Question

阅读下列与光合作用有关的材料，并回答相关问题：

材料1：美国科学家鲁宾和卡门把小球藻分成2组，研究光合作用释放的气体，实验结果见下表：

组号	物质	气体
Ⅰ	H2O和C^18O2	O2
Ⅱ	H2^18O和CO2	^18O2

材料2：景天科植物有一种很特殊的CO₂同化方式：夜间气孔开放，吸收的CO₂生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放出CO₂用于光合作用。

材料3：在甘蔗、玉米等植物的叶肉细胞中，叶绿体固定CO₂的最初产物是含4个碳的草酰乙酸，然后转化为苹果酸进入维管束鞘细胞的叶绿体中释放CO₂(简称C₄途径)，再进行卡尔文循环(C₃途径)。C₄途径起到CO₂泵的作用，提高了C₄植物利用CO₂的能力。

(1)材料1~3，研究元素去向都用到的技术方法是___________。

(2)材料1的实验结果表明___________。若¹⁸O₂进入线粒体一段时间后，线粒体内含¹⁸O的化合物有___________。

(3)材料2，景天科植物夜晩能吸收CO₂，却不能合成葡萄糖的原因是___________。气孔开闭的特点与其生活环境相适应，推测景天科植物的原始生活环境条件可能是___________。

(4)材料3，C₄植物首先将CO₂固定形成___________。然后释放CO₂。在炎热干旱的夏季，C₄植物的优势表现为___________。

Answer

同位素标记（示踪）法 光合作用释放的氧气中的氧来自水 水、二氧化碳、丙酮酸 没有光照，不能进行光反应，无法为暗反应提供ATP、[H] 炎热干旱 草酰乙酸 C4植物利用CO2的能力强、光合效率高

【解析】

分析材料1，根据表格分析，两组实验分别标记的是二氧化碳和水，产生的分别是O2和18O2，说明光合作用产生的氧气中氧全部来自于水；分析材料2，景天科植物夜间气孔开放，吸收并固定二氧化碳生成苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，不能直接固定大气中的二氧化碳，则液泡中的苹果酸释放二氧化碳由于光合作用；分析材料3，正常植物暗反应为C3途径，而甘蔗、玉米等植物的叶肉细胞中可以先进行C4途径再进行C3途径，即在低浓度二氧化碳的条件下，二氧化碳先固定为四碳化合物（草酰乙酸），再转化为苹果酸进入维管束鞘细胞的叶绿体中释放CO2用于C3途径。

（1）题干3个材料中，研究不同的元素的去向都利用了同位素标记法。

（2）根据以上分析已知，材料1的两组实验结果说明光合作用释放的氧气中的氧来自于水；若18O2进入线粒体一段时间后，该氧气先参与有氧呼吸第三阶段生成H218O，H218O参与有氧呼吸第二阶段生成C18O2，参与光合作用暗反应生成含有放射性的有机物，该有机物参与有氧呼吸第一阶段生成含有放射性的丙酮酸丙进入线粒体，因此一段时间后，线粒体内含18O的化合物有水、二氧化碳和丙酮酸。

（3）由于夜晚没有光照，不能进行光反应，无法为暗反应提供ATP、[H]，因此景天科植物夜晩能吸收CO2，却不能合成葡萄糖；景天科植物夜晚气孔开放，而白天气孔关闭，说明其可能生活在炎热干旱的环境中。

（4）根据以上分析可知，C4植物首先将CO2固定形成四碳化合物（草酰乙酸），然后释放CO2。在炎热干旱的夏季，C4植物利用CO2的能力强、光合效率高。