Question

20世紀(jì)50年代，卡爾文及其同事因在光合作用方面的研究成果，獲得了1961年的諾貝爾化學(xué)獎．卡爾文將小球藻裝在一個(gè)密閉容器中，通過一個(gè)通氣管向容器中通入CO₂，通氣管上有一個(gè)開關(guān)，可控制CO₂的供應(yīng)，容器周圍有光源，通過控制電源開關(guān)可控制光照的有無．
（1）他向密閉容器中通入¹⁴CO₂，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5s時(shí)，¹⁴C出現(xiàn)在一種五碳化合物（C₅）和一種六碳糖（C₆）中，將反應(yīng)時(shí)間縮短到0.5s時(shí)，¹⁴C出現(xiàn)在一種三碳化合物（C₃）中，這說明CO₂中C的轉(zhuǎn)移路徑是

 

．上述實(shí)驗(yàn)中卡爾文是通過控制

 

來探究CO₂中碳原子轉(zhuǎn)移路徑的．
（2）卡爾文通過改變實(shí)驗(yàn)條件探究光合作用過程中固定CO₂的化合物，他改變的實(shí)驗(yàn)條件是

 

；這時(shí)他發(fā)現(xiàn)C₅的含量快速升高，由此得出固定CO₂的物質(zhì)是C₅．
（3）他通過停止

 

，探究光反應(yīng)和碳反應(yīng)的聯(lián)系，他得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為如圖中的

 

．這是因?yàn)樵跊]有

 

時(shí)，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH減少了．
（4）上述實(shí)驗(yàn)中卡爾文將不同反應(yīng)條件下的小球藻放入70度的熱酒精中，從而使

 

失活，細(xì)胞中的化合物就保持在熱處理之前的反應(yīng)狀態(tài)．利用不同化合物在層析液中的溶解度不同，分離出各種化合物．卡爾文在光合作用研究中采用了

 

和

 

等技術(shù)方法．

Answer 1

考點(diǎn)：光合作用的發(fā)現(xiàn)史,光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程的能量變化和物質(zhì)變化

專題：

分析：卡爾文將小球藻裝在一個(gè)密閉容器中，通過一個(gè)通氣管向容器中通入CO₂，通氣管上有一個(gè)開關(guān)，可控制CO₂的供應(yīng)，容器周圍有光源，通過控制電源開關(guān)可控制光照的有無．根據(jù)其中“可控制CO₂的供應(yīng)”和“通過控制電源開關(guān)可控制光照的有無”答題．卡爾文在進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)時(shí)采用了同位素示蹤法和紙層析法等技術(shù)方法．

解答： 解：（1）向密閉容器中通入¹⁴CO₂，當(dāng)將反應(yīng)進(jìn)行到0.5s時(shí)，¹⁴C出現(xiàn)在一種三碳化合物（C₃）中，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5s時(shí)，¹⁴C出現(xiàn)在一種五碳化合物（C₅）和一種六碳糖（C₆）中，這說明CO₂中C的轉(zhuǎn)移路徑是 ．可見，上述實(shí)驗(yàn)中卡爾文是通過控制反應(yīng)時(shí)間來探究CO₂中碳原子轉(zhuǎn)移路徑的．
（2）根據(jù)題干信息“可控制CO₂的供應(yīng)”可知，卡爾文改變的實(shí)驗(yàn)條件是停止CO₂供應(yīng)．
（3）根據(jù)題干信息“容器周圍有光源，通過控制電源開關(guān)可控制光照的有無”可知，卡爾文通過停止光照來探究光反應(yīng)和碳反應(yīng)的聯(lián)系；光照直接影響光反應(yīng)，而光反應(yīng)能為暗反應(yīng)提供ATP和[H]（NADPH），停止光照后，光反應(yīng)提供的ATP和[H]減少，影響C₃的還原，導(dǎo)致C₃含量升高，而C₃含量降低，即圖中的A．
（4）在70度的熱酒精中，小球藻中的酶會變性失活．利用不同化合物在層析液中的溶解度不同，分離出各種化合物屬于紙層析法，由此可見，卡爾文在光合作用研究中采用了同位素示蹤法和紙層析法等技術(shù)方法．
故答案為：
（1）  反應(yīng)時(shí)間   
（2）停止CO₂供應(yīng)   
（3）光照   A   光照  
（4）酶   同位素示蹤法   紙層析法

點(diǎn)評：本題結(jié)合曲線圖，空考查光合作用的探索歷程、生物學(xué)研究中的科學(xué)思想和一般方法，要求考生識記光合作用的探索歷程，掌握不同時(shí)期科學(xué)家們的實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)結(jié)論；能根據(jù)題干中信息答題，屬于考綱識記和理解層次的考查．