Question

光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。很多学者为探索其实质做出了重要贡献。依据材料回答下列问题。

材料一：1937年，植物生理学家希尔发现，将叶绿体分离后置于含有一定浓度蔗糖溶液的试管中，制备成叶绿体悬浮液，若在试管中加人适当的“电子受体”，给予叶绿体定强度的光照，在没有CO₂时就能放出O₂，同时电子受体被还原。希尔反应式是：H₂O +氧化态电子受体→还原态电子受体+ 1/2O₂。

材料二：20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。具体操作是：在一个密闭容器中，将小球藻放人¹⁴C标记的碳酸氢盐溶液(碳酸氢盐在水中会处于分解成CO₂的动态平衡状态) ，给予充足的光照，每隔一定时间取样、分离、鉴定光合产物。实验结果：若光照30s后检测产物，检测到了多种带¹⁴C标记的化合物(C₃、C₄、C₅ 、C₆、C₇等) ；若将光照时间逐渐缩短至几分之一秒，90%的放射性出现在一种三碳化合物(C₃)中；在5s的光照后，同时检测到了含有放射性的五碳化合物(C₅)和六碳糖(C₆)。

（1）希尔反应模拟了叶绿体光合作用过程中_________阶段的部分变化。正常情况下，光合作用过程该阶段的电子受体被还原成了_________ (填物质名称)，希尔实验中配制叶绿体悬液时，加入一定浓度的蔗糖溶液的目的是_________ 。

（2）卡尔文根据_________ 推测出了CO₂中的碳转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。其发生的场所是_________。

（3）卡尔文和同事对这种三碳化合物(C₃)分子进行分析发现，形成的C₃中只有一个碳有放射性，另外两个碳则没有。最可能的原因是__________________________ 。

Answer

光反应 [H]或 NADPH或还原态氢 形成等渗溶液，维持叶绿体正常形态和功能 被14C标记的化合物出现时间的先后 叶绿体基质 C3不是由3个CO2聚合而成的，而是由CO2与体内某种化合物结合而成的

【解析】

光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成；光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。

（1）希尔反应模拟了叶绿体光合作用过程中光反应阶段水的光解，该阶段中电子受体为NADP+，接受氢后变成了[H]或 NADPH或还原态氢，希尔实验中配制叶绿体悬浮液时加入一定浓度的蔗糖溶液的目的是形成等渗溶液，维持叶绿体正常形态和功能。

（2）卡尔文根据被14C标记的化合物出现时间的先后，推测出了光合作用暗反应阶段CO2中C的转化途径；卡尔文循环属于光合作用的暗反应，其发生的场所是叶绿体基质。

（3）形成的C3中只有一个碳有放射性，另外两个碳则没有，这说明C3不是由3个CO2聚合而成的，而是由CO2与体内某种化合物结合而成的。