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分）。

（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：__________________________________________（2分）。

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）如果用18O标记的水浇灌植物，置于光照下在植物体周围空气中，能够收集到含18O标记的物质有氧气，原因是光合作用进行水的光解H2O→ [H]+O2；水蒸气是因为蒸腾作用；有氧呼吸产生的二氧化碳中18O来自水。（2）把用32P标记的磷酸加入细胞培养液中，分离出的ATP的末端磷酸基带上了放射性标记，这是因为ADP与用32P标记的磷酸接受能量，发生反应，生成了ATP（ADP+Pi+能量→ATP），但ATP的含量变化不大，原因是ATP的产生与消耗达到了动态平衡。（3）光合作用使得葡萄糖等有机物含量持续增加，则c曲线表示葡萄糖；第5分钟时CO2浓度升高，影响CO2固定CO2＋C5→2C3，则C5不断消耗，C3不断生成，显示a曲线表示C3，b曲线表示C5。

Ⅱ．（1）恩格尔曼选择水绵为实验材料，该材料的优点是带状叶绿体，大而明显，可指示氧气释放的部位。（2）将水绵和好氧性细菌制作成临时装片，必须放在没有空气的黑暗环境中，为排除外界光合作用和空气中氧气的干扰。（3）用极细的光束照射到水绵的某部位，好氧细菌积聚在叶绿体被光束照射的部位。（4）如果临时装片完全暴露在光下，好氧细菌的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：光合作用和呼吸作用，CO2影响光合作用的物质变化，恩格尔曼的实验。