Question

10．在光合作用研究史上有許多經(jīng)典的實驗．請分析回答下列問題：
實驗一：
（1）卡爾文將小球藻裝在一個密閉容器中，通過通氣管向密閉容器中通入CO₂，通氣管上有一個開關，可以控制CO₂的供應，密閉容器周圍有光源，通過控制電源開關可以控制光照的有無．
①卡爾文向密閉容器中通入¹⁴CO₂，經(jīng)過不同時間的照光（數(shù)秒直至數(shù)十分鐘）后，將小球藻放入沸酒精中處理，其目的是使酶失活，導致碳反應停止，從而使小球藻中的化合物停留在碳反應的某一階段；然后分離出各種化合物，測定其放射性．上述實驗中卡爾文是通過控制反應時間長短來探究¹⁴CO₂中碳原子的轉移路徑．
②卡爾文發(fā)現(xiàn)光照30秒，¹⁴C 出現(xiàn)在三碳化合物、五碳化合物和六碳化合物、七碳化合物等20余種化合物中；而當把光照時間縮短為5秒時，¹⁴C主要出現(xiàn)在一種三磷酸甘油酸（三碳化合物）中，這說明二氧化碳固定的第一個產物是三磷酸甘油酸，然后由三磷酸甘油酸轉變成其他化合物．
③為探究固定CO₂的化合物，卡爾文改變某實驗條件后，發(fā)現(xiàn)RuBP的含量快速升高，其改變的實驗條件是停止二氧化碳供應，由此得出固定CO₂的物質是RuBP．
實驗二：
（2）“半葉法”測定光合作用強度：將對稱葉片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做處
理，并采用適當?shù)姆椒ㄗ柚刮镔|和能量 的轉移，見如圖．在適宜光照下照射a小時后，在A、B的對應部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為M_A、M_B，獲得相應數(shù)據(jù)，則可計算出該葉片的光合作用強度，其單位是mg/（dm²•h）．
①請設計一張表格用于記錄實驗數(shù)據(jù)．（假設實驗選定葉片數(shù)目為3）

②a小時內光合作用合成的有機物總量（M）為M=M_B-M_A．

Answer 1

分析 在光合作用的暗反應中，二氧化碳中的C的轉移途徑為CO₂→C₃→（CH₂O）．光合作用過程中，光照強度和二氧化碳濃度均可影響光合速率，只是光照是通過光反應進而影響暗反應的，二氧化碳是通過暗反應進而影響光反應的．

解答 解：（1）①卡爾文向密閉容器中通入¹⁴CO₂，經(jīng)過不同時間的照光（數(shù)秒直至數(shù)十分鐘）后，將小球藻放入沸酒精中處理，從而使酶失活，導致碳反應停止，從而使小球藻中的化合物停留在碳反應的某一階段；然后分離出各種化合物，測定其放射性．上述實驗中卡爾文是通過控制反應時間長短來探究¹⁴CO₂中碳原子的轉移路徑．
②卡爾文發(fā)現(xiàn)光照30秒，¹⁴C 出現(xiàn)在三碳化合物、五碳化合物和六碳化合物、七碳化合物等20余種化合物中；而當把光照時間縮短為5秒時，¹⁴C主要出現(xiàn)在一種三磷酸甘油酸（三碳化合物）中，這說明二氧化碳固定的第一個產物是三磷酸甘油酸，然后由三磷酸甘油酸轉變成其他化合物．
③在暗反應過程中，二氧化碳被五碳化合物固定成三碳化合物，當停止二氧化碳供應，卡爾文會發(fā)現(xiàn)RuBP（五碳化合物）的含量快速升高．
（2）①根據(jù)實驗設計可知，實驗需要分別對M_A、M_B的重量進行記錄，并計算其平均值，因此設計表格用于記錄實驗數(shù)據(jù)．（假設實驗選定葉片數(shù)目為3）

②由于A組遮光，只進行呼吸作用，而B組不做處理，同時進行呼吸作用和光合作用，因此a小時內光合作用合成的有機物總量（M）為 M=M_B-M_A．
故答案為：
（1）①使酶失活，導致碳反應停止     反應時間長短
②二氧化碳固定的第一個產物是三磷酸甘油酸，然后由三磷酸甘油酸轉變成其他化合物
③停止二氧化碳供應
（2）①

②M=M_B-M_A

點評 本題屬于考綱中理解層次的要求，屬于中等難度的題型，考查了光合作用和呼吸作用的關系、影響光合作用的環(huán)境因素等知識，本題比較綜合，要求考生具有扎實的基礎知識，并能準確分析實驗裝置．