Question

如圖為葉綠體結構的模式圖，它是進行光合作用的場所．光合作用光反應所需的PS I、PSⅡ、Cytb₆/f、ATP酶四類蛋白復合體存在于圖中③上，同化CO₂的全部酶類則存在于圖中④中，為了“驗證CO₂的同化場所是在葉綠體的基質而不是在葉綠體的被膜或類囊體的膜上”，某小組設計了下列實驗，請你協助完成．
（1）設計思路：
首先提取出完整的葉綠體，然后把

 

分開，分別檢測暗反應活性．
（2）實驗步驟：
①在適宜的條件下，提取具有生理活性的完整葉綠體．
②將提取的完整葉綠體放入

 

溶液中，然后高速離心，上清液中含有

 

，沉淀物為

 

．
③采用以下方法判定CO₂的同化場所：
i．分別在上清液和沉淀物中加入

 

，檢測有無¹⁴C一光合產物的生成．
ii．也可將步驟②獲得的上清液和沉淀物分別進行蛋白質電泳，只有從上清液中能分離得到

 

．
（3）預期實驗結果并得出結論：
如果在上清液中檢測到¹⁴C一光合產物，而沉淀物中檢測不到¹⁴C一光合產物，證實

 

．

Answer 1

考點：線粒體、葉綠體的結構和功能,光合作用的發(fā)現史

專題：

分析：葉綠體是進行光合作用的細胞器．葉綠體中的類囊體是光反應的場所，在類囊體膜上存在PSⅠ、PSⅡ、Cytb6/f、ATP酶四類蛋白復合體．葉綠體中的基質是暗反應的場所，內含同化CO₂的全部酶類．要證實CO₂同化場所是在葉綠體的基質而不是在葉綠體的被膜或類囊體的膜，首先要提取出完整的葉綠體，然后把葉綠體的基質和葉綠體的被膜或類囊體的膜分開，在基質和膜上分別檢測光反應和暗反應活性，如果在分離的葉綠體的基質中做出了有暗反應活性而無光反應活性的實驗，就能證實CO₂同化場所是在葉綠體的基質而不是在葉綠體的被膜或類囊體的膜．
實驗可按下列步驟進行：
（1）在適宜的條件下，提取具有生理活性的完整葉綠體．
（2）將提取的完整葉綠體放入低滲液中，讓葉綠體被膜破裂，然后高速離心，上清液中含有葉綠體的基質，沉淀為葉綠體的被膜和類囊體的膜．采用以下測定可判別CO₂同化場所．
（3）分別在上清液和沉淀中加入¹⁴C-CO₂同化底物，看在哪里能同化¹⁴C-CO₂，結果是只有上清液能進行CO₂同化反應，生成含有¹⁴C-光合產物；
（4）將上清液和沉淀電泳，看在哪里有同化CO₂的酶類，結果是只有上清液中含有同化CO₂的酶類．而從類囊體的膜上僅分離出PSⅠ、PSⅡ、Cytb6/f、ATP酶等蛋白復合體和其他組分．

解答： 解：（1）本實驗的目的是“驗證C0₂同場所是在葉綠體的基質而不是在葉綠體的類囊體的膜上”，所以要將光反應的場所類囊體薄膜和暗反應的場所葉綠體基質分開．
（2）②分離的方法是用差速離心法，所以在使用差速離心法之前，要先用滲透作用的原理，將葉綠體放在低滲溶液中使得葉綠體吸水，導致內膜和外膜破裂，讓類囊體薄膜和葉綠體基質分開．
③測定有2種方法，一是在類囊體薄膜和葉綠體基質中測定同化C0₂的酶類；另一種方法是在上清液和沉淀物中均加入¹⁴C0₂同化底物，然后測定光合作用的產物出現在哪里．
（3）如果在上清液中檢測到暗反應活性，而沉淀物中檢測不到暗反應活性，則證明了實驗的目的，即“C0₂同化場所是在葉綠體的基質而不是在葉綠體的類囊體的膜上”．
故答案為：
（1）葉綠體的基質和葉綠體的被膜或類囊體的膜      
（2）②低滲  葉綠體的基質  葉綠體的被膜或類囊體的膜
③¹⁴CO₂的同化底物（或五碳化合物、ATP、NADPH等）   同化CO₂的酶類  
（3）CO₂的同化場所是在葉綠體的基質而不是在葉綠體的被膜或類囊體的膜上

點評：本題知識點是光合作用的光反應和暗反應分別發(fā)生了那些生理過程，通過設計實驗考查了光合作用的光反應和暗反應的場所和生理過程等知識，要牢記；本實驗是驗證性的實驗，實驗的結論是唯一的．