Question

12．科学家们做过许多实验，经历了一个多世纪的漫长过程，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物．结合所学知识，回答下列问题：
（1）1864年，德国植物学家萨克斯通过实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉．
（2）1880年，美国科学家恩格尔曼把载有水绵和好氧细菌的装片放在没有空气的黑暗环境中，然后先后用极细光束和露光处理，实验证明了氧气是由叶绿体释放的，叶绿体是光合作用的场所．之后，他用透过三棱镜的光照射水绵和好氧细菌的装片，依据实验结果，得到的实验结论是叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，放出氧气．
（3）1941年，美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水，美国科学家卡尔文也采用了此技术，探明了CO₂中的碳在光合作用中的转移途径为CO₂→C₃→（CH₂O）．
（4）后来，科学家研究不同光照强度对光合作用的影响，将实验结果绘制成如图所示曲线，图中S₁、S₂、S₃的面积大小表示有关生理过程产生或消耗物质的量，图中E点时产生ATP的场所是线粒体、叶绿体、细胞质基质．可用S₂+S₃表示光合作用产生有机物的量，用S₂-S₁表示该段积累的有机物量，（用S₁、S₂、S₃表示）．

Answer 1

分析 光合作用的发现：
（1）1648比利时，范•海尔蒙特：植物生长所需要的养料主要来自于水，而不是土壤．
（2）1771英国，普利斯特莱：植物可以更新空气．
（3）1779荷兰，扬•英根豪斯：植物只有绿叶才能更新空气；并且需要阳光才能更新空气．
（4）1864德国，萨克斯：叶片在光下能产生淀粉．
（5）1880美国，恩吉（格）尔曼：光合光合作用的场所在叶绿体．
（6）1940美国，鲁宾和卡门（用放射性同位素标记法）：光合作用释放的氧全部来自参加反应的水．（糖类中的氢也来自水）．
（7）1948美国，梅尔文•卡尔文（用放射性同位素标记法）：用¹⁴C标记的CO₂追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，进一步了解到光合作用中复杂的化学反应．

解答 解：（1）1864德国，萨克斯通过实验证明光合作用的产物除了氧气外还有淀粉．
（2）恩吉尔曼把载有水绵和好氧性细菌的临时装片放在无空气的黑暗环境里，用极细的光束照射水绵．显微观察发现，好氧性细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近；发现光合作用的场所是叶绿体；如将上述装片完全暴光，则好氧性细菌集中在叶绿体所有受光部位周围．实验证明了氧气是由叶绿体释放的，叶绿体是光合作用的场所．之后，用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝光区域，得到的实验结论是叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，放出氧气．
（3）鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的O₂来自水；卡尔文采用同位素标记法探明了CO₂的固定过程中碳元素的转移途径：CO₂→C₃→（CH₂O）．
（4）分析图：由O点开始，光合作用出现，并且随着光照强度的增强，光合作用合成的有机物不断增多；在E点时，光合作用产生的有机物刚好等于呼吸作用消耗的有机物，因此图中的S₁可表示E点之前的光合作用量，也可表示呼吸作用消耗-光合作用合成量；但是超过E点后，光合作用大于呼吸作用，因此S₂就可以表示E点之后的有机物积累量，图中可以看出，S₂+S₃表示光合作用产生的有机物总量，S₁+S₃表示呼吸作用消耗的有机物量，因此光合作用有机物净积累量=光合作用总量-呼吸作用消耗=S₂+S₃-（S₁+S₃）=S₂-S₁．
图中E点时，即进行光合作用又进行呼吸作用，有氧呼吸的三个阶段以及光合作用的光反应阶段均能够产生ATP，因此产生ATP的场所为线粒体、叶绿体和细胞质基质．
故答案为：
（1）淀粉
（2）氧气是由叶绿体释放的，叶绿体是光合作用的场所  叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，放出氧气
（3）同位素标记     CO₂→C₃→（CH₂O）
（4）线粒体、叶绿体、细胞质基质          S₂+S₃    S₂-S₁

点评 本题着重考查了光合作用的发现过程以及影响光合作用的环境因素等有关知识，要求考生能够识记光合作用发现过程中经典实验的方法、步骤、结果等，具有一定的曲线分析能力，明确图中各部分面积表示的生理意义．