Question

20世紀50年代，卡爾文及其同事因在光合作用方面的研究成果，獲得了1961年的諾貝爾化學獎．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．
（1）他向密閉容器中通入¹⁴CO₂，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，將反應時間縮短到0.5s時，¹⁴C出現在一種三碳化合物（C₃）中，這說明CO₂中C的轉移路徑是

 

．上述實驗中卡爾文是通過控制

 

來探究CO₂中碳原子轉移路徑的．
（2）卡爾文通過改變實驗條件探究光合作用過程中固定CO₂的化合物，他改變的實驗條件是

 

；這時他發現C₅的含量快速升高，由此得出固定CO₂的物質是C₅．
（3）他通過停止

 

，探究光反應和碳反應的聯系，他得到的實驗結果為如圖中的

 

．這是因為在沒有

 

時，光反應產生的ATP和NADPH減少了．
（4）上述實驗中卡爾文將不同反應條件下的小球藻放入70度的熱酒精中，從而使

 

失活，細胞中的化合物就保持在熱處理之前的反應狀態．利用不同化合物在層析液中的溶解度不同，分離出各種化合物．卡爾文在光合作用研究中采用了

 

和

 

等技術方法．

Answer 1

考點：光合作用的發現史,光反應、暗反應過程的能量變化和物質變化

專題：

分析：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．

解答： 解：（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 ．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．
（2）根據題干信息“可控制CO₂的供應”可知，卡爾文改變的實驗條件是停止CO₂供應．
（3）根據題干信息“容器周圍有光源，通過控制電源開關可控制光照的有無”可知，卡爾文通過停止光照來探究光反應和碳反應的聯系；光照直接影響光反應，而光反應能為暗反應提供ATP和[H]（NADPH），停止光照后，光反應提供的ATP和[H]減少，影響C₃的還原，導致C₃含量升高，而C₃含量降低，即圖中的A．
（4）在70度的熱酒精中，小球藻中的酶會變性失活．利用不同化合物在層析液中的溶解度不同，分離出各種化合物屬于紙層析法，由此可見，卡爾文在光合作用研究中采用了同位素示蹤法和紙層析法等技術方法．
故答案為：
（1）  反應時間   
（2）停止CO₂供應   
（3）光照   A   光照  
（4）酶   同位素示蹤法   紙層析法

點評：本題結合曲線圖，空考查光合作用的探索歷程、生物學研究中的科學思想和一般方法，要求考生識記光合作用的探索歷程，掌握不同時期科學家們的實驗方法及實驗結論；能根據題干中信息答題，屬于考綱識記和理解層次的考查．