Question

【題目】光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。很多學(xué)者為探索其實(shí)質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)。依據(jù)材料回答下列問(wèn)題。

材料一：1937年，植物生理學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，將葉綠體分離后置于含有一定濃度蔗糖溶液的試管中，制備成葉綠體懸浮液，若在試管中加人適當(dāng)?shù)摹半娮邮荏w”，給予葉綠體定強(qiáng)度的光照，在沒(méi)有CO2時(shí)就能放出O2，同時(shí)電子受體被還原。希爾反應(yīng)式是：H2O +氧化態(tài)電子受體→還原態(tài)電子受體+ 1/2O2。

材料二：20世紀(jì)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(xué)獎(jiǎng)。具體操作是：在一個(gè)密閉容器中，將小球藻放人14C標(biāo)記的碳酸氫鹽溶液(碳酸氫鹽在水中會(huì)處于分解成CO2的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)) ，給予充足的光照，每隔一定時(shí)間取樣、分離、鑒定光合產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：若光照30s后檢測(cè)產(chǎn)物，檢測(cè)到了多種帶14C標(biāo)記的化合物(C3、C4、C5 、C6、C7等) ；若將光照時(shí)間逐漸縮短至幾分之一秒，90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中；在5s的光照后，同時(shí)檢測(cè)到了含有放射性的五碳化合物(C5)和六碳糖(C6)。

（1）希爾反應(yīng)模擬了葉綠體光合作用過(guò)程中_________階段的部分變化。正常情況下，光合作用過(guò)程該階段的電子受體被還原成了_________ (填物質(zhì)名稱)，希爾實(shí)驗(yàn)中配制葉綠體懸液時(shí)，加入一定濃度的蔗糖溶液的目的是_________ 。

（2）卡爾文根據(jù)_________ 推測(cè)出了CO2中的碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)。其發(fā)生的場(chǎng)所是_________。

（3）卡爾文和同事對(duì)這種三碳化合物(C3)分子進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，形成的C3中只有一個(gè)碳有放射性，另外兩個(gè)碳則沒(méi)有。最可能的原因是__________________________ 。

Answer 1

【答案】光反應(yīng) [H]或 NADPH或還原態(tài)氫 形成等滲溶液，維持葉綠體正常形態(tài)和功能 被14C標(biāo)記的化合物出現(xiàn)時(shí)間的先后 葉綠體基質(zhì) C3不是由3個(gè)CO2聚合而成的，而是由CO2與體內(nèi)某種化合物結(jié)合而成的

【解析】

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。

（1）希爾反應(yīng)模擬了葉綠體光合作用過(guò)程中光反應(yīng)階段水的光解，該階段中電子受體為NADP+，接受氫后變成了[H]或 NADPH或還原態(tài)氫，希爾實(shí)驗(yàn)中配制葉綠體懸浮液時(shí)加入一定濃度的蔗糖溶液的目的是形成等滲溶液，維持葉綠體正常形態(tài)和功能。

（2）卡爾文根據(jù)被14C標(biāo)記的化合物出現(xiàn)時(shí)間的先后，推測(cè)出了光合作用暗反應(yīng)階段CO2中C的轉(zhuǎn)化途徑；卡爾文循環(huán)屬于光合作用的暗反應(yīng)，其發(fā)生的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)。

（3）形成的C3中只有一個(gè)碳有放射性，另外兩個(gè)碳則沒(méi)有，這說(shuō)明C3不是由3個(gè)CO2聚合而成的，而是由CO2與體內(nèi)某種化合物結(jié)合而成的。