细胞程序死亡的，这种作用发生在没有Bax蛋白存在的条件下。实验事实第二揭示只要有1个基因拷贝的Bax基因就可以启动细胞程序死亡，这种作用发生在没有Bcl—2蛋白存在时，这就说明Bcl—2蛋白和Bax蛋白在导致细胞的生存和死亡上互不依赖。 答案：C。

植物解剖和生理学 15．（2003）如果1种植物卷须的维管束是环状的外韧维管束，此种卷须是哪一个器官的变

态？ A．枝条 B．叶 C．茎 D．根 E．无法确定：

解析：植物卷须分叶卷须和茎卷须，茎卷须是茎的变态，如葡萄和南瓜等植物的卷须。其维管束的形态结构应与茎相同。叶卷须是叶的变态，如碗豆的叶卷须，其维管结构应与叶脉相同。叶脉就是叶肉的维管束。 维管束为环状且外韧（初生韧皮部在外方初生木质部在内方）的是大多数双子叶植物茎的初生结构的特点。如梨、向日葵、苜蓿等。因此，这种卷须应是茎的变态。 答案：C。 17．（2003）针叶植物（此处指裸子植物的松类）的胚乳由什么发育而来？

A．由双受精后的中央核（极核）发育而来 B．受精后胚珠发育而来

C．受精之前的大孢子发育而来 D．受精之后的大孢子发育而来 E．受精之前的大孢子囊发而来

解析：松类植物的胚乳来源于雌配子体，其雌配子体的形成过程是：其胚珠的珠心即大孢子囊，中间有一个细胞发育成大孢子母细胞，经过两次连续分裂（其中一次是减数分

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裂）形成4个大孢子，排成一列，四个大孢子中通常只有一个大孢子发育成雌配子体，因此，大孢子是雌配子体的第一个细胞。成熟的雌配子体包含有2—7个颈卵器和大量的胚乳，颈卵器中有卵细胞，传粉受精后，受精卵发育成胚，包围此胚的雌配子体（胚乳）继续生长。故答案为C。A指的是被子植物胚乳的来源。 答案：C。 19．（2003）比较细胞液的pH值，①叶绿体基质；②类囊体内；③在光下的植物细胞。

A．①>②>③ B．①>③>② C．②>①>③ D．②>③>① E．③>①>②

+

解析：PH越大，则H浓度越低。

+

解析：PH越小，则H浓度越高。光下，叶绿体内叶绿素吸收光能，引起光的水解，整

+—

个反应如下：2H2O→O2+4H+4e，水光解释放的电子，要经电子传递链的传递，最终传

+—

给NADP，使其成为NADP，然后结合质子，形成NADPH。类囊体的电子传递中PQ有亲脂性，可传递电子和质子，而其他传递体只能传递电子而不能传递质子。在光下，PQ将传来的电子继续传给铁硫蛋白的同时，又从膜外间质（叶绿体基质）中获得质子，释放到膜内（类囊体空间），此外，水在膜内侧也释放出质子，所以膜内质子浓度高，而膜外低，这个质子的浓度差是光合磷酸化的动力。可见，②与①相比，②得比pH比①低。上述质子浓度的变化只发生在叶绿体中。故光下，植物的非绿色细胞的细胞质中pH应比前二者高。 答案：C。 20．（2003）在培养皿中培养水绵，由于在一定的时间内没有氧气进入而使严格厌氧菌生长，

水绵被通过分光镜获得的不同波长的光线照射（见下图）。哪一部分藻丝上细胞的浓度最大？

A．1，3 B．1，4 C．2，3 D．2，4 E．3，4 解析：水绵为绿藻，基叶绿体中所含光和色素为叶绿素a、b，胡萝卜素和叶黄素等 ，不含藻胆素，这与高等植物相同。光合作用中，叶绿素吸收光谱的最强吸收区有两个：一个在波长为640—660nm的红光部分，一个在波长为430—450nm的蓝紫光部分，类胡萝卜素的最大吸收带在400—500nm的蓝紫光区，不吸收红光等长的波长。因此，在这些光区，光合作用强，释放氧气多。

从图中可以看出，在1和3的部分藻丝光合作用强，释放O2多，所以厌氧菌浓度最大的应是2、4部分。在1、3部分应需氧菌浓度最大。 答案：A 21．（2003）野生玉米与突变玉米比较，突变玉米的双磷酸核酮糖羧化酶一加氧酶不能催化

加氧反应。在相同的温度下，在突变玉米和野生玉米之间，就光合能力而言，下面哪一组是正确的？野生玉米的双磷酸核酮糖羧化酶一加氧酶的功能是正常的。为什么会是正确的？ 突变型的光合能力 理由 维管束鞘细胞的双磷酸核酮糖羧化酶—加氧酶失去了固氧的能力 A 与野生型比较，突变型的光合能力较低 京翰教育中心http://www.zgjhjy.com/

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/d13a.html