Question

【題目】20世紀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年的諾貝爾化學獎．卡爾文將小球藻裝在一個密閉容器中，通過一個通氣管向容器中通入CO2，通氣管上有一個開關，可控制CO2的供應，容器周圍有光源，通過控制電源開關可控制光照的有無．圖1是葉綠體內部分代謝示意圖

【1】在圖1所示A中發生的反應稱_____，此反應的進行必須具備的條件有_____．

【2】他向密閉容器中通入14CO2，當反應進行到5s時，14C出現在一種五碳化合物（C5）和一種六碳糖（C6）中，將反應時間縮短到0.5s時，14C出現在一種三碳化合物（C3）中，這說明CO2中C的轉移路徑是_____（請用“→”表示）．

【3】卡爾文通過改變實驗條件探究光合作用過程中固定CO2的化合物，他改變的實驗條件是_____；這時他發現C5的含量快速升高，由此得出固定CO2的物質是C5．他通過停止_____，探究光反應和暗反應的聯系，他得到的實驗結果為圖2中的_____．

【4】上述實驗中卡爾文將不同反應條件下的小球藻放入70度的熱酒精中，從而使_____失活，細胞中的化合物就保持在熱處理之前的反應狀態．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_____等技術方法．

實驗室密閉容器中探究光照強度對一定量的小球藻生理代謝的影響時，測得相關數據如下表，據表中數據回答問題．

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

【5】如24小時中，給予B植物9千勒克司光照10小時，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 光、色素、光合作用的酶

【2】CO2→C3→C5、C6

【3】 停止供應二氧化碳 光照 A

【4】 酶 同位素示蹤法 紙層析法

【5】270

【解析】

根據圖顯示推知光反應階段發生場所是基粒，光反應進行必須具備有光、色素、光合作用的酶。根據放射性14C出現在有機物中的先后順序，可推知CO2中C的轉移路徑。改變影響光合作用的因素，推知反應中的物質變化，有光照時植物進行光合作用和呼吸作用，此時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生光反應，此反應的進行必須具備的條件有光、色素、光合作用的酶。

【2】隨著測量時間的順序，可推知CO2中C的轉移路徑是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，可以探究固定CO2的物質是C5；光反應為暗反應提供ATP和[H]，通過停止光照，探究光反應和暗反應的聯系，這樣三碳化合物還原不能進行，但二氧化碳固定過程正常進行，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方法。

【5】在9千勒克司光照10小時，B植物二氧化碳的凈吸收量為3×10×44=1320mg，14小時在黑暗中，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；根據光合作用化學方程式可知：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點，要求學生掌握光合作用的過程以及探究歷程，把握光反應和暗反應的過程以及物質變化，理解光反應和暗反應之間的聯系，通過光合作用的探究歷程的學習掌握同位素示蹤法的應用，根據色素的提取和分離是實驗掌握紙層析的方法，能夠根據光合作用的過程和細胞呼吸的過程進行計算，這是該題考查的重點。