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。

（1）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__________________（用文字和箭頭表示）。上述實(shí)驗(yàn)中卡爾文是通過控制___________來探究CO2中碳原子轉(zhuǎn)移路徑的。

（2）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。

（3）他通過停止___________，探究光反應(yīng)和碳反應(yīng)的聯(lián)系，他得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為下圖中的___________。這是因?yàn)樵诟淖兺饨鐥l件時(shí)，___________反應(yīng)產(chǎn)生的_______________減少了。

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℃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。卡爾文在光合作用研究中采用了________________和__________等技術(shù)方法。

Answer 1

【答案】 反應(yīng)時(shí)間 停止CO2供應(yīng) 光照 A 光反應(yīng) ATP和[H]（NADPH） 酶 同位素示蹤法 紙層析法

【解析】

“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”，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(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)采用了同位素示蹤法和紙層析法等技術(shù)方法。

（1）向密閉容器中通入14CO2，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到0.5s時(shí)，14C出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）中，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，這說明CO2中C的轉(zhuǎn)移路徑是 ；可見，上述實(shí)驗(yàn)中卡爾文是通過控制反應(yīng)時(shí)間來探究CO2中碳原子轉(zhuǎn)移路徑的；

（2）若光照不變，突然中斷CO2的供應(yīng)，光反應(yīng)產(chǎn)生ATP和[H]不變，C3的還原不變，而CO2的固定因缺少原料不能進(jìn)行，會(huì)使C5的量積聚增多，C3消失，由此得出，固定CO2的物質(zhì)是C5；

（3）根據(jù)題干信息“容器周圍有光源，通過控制電源開關(guān)可控制光照的有無”可知，卡爾文通過停止光照來探究光反應(yīng)和碳反應(yīng)的聯(lián)系；光照直接影響光反應(yīng)，而光反應(yīng)能為暗反應(yīng)提供ATP和[H]（NADPH），停止光照后，光反應(yīng)提供的ATP和[H]減少，影響C3的還原，導(dǎo)致C3含量升高，而C3含量降低，即圖中的A；在70℃的熱酒精中，小球藻中的酶會(huì)變性失活；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。