Question

【題目】請回答下列關(guān)于光合作用過程的探究歷程的問題：

（1）美國科學(xué)家阿農(nóng)等在給離體葉綠體照光時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向離體葉綠體培養(yǎng)體系中供給無機磷、ADP和NADP+時，葉綠體中就會有ATP和NADPH產(chǎn)生；如果直接給體系提供ATP和NADPH，即使在黑暗條件下，葉綠體中也可以合成一定量的糖。請根據(jù)所學(xué)知識解釋此現(xiàn)象：______________________。

（2）卡爾文將小球藻裝在密閉容器中，通過控制CO2和光照的有無進行實驗。

①光下：向密閉容器中通入14CO2，當(dāng)反應(yīng)進行到0.5s時，14C出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中；當(dāng)反應(yīng)進行到5s時，14C出現(xiàn)在一種五碳化合物(C5)和一種六碳糖(C6)中。透說明CO2中C的轉(zhuǎn)移路徑是___________(以→的形式表示)。這種追蹤14C的研究方法為________________________________________。

②卡爾文利用改變實驗條件監(jiān)測物質(zhì)變化的方法來研究固定CO2的物質(zhì)。他發(fā)現(xiàn)，在光照和CO2充足的情況下，C3和C5的量很快達(dá)到飽和并保持穩(wěn)定，此時如果__________________________，則C5積累，C3的量急速降低；但當(dāng)________________________時，C3積累，同時C5的量急速降低。由此得出的結(jié)論是________________________________。

Answer 1

【答案】光照產(chǎn)生的ATP和NADPH為暗反應(yīng)提供了物質(zhì)和能量，即使沒有光，暗反應(yīng)也能發(fā)生 同位素標(biāo)記法 只停止CO2的供應(yīng) 只停止光照 固定CO2的物質(zhì)是C5

【解析】

本題主要考查光合作用，該題目主要考查學(xué)生從題目材料中獲取信息的能力，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(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。卡爾文在進行下列實驗時采用了同位素示蹤法和紙層析法等技術(shù)方法。

(1)根據(jù)題目給出的已知信息，光照條件下，給予無機磷、ADP和NADP+時，葉綠體中就會有ATP和NADPH產(chǎn)生，黑暗條件下，直接給體系提供ATP和NADPH，葉綠體中也可以合成一定量的糖，同理可推光照可以產(chǎn)生ATP和NADPH，因而光照產(chǎn)生的ATP和NADPH為暗反應(yīng)提供了物質(zhì)和能量，即使沒有光，暗反應(yīng)也能發(fā)生。

(2) ①向密閉容器中通入14CO2，當(dāng)將反應(yīng)進行到0.5s時，14C出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）中，當(dāng)反應(yīng)進行到5s時，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CO2 到C3再到C5和C6。可見，上述實驗中卡爾文是通過控制反應(yīng)時間來探究CO2中碳原子轉(zhuǎn)移路徑的，這種追蹤14C的研究方法為稱之為同位素標(biāo)記法或者同位素示蹤法。

②根據(jù)光合作用暗反應(yīng)的物質(zhì)變化來看，其可分為兩部分，一是二氧化碳的固定：CO2+C5化合物→2C3化合物；二是C3的還原：2C3化合物+4NADPH+ATP→（CH2O）+ C5化合物+H2O；再根據(jù)題干信息中的C5積累，C3的量急速降低結(jié)果可推知其原因，說明短時間內(nèi)二氧化碳的固定不能進行，但是C3的還原再在繼續(xù)，說明改變的條件是停止CO2供應(yīng)；同理可知，C3積累，同時C5的量急速降低，說明短時間內(nèi)二氧化碳的固定在繼續(xù)，但是C3的還原不能進行，說明改變的條件是停止光照。由于題目中“卡爾文利用改變實驗條件監(jiān)測物質(zhì)變化的方法來研究固定CO2的物質(zhì)”因而可得出的結(jié)論是：C5參與CO2的固定。