Question

10．在光合作用研究史上有许多经典的实验．请分析回答下列问题：
实验一：
（1）卡尔文将小球藻装在一个密闭容器中，通过通气管向密闭容器中通入CO₂，通气管上有一个开关，可以控制CO₂的供应，密闭容器周围有光源，通过控制电源开关可以控制光照的有无．
①卡尔文向密闭容器中通入¹⁴CO₂，经过不同时间的照光（数秒直至数十分钟）后，将小球藻放入沸酒精中处理，其目的是使酶失活，导致碳反应停止，从而使小球藻中的化合物停留在碳反应的某一阶段；然后分离出各种化合物，测定其放射性．上述实验中卡尔文是通过控制反应时间长短来探究¹⁴CO₂中碳原子的转移路径．
②卡尔文发现光照30秒，¹⁴C 出现在三碳化合物、五碳化合物和六碳化合物、七碳化合物等20余种化合物中；而当把光照时间缩短为5秒时，¹⁴C主要出现在一种三磷酸甘油酸（三碳化合物）中，这说明二氧化碳固定的第一个产物是三磷酸甘油酸，然后由三磷酸甘油酸转变成其他化合物．
③为探究固定CO₂的化合物，卡尔文改变某实验条件后，发现RuBP的含量快速升高，其改变的实验条件是停止二氧化碳供应，由此得出固定CO₂的物质是RuBP．
实验二：
（2）“半叶法”测定光合作用强度：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处
理，并采用适当的方法阻止物质和能量 的转移，见如图．在适宜光照下照射a小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为M_A、M_B，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/（dm²•h）．
①请设计一张表格用于记录实验数据．（假设实验选定叶片数目为3）

②a小时内光合作用合成的有机物总量（M）为M=M_B-M_A．

Answer 1

分析 在光合作用的暗反应中，二氧化碳中的C的转移途径为CO₂→C₃→（CH₂O）．光合作用过程中，光照强度和二氧化碳浓度均可影响光合速率，只是光照是通过光反应进而影响暗反应的，二氧化碳是通过暗反应进而影响光反应的．

解答 解：（1）①卡尔文向密闭容器中通入¹⁴CO₂，经过不同时间的照光（数秒直至数十分钟）后，将小球藻放入沸酒精中处理，从而使酶失活，导致碳反应停止，从而使小球藻中的化合物停留在碳反应的某一阶段；然后分离出各种化合物，测定其放射性．上述实验中卡尔文是通过控制反应时间长短来探究¹⁴CO₂中碳原子的转移路径．
②卡尔文发现光照30秒，¹⁴C 出现在三碳化合物、五碳化合物和六碳化合物、七碳化合物等20余种化合物中；而当把光照时间缩短为5秒时，¹⁴C主要出现在一种三磷酸甘油酸（三碳化合物）中，这说明二氧化碳固定的第一个产物是三磷酸甘油酸，然后由三磷酸甘油酸转变成其他化合物．
③在暗反应过程中，二氧化碳被五碳化合物固定成三碳化合物，当停止二氧化碳供应，卡尔文会发现RuBP（五碳化合物）的含量快速升高．
（2）①根据实验设计可知，实验需要分别对M_A、M_B的重量进行记录，并计算其平均值，因此设计表格用于记录实验数据．（假设实验选定叶片数目为3）

②由于A组遮光，只进行呼吸作用，而B组不做处理，同时进行呼吸作用和光合作用，因此a小时内光合作用合成的有机物总量（M）为 M=M_B-M_A．
故答案为：
（1）①使酶失活，导致碳反应停止     反应时间长短
②二氧化碳固定的第一个产物是三磷酸甘油酸，然后由三磷酸甘油酸转变成其他化合物
③停止二氧化碳供应
（2）①

②M=M_B-M_A

点评 本题属于考纲中理解层次的要求，属于中等难度的题型，考查了光合作用和呼吸作用的关系、影响光合作用的环境因素等知识，本题比较综合，要求考生具有扎实的基础知识，并能准确分析实验装置．