Question

卡尔文给小球藻悬浮液中通入¹⁴CO₂，光照不同的时间（从1秒到数分钟）后杀死小球藻，提取产物并分析。实验发现，在RuBP羧化酶的作用下，一分子的¹⁴CO₂首先结合一分子的C₅（核酮糖二磷酸RuBP），生成一分子不稳定的C₆，随后这一分子的C₆分解生成两分子C₃（3–磷酸甘油酸），之后3–磷酸甘油酸在NADPH、ATP以及酶的作用下，形成三碳糖，经过一系列复杂的生化反应，一个碳原子将会被用于合成葡萄糖而离开循环，剩下的五个碳原子经一系列变化，再生成一个C₅，循环重新开始。循环运行六次，生成一分子的葡萄糖。这一过程被称为卡尔文循环，结合材料回答下列问题：

（1）卡尔文实验的研究目的是__________。该实验的自变量是___________，因变量是_____。

（2）在光合作用开始后，二氧化碳可快速转化为许多种类的化合物。若要探究¹⁴CO₂转化成的第一个产物是否为C₆，可对植物进行极短时间的光照，并检测叶绿体中__________。

（3）暗反应阶段发生的能量转化过程是__________。夏季晴天中午时分，由于气孔关闭，___________供应不足，某些植物叶片的光合速率会明显降低。

Answer

探究光合作用中CO2中的碳转化成有机物中的碳的转移途径 在光照条件下通入CO2后的时间 叶绿体中含有14C的化合物出现的顺序 是否除CO2外只有C6具有放射性 ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 CO2

【解析】

CO2是光合作用暗反应的原料，用于合成暗反应过程中的有机物。卡尔文给小球藻悬浮液中通入14CO2，光照不同的时间（从1秒到数分钟）后杀死小球藻，提取产物并分析。说明本实验研究的是CO2中的碳转化成有机物中的碳的转移途径。

（1）根据上述分析可知，卡尔文实验的研究目的是探究光合作用中CO2中的碳转化成有机物中的碳的转移途径。由于暗反应过程中有机物的形成是按照一定顺序逐步转化形成的，所以控制光照条件下通入CO2后的时间，可检测出暗反应形成有机物的先后顺序。即该实验的自变量是在光照条件下通入CO2后的时间，因变量是叶绿体中含有14C的化合物出现的顺序。

（2）若14CO2转化成的第一个产物是C6，则对植物进行极短时间的光照时，叶绿体中除CO2外只有C6具有放射性，若14CO2转化成的第一个产物不是C6，则叶绿体中检测到放射性的C6时还会同时检测到具有放射性的其他有机物，所以要探究14CO2转化成的第一个产物是否为C6，可对植物进行极短时间的光照，并检测叶绿体中是否除CO2外只有C6具有放射性。

（3）暗反应阶段发生的能量转化过程是ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能。气孔是CO2进入细胞的通道，夏季晴天中午时分，由于气孔关闭，CO2供应不足，使暗反应的速率减慢，导致光合速率会明显降低。