Question

【題目】進(jìn)行光合作用的植物細(xì)胞在光照和高02與低C02情況下進(jìn)行的生化過程如圖所示，科學(xué)家將這一過程稱為光呼吸，以區(qū)別于黑暗環(huán)境中的細(xì)胞呼吸。現(xiàn)以小麥細(xì)胞為研究材料，請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，回答下列相關(guān)問題：

（1）小麥在黑暗環(huán)境中進(jìn)行細(xì)胞呼吸的場所是___________。如果將空氣中的氧標(biāo)記成1802，180首先出現(xiàn)在___________（填物質(zhì)名稱）中。

（2）光呼吸與光合作用暗反應(yīng)相比，兩者均利用了___________作為原料；除圖中所示物質(zhì)及酶外，后者生成最終產(chǎn)物還需要___________（填物質(zhì)名稱）的參與。

（3）為探究光呼吸的產(chǎn)物與場所，請(qǐng)利用同位素標(biāo)記法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（要求:實(shí)驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個(gè)組）

Answer 1

【答案】 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體 水 C5 [H]和ATP 實(shí)驗(yàn)思路：甲組:將小麥細(xì)胞置于光照較強(qiáng)和C1802濃度較高的環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后檢測180出現(xiàn)的場所及物質(zhì)。乙組:將小麥細(xì)胞置于光照較強(qiáng)和1802濃度較高的環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后檢測180出現(xiàn)的場所及物質(zhì)。預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果：甲組中的180出現(xiàn)在葉綠體基質(zhì)中，在糖類中吋檢測到180。乙組中的180出現(xiàn)在線粒體和葉綠體基質(zhì)中，在C02和糖類中均可檢測到180

【解析】試題分析：據(jù)圖分析，在高二氧化碳含量的條件下，五碳化合物與二氧化碳結(jié)合生成三碳化合物，接著參與卡爾文循環(huán)，生成糖，該過程為暗反應(yīng)；在高氧氣含量條件下，五碳化合物與氧氣結(jié)合生成三碳化合物，三碳化合物參與卡爾文循環(huán)生成糖，或者與五碳化合物結(jié)合進(jìn)入線粒體生成二氧化碳，該過程為光呼吸。

（1）小麥在黑暗環(huán)境中進(jìn)行細(xì)胞呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體；如果將空氣中的氧標(biāo)記成1802，參與有氧呼吸第三階段產(chǎn)生水，因此180首先出現(xiàn)在水中。

（2）根據(jù)以上分析可知，光呼吸和暗反應(yīng)都利用了二氧化碳為原料，暗反應(yīng)需要二氧化碳、酶等條件外，還需要光反應(yīng)提供的[H]和ATP的參與。

（3）探究光呼吸的產(chǎn)物與場所的實(shí)驗(yàn)思路為：

甲組:將小麥細(xì)胞置于光照較強(qiáng)和C1802濃度較高的環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后檢測180出現(xiàn)的場所及物質(zhì)。

乙組:將小麥細(xì)胞置于光照較強(qiáng)和1802濃度較高的環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后檢測180出現(xiàn)的場所及物質(zhì)。

預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果：甲組中的180出現(xiàn)在葉綠體基質(zhì)中，在糖類中吋檢測到180；乙組中的180出現(xiàn)在線粒體和葉綠體基質(zhì)中，在C02和糖類中均可檢測到180。