Question

请回答下列关于光合作用过程的探究历程的问题：

（1）美国科学家阿农等在给离体叶绿体照光时发现，当向离体叶绿体培养体系中供给无机磷、ADP和NADP⁺时，叶绿体中就会有ATP和NADPH产生；如果直接给体系提供ATP和NADPH，即使在黑暗条件下，叶绿体中也可以合成一定量的糖。请根据所学知识解释此现象：______________________。

（2）卡尔文将小球藻装在密闭容器中，通过控制CO₂和光照的有无进行实验。

①光下：向密闭容器中通入¹⁴CO₂，当反应进行到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。透说明CO₂中C的转移路径是___________(以→的形式表示)。这种追踪¹⁴C的研究方法为________________________________________。

②卡尔文利用改变实验条件监测物质变化的方法来研究固定CO₂的物质。他发现，在光照和CO₂充足的情况下，C₃和C₅的量很快达到饱和并保持稳定，此时如果__________________________，则C₅积累，C₃的量急速降低；但当________________________时，C₃积累，同时C₅的量急速降低。由此得出的结论是________________________________。

Answer

光照产生的ATP和NADPH为暗反应提供了物质和能量，即使没有光，暗反应也能发生 同位素标记法 只停止CO2的供应 只停止光照 固定CO2的物质是C5

【解析】

本题主要考查光合作用，该题目主要考查学生从题目材料中获取信息的能力，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。

(1)根据题目给出的已知信息，光照条件下，给予无机磷、ADP和NADP+时，叶绿体中就会有ATP和NADPH产生，黑暗条件下，直接给体系提供ATP和NADPH，叶绿体中也可以合成一定量的糖，同理可推光照可以产生ATP和NADPH，因而光照产生的ATP和NADPH为暗反应提供了物质和能量，即使没有光，暗反应也能发生。

(2) 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CO2 到C3再到C5和C6。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，这种追踪14C的研究方法为称之为同位素标记法或者同位素示踪法。

②根据光合作用暗反应的物质变化来看，其可分为两部分，一是二氧化碳的固定：CO2+C5化合物→2C3化合物；二是C3的还原：2C3化合物+4NADPH+ATP→（CH2O）+ C5化合物+H2O；再根据题干信息中的C5积累，C3的量急速降低结果可推知其原因，说明短时间内二氧化碳的固定不能进行，但是C3的还原再在继续，说明改变的条件是停止CO2供应；同理可知，C3积累，同时C5的量急速降低，说明短时间内二氧化碳的固定在继续，但是C3的还原不能进行，说明改变的条件是停止光照。由于题目中“卡尔文利用改变实验条件监测物质变化的方法来研究固定CO2的物质”因而可得出的结论是：C5参与CO2的固定。