Question

4．回答下列有关光合作用的问题
20世纪50年代，卡尔文及其同事因在光合作用方面的研 究成果，获得了1961年的诺贝尔化学奖．卡尔文将小球藻装在一个密闭容器中，通过一个通气管向容器中通入CO₂，通气管上有一个开关，可控制CO₂的供应，容器周围有光源，通过控制电源开关可控制光照的有无．图1是叶绿体内部分代谢示意图．
（1）．在图1所示A中发生的反应称光反应，此反应的进行必须具备的条件有光、色素、酶．

（2）．他向密闭容器中通入¹⁴CO₂，当反应进行到5s时，¹⁴C出现在一种五碳化合物（C₅）和一种
六碳糖（C₆）中，将反应时间缩短到0.5s时，¹⁴C出现在一种三碳化合物（C₃）中，这说明CO₂
中C的转移路径是（请用“→”表示）．
（3）卡尔文通过改变实验条件探究光合作用过程中固定CO₂的化合物，他改变的实验条件是停止CO2供应；这时他发现C₅的含量快速升高，由此得出固定CO₂的物质是C₅．他通过停止光照，探究光反应和暗反应的联系，他得到的实验结果为图2中的A．
（4）上述实验中卡尔文将不同反应条件下的小球藻放入70℃的热酒精中，从而使酶失活，细胞
中的化合物就保持在热处理之前的反应状态．利用不同化合物在层析液中的溶解度不同，分离出各
种化合物．卡尔文在以上光合作用的研究中采用了同位素示踪法和纸层析法等技术方法．
实验室密闭容器中探究光照强度对一定量的小球藻生理代谢的影响时，测得相关数据如下表，
据表中数据回答问题．

	光合速率与呼吸速率相等时光照强度 （千勒克司）	光饱和时 光照强度 （千勒克司）	光饱和时 CO2吸收量 （mmol/100mg鲜重•小时）	黑暗条件下 CO2释放量 （mmol/100mg鲜重•小时）
B植物	3	9	3	1.5

（5）如24小时中，给予B植物9千勒克司光照10小时，其余为黑暗，则100mg鲜重的小球藻其积累的葡萄糖的量是270mg（注：各原子量为C-12，H-1，O-16）．

Answer 1

分析 根据图显示推知光反应阶段发生场所是基粒，光反应进行必须具备有光、色素、光合作用的酶．根据放射性¹⁴C出现在有机物中的先后顺序，可推知CO₂中C的转移路径．改变影响光合作用的因素，推知反应中的物质变化．有光照时植物进行光合作用和呼吸作用，此时二氧化碳的吸收量是净光合作用的速率．黑暗是二氧化碳的释放量是呼吸作用的速率．净光合作用速率=光合作用速率-呼吸速率．

解答 解：（1）在图1所示A是基粒，在基粒中发生光反应．此反应的进行必须具备的条件有光、色素、光合作用的酶．
（2）随着测量时间的顺序，可推知CO₂中C的转移路径是CO₂→C₃→C₅、C₆．
（3）C₅的含量快速升高，可能是生成的过程（三碳化合物还原）正常进行，消耗的过程（二氧化碳固定）受到抑制．光反应为暗反应提供ATP和[H]，通过停止光照，探究光反应和暗反应的联系，这样三碳化合物还原不能进行，但二氧化碳固定过程正常进行，使得C₅减少、C₃增多，如图A．
（4）在70度的热酒精中，小球藻中的酶会变性失活．利用不同化合物在层析液中的溶解度不同，分离出各种化合物属于纸层析法，由此可见，卡尔文在光合作用研究中采用了同位素示踪法和纸层析法等技术方法．
（5）在9千勒克司光照10小时，B植物二氧化碳的净吸收量为3×10×44=1320mg，14小时在黑暗中，二氧化碳释放量为1.5×14×44=924mg．故一昼夜中二氧化碳的净吸收量为1320-924=396mg．根据光合作用化学方程式可知：6CO₂～C₆H₁₂O₆．则100mg鲜重的小球藻其积累的葡萄糖的量是180×396/（6×44）=270mg．
故答案为：
（1）光反应   光、色素、酶
 
（2）
（3）停止CO2供应    光照     A
（4）酶    同位素示踪法
（5）270

点评 本题结合曲线图，空考查光合作用的探索历程、生物学研究中的科学思想和一般方法，要求考生识记光合作用的探索历程，掌握不同时期科学家们的实验方法及实验结论；能根据题干中信息答题，属于考纲识记和理解层次的考查．