Question

Ⅰ．用同位素標記的化合物，不僅化學性質不變而且具有放射性，同位素示蹤法在生物學的研究中已被廣泛應用。試分析下列有關實驗：
（1）如果用¹⁸O標記的水澆灌某盆栽植物，并將該盆栽植物置于光照下。一段時間后，在植物體周圍空氣中，能夠收集到含¹⁸O標記的物質有氧氣、水和二氧化碳，它們分別是由___________、_____________和______________生理過程產生的。
（2）把用³²P標記的磷酸加入細胞培養液中，短時間內快速分離出細胞內的ATP，發現部分ATP的末端磷酸基已帶上了放射性標記，這是因為_____________________，但是細胞內ATP的含量變化不大，這是因為______________________________________。

（3）在光照條件下，向培養小球藻的試管中通人用¹⁴C標記的濃度為1%的¹⁴CO₂，第5分鐘再通入濃度為2%的¹⁴CO₂，第10分鐘再供給濃度為0.003%的¹⁴CO₂5分鐘，并維持各時間段內相應的二氧化碳濃度。在這個過程中，分別檢測小球藻內的葡萄糖、三碳化合物、五碳化合物的放射強度，得到上圖中a、b、c三條曲線。這三條曲線表示的化合物依次是_______________、______________和_______________。
Ⅱ．在光合作用的發現過程和研究過程中有許多著名的實驗，其中美國科學家恩格爾曼用水綿進行光合作用的實驗就是其中之一。請根據該實驗回答問題：
（1）恩格爾曼選擇水綿為實驗材料，該材料的優點是______________________。
（2）將水綿和好氧性細菌制作成臨時裝片，為排除外界干擾，必須放在_______   環境中。
（3）用極細的光束照射到水綿的某部位，通過顯微鏡觀察到的現象是：_____________     。
（4）如果臨時裝片完全暴露在光下，好氧細菌的分布特點是：________________          。
（5）該實驗證明了：__________________________________________。

Answer 1

Ⅰ（1）光合作用    蒸騰作用   呼吸作用
（2）ADP與用³²P標記的磷酸接受能量，發生反應，生成了ATP    ATP的產生與消耗達到了動態平衡。（3）三碳化合物(或C₃)   五碳化合物(或C₅)   葡萄糖
Ⅱ（1）帶狀葉綠體，大而明顯，可指示氧氣釋放的部位
（2）沒有空氣的黑暗
（3）好氧細菌積聚在葉綠體被光束照射的部位
（4）分布在葉綠體所有受光部位的周圍
（5）氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所

解析試題分析：Ⅰ（1）用¹⁸O標記的水澆灌某盆栽植物，植物光合作用，光反應中水光解產生O₂，O₂中的氧來自水，所以O₂中含¹⁸O，植物體吸收的水分絕大部分通過蒸騰作用變成水蒸氣，從氣孔擴散到空氣中，所以空氣中的水中也有¹⁸O，另外在有氧呼吸第二步中水作為原料參與反應，最后形成的CO₂中的氧有一部分來自于水，所以CO₂中也有¹⁸O。
（2）磷酸是合成ATP的原料，所以用³²P標記的磷酸培養細胞，在ATP中就會出現放射性標記，ATP在體內的含量并不很多，一旦消耗能迅速合成，產生和消耗維持動態平衡。
（3）通入1%和2%的¹⁴CO₂時，¹⁴CO₂和五碳化合物生成三碳化合物，三碳化合物在光反應提供的ATP和還原氫的作用下經過一系列復雜的化學反應最后生成葡萄糖等有機物及五碳化合物，所以是a三碳化合物，b是五碳化合物，c是葡萄糖；第10分鐘時供給0.003％的¹⁴CO₂，¹⁴CO₂供應不足，五碳化合物積累增大，三碳化合物生成減少，另一方面還要消耗，所以三碳化合物含量下降，而葡萄糖的生產量也由于缺乏三碳化合物而反應減慢，含量不再繼續增加。
Ⅱ（1）水綿含有帶狀葉綠體，大而明顯，可指示氧氣釋放的部位。
（2）該實驗的自變量是光照的有無，因變量是好氧細菌的分布，為避免外界干擾，將臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環境中。
（3）極細的光束照射到水綿，水綿葉綠體進行光合作用釋放氧氣，所以好氧細菌積聚在葉綠體被光束照射的部位。
（4）臨時裝片完全曝光，水綿葉綠體進行光合作用釋放氧氣，所以好氧細菌分布在葉綠體所有受光部位的周圍。
（5）該實驗證明了氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。
考點：考查光合作用以及恩格爾曼的實驗。
點評：難度中等，理解光合作用的過程。