Question

【題目】請回答下列關于光合作用過程的探究歷程的問題：

（1）美國科學家阿農等在給離體葉綠體照光時發現，當向離體葉綠體培養體系中供給無機磷、ADP和NADP+時，葉綠體中就會有ATP和NADPH產生；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。請根據所學知識解釋此現象：______________________。

（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，當反應進行到0.5s時，14C出現在一種三碳化合物(C3)中；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。透說明CO2中C的轉移路徑是___________(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測物質變化的方法來研究固定CO2的物質。他發現，在光照和CO2充足的情況下，C3和C5的量很快達到飽和并保持穩定，此時如果__________________________，則C5積累，C3的量急速降低；但當________________________時，C3積累，同時C5的量急速降低。由此得出的結論是________________________________。

Answer 1

【答案】光照產生的ATP和NADPH為暗反應提供了物質和能量，即使沒有光，暗反應也能發生 同位素標記法 只停止CO2的供應 只停止光照 固定CO2的物質是C5

【解析】

本題主要考查光合作用，該題目主要考查學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，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．根據其中“可控制CO2的供應”和“通過控制電源開關可控制光照的有無”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方法。

(1)根據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生ATP和NADPH，因而光照產生的ATP和NADPH為暗反應提供了物質和能量，即使沒有光，暗反應也能發生。

(2) ①向密閉容器中通入14CO2，當將反應進行到0.5s時，14C出現在一種三碳化合物（C3）中，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，這說明CO2中C的轉移路徑是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時間來探究CO2中碳原子轉移路徑的，這種追蹤14C的研究方法為稱之為同位素標記法或者同位素示蹤法。

②根據光合作用暗反應的物質變化來看，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；再根據題干信息中的C5積累，C3的量急速降低結果可推知其原因，說明短時間內二氧化碳的固定不能進行，但是C3的還原再在繼續，說明改變的條件是停止CO2供應；同理可知，C3積累，同時C5的量急速降低，說明短時間內二氧化碳的固定在繼續，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測物質變化的方法來研究固定CO2的物質”因而可得出的結論是：C5參與CO2的固定。