Question

如圖為葉綠體結(jié)構(gòu)的模式圖，它是進行光合作用的場所．光合作用光反應(yīng)所需的PS I、PSⅡ、Cytb₆/f、ATP酶四類蛋白復(fù)合體存在于圖中③上，同化CO₂的全部酶類則存在于圖中④中，為了“驗證CO₂的同化場所是在葉綠體的基質(zhì)而不是在葉綠體的被膜或類囊體的膜上”，某小組設(shè)計了下列實驗，請你協(xié)助完成．
（1）設(shè)計思路：
首先提取出完整的葉綠體，然后把

 

分開，分別檢測暗反應(yīng)活性．
（2）實驗步驟：
①在適宜的條件下，提取具有生理活性的完整葉綠體．
②將提取的完整葉綠體放入

 

溶液中，然后高速離心，上清液中含有

 

，沉淀物為

 

．
③采用以下方法判定CO₂的同化場所：
i．分別在上清液和沉淀物中加入

 

，檢測有無¹⁴C一光合產(chǎn)物的生成．
ii．也可將步驟②獲得的上清液和沉淀物分別進行蛋白質(zhì)電泳，只有從上清液中能分離得到

 

．
（3）預(yù)期實驗結(jié)果并得出結(jié)論：
如果在上清液中檢測到¹⁴C一光合產(chǎn)物，而沉淀物中檢測不到¹⁴C一光合產(chǎn)物，證實

 

．

Answer 1

考點：線粒體、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能,光合作用的發(fā)現(xiàn)史

專題：

分析：葉綠體是進行光合作用的細(xì)胞器．葉綠體中的類囊體是光反應(yīng)的場所，在類囊體膜上存在PSⅠ、PSⅡ、Cytb6/f、ATP酶四類蛋白復(fù)合體．葉綠體中的基質(zhì)是暗反應(yīng)的場所，內(nèi)含同化CO₂的全部酶類．要證實CO₂同化場所是在葉綠體的基質(zhì)而不是在葉綠體的被膜或類囊體的膜，首先要提取出完整的葉綠體，然后把葉綠體的基質(zhì)和葉綠體的被膜或類囊體的膜分開，在基質(zhì)和膜上分別檢測光反應(yīng)和暗反應(yīng)活性，如果在分離的葉綠體的基質(zhì)中做出了有暗反應(yīng)活性而無光反應(yīng)活性的實驗，就能證實CO₂同化場所是在葉綠體的基質(zhì)而不是在葉綠體的被膜或類囊體的膜．
實驗可按下列步驟進行：
（1）在適宜的條件下，提取具有生理活性的完整葉綠體．
（2）將提取的完整葉綠體放入低滲液中，讓葉綠體被膜破裂，然后高速離心，上清液中含有葉綠體的基質(zhì)，沉淀為葉綠體的被膜和類囊體的膜．采用以下測定可判別CO₂同化場所．
（3）分別在上清液和沉淀中加入¹⁴C-CO₂同化底物，看在哪里能同化¹⁴C-CO₂，結(jié)果是只有上清液能進行CO₂同化反應(yīng)，生成含有¹⁴C-光合產(chǎn)物；
（4）將上清液和沉淀電泳，看在哪里有同化CO₂的酶類，結(jié)果是只有上清液中含有同化CO₂的酶類．而從類囊體的膜上僅分離出PSⅠ、PSⅡ、Cytb6/f、ATP酶等蛋白復(fù)合體和其他組分．

解答： 解：（1）本實驗的目的是“驗證C0₂同場所是在葉綠體的基質(zhì)而不是在葉綠體的類囊體的膜上”，所以要將光反應(yīng)的場所類囊體薄膜和暗反應(yīng)的場所葉綠體基質(zhì)分開．
（2）②分離的方法是用差速離心法，所以在使用差速離心法之前，要先用滲透作用的原理，將葉綠體放在低滲溶液中使得葉綠體吸水，導(dǎo)致內(nèi)膜和外膜破裂，讓類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)分開．
③測定有2種方法，一是在類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)中測定同化C0₂的酶類；另一種方法是在上清液和沉淀物中均加入¹⁴C0₂同化底物，然后測定光合作用的產(chǎn)物出現(xiàn)在哪里．
（3）如果在上清液中檢測到暗反應(yīng)活性，而沉淀物中檢測不到暗反應(yīng)活性，則證明了實驗的目的，即“C0₂同化場所是在葉綠體的基質(zhì)而不是在葉綠體的類囊體的膜上”．
故答案為：
（1）葉綠體的基質(zhì)和葉綠體的被膜或類囊體的膜      
（2）②低滲  葉綠體的基質(zhì)  葉綠體的被膜或類囊體的膜
③¹⁴CO₂的同化底物（或五碳化合物、ATP、NADPH等）   同化CO₂的酶類  
（3）CO₂的同化場所是在葉綠體的基質(zhì)而不是在葉綠體的被膜或類囊體的膜上

點評：本題知識點是光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)分別發(fā)生了那些生理過程，通過設(shè)計實驗考查了光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)的場所和生理過程等知識，要牢記；本實驗是驗證性的實驗，實驗的結(jié)論是唯一的．