Question

如图为叶绿体结构模式图，它是进行光合作用的细胞器．光合作用光反应所需的PSⅠ、PSⅡ、Cytb6/f、ATP酶四类蛋白复合体存在图中③，同化C0₂的全部酶类则存在图中④，为了证实C0₂同化场所在哪里，某实验小组设计了下列实验，请你协助完成“验证C0₂同化场所是在叶绿体的基质而不是在叶绿体的类囊体的膜上”的实验．
（1）设计思路：
首先要提取出完整的叶绿体，然后把

 

分开，分别检测暗反应活性．
注：暗反应活性是指有无光合产物的生成或有无反应的条件（如酶）．
（2）实验步骤：
①在适宜的条件下，提取具有生理活性的完整叶绿体．
②将提取的完整叶绿体放入

 

中，然后高速离心，分离得到上清液和沉淀物．
③采用以下测定可判别C0₂同化场所：分别在上清液和沉淀物中加入

 

，检测有无含有14C的光合产物的生成．也可将步骤②获得的上清液和沉淀物进行电泳，检测两者是否含有

 

．
（3）预期实验结果并得出结论：
如果在上清液中检测到暗反应活性，而沉淀物中检测不到暗反应活性，证实

 

．

Answer 1

考点：线粒体、叶绿体的结构和功能

专题：

分析：叶绿体是进行光合作用的细胞器．叶绿体中的类囊体是光反应的场所，在类囊体膜上存在PSⅠ、PSⅡ、Cytb6/f、ATP酶四类蛋白复合体．叶绿体中的基质是暗反应的场所，内含同化CO₂的全部酶类．要证实CO₂同化场所是在叶绿体的基质而不是在叶绿体的被膜或类囊体的膜，首先要提取出完整的叶绿体，然后把叶绿体的基质和叶绿体的被膜或类囊体的膜分开，在基质和膜上分别检测光反应和暗反应活性，如果在分离的叶绿体的基质中做出了有暗反应活性而无光反应活性的实验，就能证实CO₂同化场所是在叶绿体的基质而不是在叶绿体的被膜或类囊体的膜．实验可按下列步骤进行：
　　（1）在适宜的条件下，提取具有生理活性的完整叶绿体．
　　（2）将提取的完整叶绿体放入低渗液中，让叶绿体被膜破裂，然后高速离心，上清液中含有叶绿体的基质，沉淀为叶绿体的被膜和类囊体的膜．采用以下测定可判别CO₂同化场所．
　　（3）分别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，结果是只有上清液能进行CO₂同化反应，生成含有¹⁴C-光合产物；
　　（4）将上清液和沉淀电泳，看在哪里有同化CO₂的酶类，结果是只有上清液中含有同化CO₂的酶类．而从类囊体的膜上仅分离出PSⅠ、PSⅡ、Cytb6/f、ATP酶等蛋白复合体和其他组分．

解答： 解：（1）本实验的目的是“验证C0₂同场所是在叶绿体的基质而不是在叶绿体的类囊体的膜上”，所以要将光反应的场所类囊体薄膜和暗反应的场所叶绿体基质分开．
（2）②分离的方法是用差速离心法，所以在使用差速离心法之前，要先用渗透作用的原理使得叶绿体的内膜和外膜破裂，让类囊体薄膜和叶绿体基质分开．
③测定有2种方法，一是在类囊体薄膜和叶绿体基质中测定同化C0₂的酶类；另一种方法是用放射性的碳元素标记二氧化碳以后，测定光合作用的产物出现在哪里．（3）本实验是验证性的实验结论是唯一的，“C0₂同化场所是在叶绿体的基质而不是在叶绿体的类囊体的膜上”．
故答案为：
（1 ）叶绿体的基质和叶绿体的类囊体的膜
（2）②蒸馏水（清水或低渗）    ③NaH¹⁴C0₃溶液（¹⁴C0₂）       同化C0₂的酶类
（3 ） C0₂同化场所是在叶绿体的基质而不是在叶绿体的类囊体的膜上

点评：本题知识点是光合作用的光反应和暗反应分别发生了那些生理过程，要牢记；本实验是验证性的实验，实验的结论是唯一的．