Question

4．回答下列有關(guān)光合作用的問題
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．圖1是葉綠體內(nèi)部分代謝示意圖．
（1）．在圖1所示A中發(fā)生的反應(yīng)稱光反應(yīng)，此反應(yīng)的進(jìn)行必須具備的條件有光、色素、酶．

（2）．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（請(qǐng)用“→”表示）．
（3）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)條件是停止CO2供應(yīng)；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．他通過停止光照，探究光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系，他得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為圖2中的A．
（4）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，從而使酶失活，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．卡爾文在以上光合作用的研究中采用了同位素示蹤法和紙層析法等技術(shù)方法．
實(shí)驗(yàn)室密閉容器中探究光照強(qiáng)度對(duì)一定量的小球藻生理代謝的影響時(shí)，測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)如下表，
據(jù)表中數(shù)據(jù)回答問題．

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

（5）如24小時(shí)中，給予B植物9千勒克司光照10小時(shí)，其余為黑暗，則100mg鮮重的小球藻其積累的葡萄糖的量是270mg（注：各原子量為C-12，H-1，O-16）．

Answer 1

分析 根據(jù)圖顯示推知光反應(yīng)階段發(fā)生場(chǎng)所是基粒，光反應(yīng)進(jìn)行必須具備有光、色素、光合作用的酶．根據(jù)放射性¹⁴C出現(xiàn)在有機(jī)物中的先后順序，可推知CO₂中C的轉(zhuǎn)移路徑．改變影響光合作用的因素，推知反應(yīng)中的物質(zhì)變化．有光照時(shí)植物進(jìn)行光合作用和呼吸作用，此時(shí)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．

解答 解：（1）在圖1所示A是基粒，在基粒中發(fā)生光反應(yīng)．此反應(yīng)的進(jìn)行必須具備的條件有光、色素、光合作用的酶．
（2）隨著測(cè)量時(shí)間的順序，可推知CO₂中C的轉(zhuǎn)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(jìn)行，消耗的過程（二氧化碳固定）受到抑制．光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和[H]，通過停止光照，探究光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系，這樣三碳化合物還原不能進(jìn)行，但二氧化碳固定過程正常進(jìn)行，使得C₅減少、C₃增多，如圖A．
（4）在70度的熱酒精中，小球藻中的酶會(huì)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(shù)方法．
（5）在9千勒克司光照10小時(shí)，B植物二氧化碳的凈吸收量為3×10×44=1320mg，14小時(shí)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(jù)光合作用化學(xué)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．
故答案為：
（1）光反應(yīng)   光、色素、酶
 
（2）
（3）停止CO2供應(yīng)    光照     A
（4）酶    同位素示蹤法
（5）270

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合曲線圖，空考查光合作用的探索歷程、生物學(xué)研究中的科學(xué)思想和一般方法，要求考生識(shí)記光合作用的探索歷程，掌握不同時(shí)期科學(xué)家們的實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)結(jié)論；能根據(jù)題干中信息答題，屬于考綱識(shí)記和理解層次的考查．