Question

12．科學家們做過許多實驗，經歷了一個多世紀的漫長過程，才逐漸發(fā)現(xiàn)光合作用的場所、條件、原料和產物．結合所學知識，回答下列問題：
（1）1864年，德國植物學家薩克斯通過實驗證明了光合作用的產物除氧氣外還有淀粉．
（2）1880年，美國科學家恩格爾曼把載有水綿和好氧細菌的裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，然后先后用極細光束和露光處理，實驗證明了氧氣是由葉綠體釋放的，葉綠體是光合作用的場所．之后，他用透過三棱鏡的光照射水綿和好氧細菌的裝片，依據實驗結果，得到的實驗結論是葉綠體主要吸收紅光和藍紫光用于光合作用，放出氧氣．
（3）1941年，美國科學家魯賓和卡門采用同位素標記法證明了光合作用釋放的氧氣來自水，美國科學家卡爾文也采用了此技術，探明了CO₂中的碳在光合作用中的轉移途徑為CO₂→C₃→（CH₂O）．
（4）后來，科學家研究不同光照強度對光合作用的影響，將實驗結果繪制成如圖所示曲線，圖中S₁、S₂、S₃的面積大小表示有關生理過程產生或消耗物質的量，圖中E點時產生ATP的場所是線粒體、葉綠體、細胞質基質．可用S₂+S₃表示光合作用產生有機物的量，用S₂-S₁表示該段積累的有機物量，（用S₁、S₂、S₃表示）．

Answer 1

分析 光合作用的發(fā)現(xiàn)：
（1）1648比利時，范•海爾蒙特：植物生長所需要的養(yǎng)料主要來自于水，而不是土壤．
（2）1771英國，普利斯特萊：植物可以更新空氣．
（3）1779荷蘭，揚•英根豪斯：植物只有綠葉才能更新空氣；并且需要陽光才能更新空氣．
（4）1864德國，薩克斯：葉片在光下能產生淀粉．
（5）1880美國，恩吉（格）爾曼：光合光合作用的場所在葉綠體．
（6）1940美國，魯賓和卡門（用放射性同位素標記法）：光合作用釋放的氧全部來自參加反應的水．（糖類中的氫也來自水）．
（7）1948美國，梅爾文•卡爾文（用放射性同位素標記法）：用¹⁴C標記的CO₂追蹤了光合作用過程中碳元素的行蹤，進一步了解到光合作用中復雜的化學反應．

解答 解：（1）1864德國，薩克斯通過實驗證明光合作用的產物除了氧氣外還有淀粉．
（2）恩吉爾曼把載有水綿和好氧性細菌的臨時裝片放在無空氣的黑暗環(huán)境里，用極細的光束照射水綿．顯微觀察發(fā)現(xiàn)，好氧性細菌只集中在葉綠體被光束照射到的部位附近；發(fā)現(xiàn)光合作用的場所是葉綠體；如將上述裝片完全暴光，則好氧性細菌集中在葉綠體所有受光部位周圍．實驗證明了氧氣是由葉綠體釋放的，葉綠體是光合作用的場所．之后，用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的好氧細菌聚集在紅光和藍光區(qū)域，得到的實驗結論是葉綠體主要吸收紅光和藍紫光用于光合作用，放出氧氣．
（3）魯賓和卡門采用同位素標記法進行實驗證明光合作用釋放的O₂來自水；卡爾文采用同位素標記法探明了CO₂的固定過程中碳元素的轉移途徑：CO₂→C₃→（CH₂O）．
（4）分析圖：由O點開始，光合作用出現(xiàn)，并且隨著光照強度的增強，光合作用合成的有機物不斷增多；在E點時，光合作用產生的有機物剛好等于呼吸作用消耗的有機物，因此圖中的S₁可表示E點之前的光合作用量，也可表示呼吸作用消耗-光合作用合成量；但是超過E點后，光合作用大于呼吸作用，因此S₂就可以表示E點之后的有機物積累量，圖中可以看出，S₂+S₃表示光合作用產生的有機物總量，S₁+S₃表示呼吸作用消耗的有機物量，因此光合作用有機物凈積累量=光合作用總量-呼吸作用消耗=S₂+S₃-（S₁+S₃）=S₂-S₁．
圖中E點時，即進行光合作用又進行呼吸作用，有氧呼吸的三個階段以及光合作用的光反應階段均能夠產生ATP，因此產生ATP的場所為線粒體、葉綠體和細胞質基質．
故答案為：
（1）淀粉
（2）氧氣是由葉綠體釋放的，葉綠體是光合作用的場所  葉綠體主要吸收紅光和藍紫光用于光合作用，放出氧氣
（3）同位素標記     CO₂→C₃→（CH₂O）
（4）線粒體、葉綠體、細胞質基質          S₂+S₃    S₂-S₁

點評 本題著重考查了光合作用的發(fā)現(xiàn)過程以及影響光合作用的環(huán)境因素等有關知識，要求考生能夠識記光合作用發(fā)現(xiàn)過程中經典實驗的方法、步驟、結果等，具有一定的曲線分析能力，明確圖中各部分面積表示的生理意義．