Question

【題目】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(jiǎng)．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(wú)．圖1是葉綠體內(nèi)部分代謝示意圖

【1】在圖1所示A中發(fā)生的反應(yīng)稱_____，此反應(yīng)的進(jìn)行必須具備的條件有_____．

【2】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_____（請(qǐng)用“→”表示）．

【3】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．他通過停止_____，探究光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系，他得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為圖2中的_____．

【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．卡爾文在以上光合作用的研究中采用了______和_____等技術(shù)方法．

實(shí)驗(yàn)室密閉容器中探究光照強(qiáng)度對(duì)一定量的小球藻生理代謝的影響時(shí)，測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)如下表，據(jù)表中數(shù)據(jù)回答問題．

	光合速率與呼吸速率相等時(shí)光照強(qiáng)度 （千勒克司）	光飽和時(shí) 光照強(qiáng)度 （千勒克司）	光飽和時(shí) CO2吸收量 （mmol/100mg鮮重小時(shí)）	黑暗條件下 CO2釋放量 （mmol/100mg鮮重小時(shí)）
B植物	3	9	3	1.5

【5】如24小時(shí)中，給予B植物9千勒克司光照10小時(shí)，其余為黑暗，則100mg鮮重的小球藻其積累的葡萄糖的量是_____mg．

Answer 1

【答案】

【1】 光反應(yīng) 光、色素、光合作用的酶

【2】CO2→C3→C5、C6

【3】 停止供應(yīng)二氧化碳 光照 A

【4】 酶 同位素示蹤法 紙層析法

【5】270

【解析】

根據(jù)圖顯示推知光反應(yīng)階段發(fā)生場(chǎng)所是基粒，光反應(yīng)進(jìn)行必須具備有光、色素、光合作用的酶。根據(jù)放射性14C出現(xiàn)在有機(jī)物中的先后順序，可推知CO2中C的轉(zhuǎn)移路徑。改變影響光合作用的因素，推知反應(yīng)中的物質(zhì)變化，有光照時(shí)植物進(jìn)行光合作用和呼吸作用，此時(shí)二氧化碳的吸收量是凈光合作用的速率；黑暗是二氧化碳的釋放量是呼吸作用的速率，凈光合作用速率=光合作用速率-呼吸速率。

【1】在圖1所示A是基粒，在基粒中的類囊體膜上發(fā)生光反應(yīng)，此反應(yīng)的進(jìn)行必須具備的條件有光、色素、光合作用的酶。

【2】隨著測(cè)量時(shí)間的順序，可推知CO2中C的轉(zhuǎn)移路徑是CO2→C3→C5、C6。

【3】C5的含量快速升高，可能是生成的過程（三碳化合物還原）正常進(jìn)行，消耗的過程（二氧化碳固定）受到抑制，即停止二氧化碳的供應(yīng)，可以探究固定CO2的物質(zhì)是C5；光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和[H]，通過停止光照，探究光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系，這樣三碳化合物還原不能進(jìn)行，但二氧化碳固定過程正常進(jìn)行，使得C5減少、C3增多，如圖2中的A圖。

【4】在70度的熱酒精中，小球藻中的酶會(huì)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。

【5】在9千勒克司光照10小時(shí)，B植物二氧化碳的凈吸收量為3×10×44=1320mg，14小時(shí)在黑暗中，二氧化碳釋放量為1.5×14×44=924mg。故一晝夜中二氧化碳的凈吸收量為1320-924=396mg；根據(jù)光合作用化學(xué)方程式可知：6CO2～C6H12O6，則100mg鮮重的小球藻其積累的葡萄糖的量是180×396/（6×44）=270mg。

本題考查光合作用的知識(shí)點(diǎn)，要求學(xué)生掌握光合作用的過程以及探究歷程，把握光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程以及物質(zhì)變化，理解光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的聯(lián)系，通過光合作用的探究歷程的學(xué)習(xí)掌握同位素示蹤法的應(yīng)用，根據(jù)色素的提取和分離是實(shí)驗(yàn)掌握紙層析的方法，能夠根據(jù)光合作用的過程和細(xì)胞呼吸的過程進(jìn)行計(jì)算，這是該題考查的重點(diǎn)。