Question

阅读分析下列材料，回答有关植物代谢的问题．
Ⅰ．20世纪50年代，卡尔文及其同事在研究光合作用时，将小球藻悬浮液装在一个密闭玻璃容器中，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，通过控制电源开关来控制有无光照．
（1）实验材料小球藻属于

 

（原核、真核）生物．
（2）实验时，卡尔文等按照预先设定的时间长度向容器内注入¹⁴C标记的CO₂，在每个时间长度结束时，把小球藻悬浮液滴入4倍体积的乙醇中，使小球藻细胞中

 

失活，杀死小球藻，同时提取其产物，采用纸层析法分离出各种化合物．纸层析法的原理是利用了不同化合物在层析液中

 

的不同．
（3）卡尔文等向密闭容器中通入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．上述实验中卡尔文等是通过控制

 

来探究CO₂中碳原子转移路径的，采用了

 

等技术方法．
（4）在实验中，卡尔文等还发现，在光照下C₃和C₅的浓度很快达到饱和并保持稳定．但当把灯关掉后，

 

（C₃、C₅）的浓度急速升高，同时

 

（C₃、C₅）的浓度急速降低．卡尔文等在光照下突然中断

 

的供应，这时他发现C₅的量积聚起来，C₃却消失了，他们由此得出结论，固定CO₂的物质是C₅．
Ⅱ．芦荟进行光合作用时，夜间气孔开放，吸收CO₂转化成某有机酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的某有机酸经脱羧作用释放CO₂参与光合作用．
（1）芦荟气孔开闭的特点，与其生活的环境是相适应的，推测其生活的环境最可能是

 

．若白天在某时刻忽然发现芦荟植物细胞中葡萄糖含量增加，则可能是由于

 

（答环境因素）造成的．
（2）温室大棚中的芦荟在24：00～4：00时也有ATP的合成，原因是

 

．此过程中ATP产生的场所是

 

，影响芦荟ATP合成的主要因素是

 

，ATP的作用是

 

．
（3）利用植物细胞的

 

（答能力），通过植物组织培养技术可大规模生产芦荟的种苗，此过程中细胞分化的根本原因是

 

．
（4）植物体内有很多优良基因，利用PCR技术可以扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似（如图所示）．图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础．
①从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为

 

．
②在第

 

轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段．

Answer 1

考点：光合作用的发现史,细胞呼吸的过程和意义

专题：

分析：Ⅰ分析题干获取信息，以光合作用的发现过程实验为依托考查植物的光合作用．然后根据问题要求，结合所学的相关知识进行解答
Ⅱ分析题干获取信息，本部分是以芦荟光合作用时，气孔开闭的特点，综合考查光合作用、呼吸作用在实践中的应用，找到考查的知识点后，回忆相关知识，根据问题的具体要求分析解答．

解答： Ⅰ（1）实验材料小球藻属于真核生物
（2）乙醇能使蛋白质变性，用乙醇处理细胞，会使酶变性失活，从而杀死细胞，细胞内的提取物在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，可把细胞内化合物分离开来
（3）卡尔文等向密闭容器中通入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．上述实验中卡尔文等是通过控制反应时间来探究CO₂中碳原子转移路径的，采用了同位素示踪法
（4）把灯关掉，没有光照，光反应不能进行，无ATP和【H】产生，从而影响C₃的还原，而CO₂的固定仍然进行，所以C₃的浓度急速升高，C₅的浓度急速降低．若光照不变，突然中断CO₂的供应，光反应产生ATP和【H】不变，C₃的还原不变，而CO₂的固定因缺少原料不能进行，会使C₅的量积聚起来，C₃消失．
Ⅱ（1）芦荟进行光合作用时，夜间气孔开放，吸收CO₂转化成某有机酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的某有机酸经脱羧作用释放CO₂参与光合作用，推测其生活的环境最可能是炎热干旱；影响光合作用的环境因素是温度、光照强度等，和呼吸作用的海景因素是温度、氧气等，若白天在某时刻忽然发现芦荟植物细胞中葡萄糖含量增加，说明其净光合作用增强，可能是由于温度更接近光合作用最适温度或光照增加造成的
（2）植物细胞在进行光合作用的同时，也进行呼吸作用，光影响光合作用，但不影响呼吸作用，温室大棚中的芦荟在24：00～4：00时也有ATP的合成，原因是通过细胞呼吸（呼吸作用）合成．此过程中ATP产生的场所是细胞质基质和线粒体；影响芦荟ATP合成的主要因素是温度、氧气浓度；ATP的作用是用于植物各种生命活动．
（3）植物组织培养技术的原理是细胞的全能性，细胞分化的根本原因是基因的选择性表达．
（4）利用PCR技术可以扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似，属于半保留复制，从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为
15/16，在第 三轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段．

故答案应为：
Ⅰ．（1）真核
（2）酶； 溶解度
（3）反应时间； 同位素示踪法
（4）C₃； C₅；CO₂
Ⅱ．（1）炎热干旱；温度更接近光合作用的最适温度或光照增加
（2）通过细胞呼吸（呼吸作用）合成； 细胞质基质和线粒体；  温度、氧气浓度；用于植物各种生命活动
（3）全能性； 基因的选择性表达
（4）①15/16   ②三

点评：本题是光合作用、呼吸作用的过程、影响因素在生产实践中的综合应用．知识点较多，跳跃性较大，在做题时一定认真分析甄别．