Question

Ⅰ．用同位素标记的化合物，不仅化学性质不变而且具有放射性，同位素示踪法在生物学的研究中已被广泛应用。试分析下列有关实验：

（1）如果用¹⁸O标记的水浇灌某盆栽植物，并将该盆栽植物置于光照下。一段时间后，在植物体周围空气中，能够收集到含¹⁸O标记的物质有氧气、水和二氧化碳，它们分别是由___________、_____________和______________生理过程产生的。

（2）把用³²P标记的磷酸加入细胞培养液中，短时间内快速分离出细胞内的ATP，发现部分ATP的末端磷酸基已带上了放射性标记，这是因为_____________________，但是细胞内ATP的含量变化不大，这是因为______________________________________。

（3）在光照条件下，向培养小球藻的试管中通人用¹⁴C标记的浓度为1%的¹⁴CO₂，第5分钟再通入浓度为2%的¹⁴CO₂，第10分钟再供给浓度为0.003%的¹⁴CO₂5分钟，并维持各时间段内相应的二氧化碳浓度。在这个过程中，分别检测小球藻内的葡萄糖、三碳化合物、五碳化合物的放射强度，得到上图中a、b、c三条曲线。这三条曲线表示的化合物依次是_______________、______________和_______________。

Ⅱ．在光合作用的发现过程和研究过程中有许多著名的实验，其中美国科学家恩格尔曼用水绵进行光合作用的实验就是其中之一。请根据该实验回答问题：

（1）恩格尔曼选择水绵为实验材料，该材料的优点是______________________。

（2）将水绵和好氧性细菌制作成临时装片，为排除外界干扰，必须放在_______   环境中。

（3）用极细的光束照射到水绵的某部位，通过显微镜观察到的现象是：_____________     。

（4）如果临时装片完全暴露在光下，好氧细菌的分布特点是：________________          。

（5）该实验证明了：__________________________________________。

Answer

Ⅰ（1）光合作用    蒸腾作用   呼吸作用

（2）ADP与用32P标记的磷酸接受能量，发生反应，生成了ATP    ATP的产生与消耗达到了动态平衡。（3）三碳化合物(或C3)   五碳化合物(或C5)   葡萄糖

Ⅱ（1）带状叶绿体，大而明显，可指示氧气释放的部位

（2）没有空气的黑暗

（3）好氧细菌积聚在叶绿体被光束照射的部位

（4）分布在叶绿体所有受光部位的周围

（5）氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所

【解析】

试题分析：Ⅰ（1）用18O标记的水浇灌某盆栽植物，植物光合作用，光反应中水光解产生O2，O2中的氧来自水，所以O2中含18O，植物体吸收的水分绝大部分通过蒸腾作用变成水蒸气，从气孔扩散到空气中，所以空气中的水中也有18O，另外在有氧呼吸第二步中水作为原料参与反应，最后形成的CO2中的氧有一部分来自于水，所以CO2中也有18O。

（2）磷酸是合成ATP的原料，所以用32P标记的磷酸培养细胞，在ATP中就会出现放射性标记，ATP在体内的含量并不很多，一旦消耗能迅速合成，产生和消耗维持动态平衡。

（3）通入1%和2%的14CO2时，14CO2和五碳化合物生成三碳化合物，三碳化合物在光反应提供的ATP和还原氢的作用下经过一系列复杂的化学反应最后生成葡萄糖等有机物及五碳化合物，所以是a三碳化合物，b是五碳化合物，c是葡萄糖；第10分钟时供给0.003％的14CO2，14CO2供应不足，五碳化合物积累增大，三碳化合物生成减少，另一方面还要消耗，所以三碳化合物含量下降，而葡萄糖的生产量也由于缺乏三碳化合物而反应减慢，含量不再继续增加。

Ⅱ（1）水绵含有带状叶绿体，大而明显，可指示氧气释放的部位。

（2）该实验的自变量是光照的有无，因变量是好氧细菌的分布，为避免外界干扰，将临时装片放在没有空气的黑暗环境中。

（3）极细的光束照射到水绵，水绵叶绿体进行光合作用释放氧气，所以好氧细菌积聚在叶绿体被光束照射的部位。

（4）临时装片完全曝光，水绵叶绿体进行光合作用释放氧气，所以好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。

（5）该实验证明了氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。

考点：考查光合作用以及恩格尔曼的实验。