Question

20世纪50年代，卡尔文及其同事因在光合作用方面的研究成果，获得了1961年的诺贝尔化学奖．卡尔文将小球藻装在一个密闭容器中，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，通过控制电源开关可控制光照的有无．
（1）他向密闭容器中通入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，这说明CO₂中C的转移路径是

 

．上述实验中卡尔文是通过控制

 

来探究CO₂中碳原子转移路径的．
（2）卡尔文通过改变实验条件探究光合作用过程中固定CO₂的化合物，他改变的实验条件是

 

；这时他发现C₅的含量快速升高，由此得出固定CO₂的物质是C₅．
（3）他通过停止

 

，探究光反应和碳反应的联系，他得到的实验结果为如图中的

 

．这是因为在没有

 

时，光反应产生的ATP和NADPH减少了．
（4）上述实验中卡尔文将不同反应条件下的小球藻放入70度的热酒精中，从而使

 

失活，细胞中的化合物就保持在热处理之前的反应状态．利用不同化合物在层析液中的溶解度不同，分离出各种化合物．卡尔文在光合作用研究中采用了

 

和

 

等技术方法．

Answer 1

考点：光合作用的发现史,光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化

专题：

分析：卡尔文将小球藻装在一个密闭容器中，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，通过控制电源开关可控制光照的有无．根据其中“可控制CO₂的供应”和“通过控制电源开关可控制光照的有无”答题．卡尔文在进行下列实验时采用了同位素示踪法和纸层析法等技术方法．

解答： 解：（1）向密闭容器中通入¹⁴CO₂，当将反应进行到0.5s时，¹⁴C出现在一种三碳化合物（C₃）中，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，这说明CO₂中C的转移路径是 ．可见，上述实验中卡尔文是通过控制反应时间来探究CO₂中碳原子转移路径的．
（2）根据题干信息“可控制CO₂的供应”可知，卡尔文改变的实验条件是停止CO₂供应．
（3）根据题干信息“容器周围有光源，通过控制电源开关可控制光照的有无”可知，卡尔文通过停止光照来探究光反应和碳反应的联系；光照直接影响光反应，而光反应能为暗反应提供ATP和[H]（NADPH），停止光照后，光反应提供的ATP和[H]减少，影响C₃的还原，导致C₃含量升高，而C₃含量降低，即图中的A．
（4）在70度的热酒精中，小球藻中的酶会变性失活．利用不同化合物在层析液中的溶解度不同，分离出各种化合物属于纸层析法，由此可见，卡尔文在光合作用研究中采用了同位素示踪法和纸层析法等技术方法．
故答案为：
（1）  反应时间   
（2）停止CO₂供应   
（3）光照   A   光照  
（4）酶   同位素示踪法   纸层析法

点评：本题结合曲线图，空考查光合作用的探索历程、生物学研究中的科学思想和一般方法，要求考生识记光合作用的探索历程，掌握不同时期科学家们的实验方法及实验结论；能根据题干中信息答题，属于考纲识记和理解层次的考查．