Question

13．同位素標(biāo)記法在光合作用研究中發(fā)揮了重要作用．
（1）氧氣是光合作用光反應(yīng)階段的產(chǎn)物．已知天然水、空氣等物質(zhì)中，99.76%的氧原子為¹⁶O，僅0.20%氧原子為¹⁸O．為確定光合作用釋放氧氣的來源，科研人員給小球藻提供標(biāo)記水（¹⁸O含量為0.85%）、天然CO₂，在適宜條件下培養(yǎng)，然后測(cè)定其釋放的氧氣中¹⁸O的含量，若釋放的氧氣中¹⁸O的含量約為0.85%，則證明光合作用釋放的氧來源于水，為實(shí)驗(yàn)更為嚴(yán)密，可設(shè)置一對(duì)照實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)思路是給小球藻提供標(biāo)記CO₂（¹⁸O含量顯著大于0.2%即可）、天然水，在適宜條件下培養(yǎng)，然后測(cè)定其釋放的氧氣中¹⁸O含量．
（2）CO₂轉(zhuǎn)化為有機(jī)物的過程在葉綠體基質(zhì)中完成．為研究光合作用中CO₂的轉(zhuǎn)化過程，在藻類培養(yǎng)液中通入¹⁴CO₂，實(shí)驗(yàn)開始后每隔一定的時(shí)間取樣，立即加熱殺死樣液中藻類，對(duì)其細(xì)胞化學(xué)成分用紙層析法分離，將結(jié)果與已知標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)，下圖顯示不同取樣時(shí)間部分放射性產(chǎn)物的層析結(jié)果：各化合物在濾紙上位置不同是因?yàn)楦骰�合物在層析液中溶解度不同，光�?0秒樣品中出現(xiàn)含¹⁴C的葡萄糖，而兩圖中C₃和C₅變化不大，原因是暗反應(yīng)中通過不斷固定CO₂產(chǎn)生C₃，C₃被經(jīng)一系列變化，形成葡萄糖等產(chǎn)物，這一過程一部分的C₃經(jīng)過轉(zhuǎn)化為C₅（這一過程中同時(shí)產(chǎn)生C₅）．

Answer 1

分析 光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能把二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并釋放出氧氣的過程．光合作用的光反應(yīng)階段（場(chǎng)所是葉綠體的類囊體膜上）：水的光解產(chǎn)生[H]與氧氣，以及ATP的形成．光合作用的暗反應(yīng)階段（場(chǎng)所是葉綠體的基質(zhì)中）：CO₂被C₅固定形成C₃，C₃在光反應(yīng)提供的ATP和[H]的作用下還原生成糖類等有機(jī)物．光合作用過程中，釋放的氧氣全部來自于水，有機(jī)物中的氧來自于二氧化碳．

解答 解：（1）光合作用的光反應(yīng)階段水的光解產(chǎn)生[H]與氧氣．光合作用過程中釋放的氧氣全部來自于水，標(biāo)記水（¹⁸O含量為0.85%），故釋放的氧氣中¹⁸O的含量約為0.85%．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)遵循對(duì)照原則和單一變量原則，因此為實(shí)驗(yàn)更為嚴(yán)密，可設(shè)置一對(duì)照實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)思路是給小球藻提供標(biāo)記CO₂（¹⁸O含量顯著大于0.2%即可）、天然水，在適宜條件下培養(yǎng)，然后測(cè)定其釋放的氧氣中¹⁸O含量．
（2）光合作用的暗反應(yīng)階段CO₂轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)．為研究光合作用中CO₂的轉(zhuǎn)化過程，在藻類培養(yǎng)液中通入¹⁴CO₂，實(shí)驗(yàn)開始后每隔一定的時(shí)間取樣，立即加熱殺死樣液中藻類，對(duì)其細(xì)胞化學(xué)成分用紙層析法分離，將結(jié)果與已知標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)，下圖顯示不同取樣時(shí)間部分放射性產(chǎn)物的層析結(jié)果：各化合物在濾紙上位置不同是因?yàn)楦骰�合物在層析液中溶解度不同，光�?0秒樣品中出現(xiàn)含¹⁴C的葡萄糖，而兩圖中C₃和C₅變化不大，原因是暗反應(yīng)中通過不斷固定CO₂產(chǎn)生C₃，C₃被經(jīng)一系列變化，形成葡萄糖等產(chǎn)物，這一過程一部分的C₃經(jīng)過轉(zhuǎn)化為C₅．
故答案為：
（1）光反應(yīng)       0.85%        給小球藻提供標(biāo)記CO₂（¹⁸O含量顯著大于0.2%即可）、天然水，在適宜條件下培養(yǎng)，然后測(cè)定其釋放的氧氣中¹⁸O含量
（2）基質(zhì)       各化合物在層析液中溶解度不同       通過不斷固定CO₂產(chǎn)生C₃，C₃被經(jīng)一系列變化，形成葡萄糖等產(chǎn)物，這一過程一部分的C₃經(jīng)過轉(zhuǎn)化為C₅（這一過程中同時(shí)產(chǎn)生C₅）

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合圖示，考查光合作用的過程和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，意在考查考生的識(shí)記能力和理解所學(xué)知識(shí)要點(diǎn)，把握知識(shí)間內(nèi)在聯(lián)系，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力；能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，準(zhǔn)確判斷問題的能力，屬于考綱理解和應(yīng)用層次的考查．