Question

【題目】小球藻是一種單細(xì)胞的綠藻，它是生物實(shí)驗(yàn)室中一種重要的實(shí)驗(yàn)植物。美國(guó)科學(xué)家卡爾文等用小球藻作實(shí)驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)了有關(guān)植物光合作用的“卡爾文循環(huán)”，卡爾文因此獲得了 1961 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。如圖為卡爾文循環(huán)反應(yīng)示意圖�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

（1）卡爾文循環(huán)的反應(yīng)場(chǎng)所為____________________________。由圖可知，卡爾文循環(huán)可分為三個(gè)階段：CO2 的攝取期（羧化階段）、碳還原期和 RuBP 再生期，結(jié)合所學(xué)的知識(shí)分析，其中屬于暗反應(yīng)中 CO2 的固定階段的是圖中的 CO2 的攝取期，這一步反應(yīng)的意義是把原本并不活潑的____________分子活化；屬于暗反應(yīng)中 C3 的還原階段的是圖中的__________________，該階段所需的 ATP 和 NADPH 來(lái)自____________________________，6 分子 CO2 經(jīng)過(guò)一次循環(huán)后最終可得到______________分子葡萄糖。

（2）實(shí)驗(yàn)人員用小球藻、綠色植物作實(shí)驗(yàn)材料，以甲、乙裝置來(lái)研究光合作用速率（以 CO2 吸收速率表示）與 NaHCO3 溶液濃度之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖丙、丁所示�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

①丙圖為甲裝置中小球藻的 CO2 吸收速率曲線，c 點(diǎn)以后 CO2 吸收速率下降的最可能原因是________________________。

②丁圖為乙裝置中綠色植物的 CO2 吸收速率曲線，B點(diǎn)以后限制 CO2 吸收速率的主要外界因素是______________。若乙裝置中的 NaHCO3 溶液的量一定，則隨著測(cè)試時(shí) 間 的 延 長(zhǎng) ， 綠色植物的光合速率逐漸下降，原 因 是 密 閉 的 鐘 罩 中______________________，此時(shí)，葉綠體中的_____（填“C3”或“C5”）含量下降。

Answer 1

【答案】葉綠體基質(zhì) 二氧化碳 碳還原期和RuBP再生期 光反應(yīng) 1 NaHCO3溶液濃度升高會(huì)導(dǎo)致小球藻失水，影響其代謝水平，從而影響光合作用速率 溫度、光照強(qiáng)度等 CO 2濃度逐漸降低 C3

【解析】

卡爾文循環(huán)是光合作用中碳反應(yīng)的一部分，反應(yīng)場(chǎng)所為葉綠體內(nèi)的基質(zhì)。循環(huán)可分為三個(gè)階段：羧化、還原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物會(huì)將吸收到的一分子二氧化碳通過(guò)一種叫1，5-二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一個(gè)五碳糖分子1，5-二磷酸核酮糖（RuBP）的第二位碳原子上，此過(guò)程稱為二氧化碳的固定，這一步反應(yīng)的意義是，把原本并不活潑的二氧化碳分子活化，使之隨后能被還原，但這種六碳化合物極不穩(wěn)定，會(huì)立刻分解為兩分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。后者在光反應(yīng)中生成的NADPH+H還原，此過(guò)程需要消耗ATP，產(chǎn)物是3-磷酸丙糖。后來(lái)經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)，一個(gè)碳原子將會(huì)被用于合成葡萄糖而離開循環(huán)。剩下的五個(gè)碳原子經(jīng)一系列變化，最后再生成一個(gè)1，5-二磷酸核酮糖，循環(huán)重新開始，循環(huán)運(yùn)行六次，生成一分子的葡萄糖。

（1）卡爾文循環(huán)研究的是CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑，因此屬于光合作用的暗反應(yīng)階段，場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)。分析題圖可知，CO2的固定階段對(duì)應(yīng)的是圖中的CO2的攝取期，這一步反應(yīng)的意義是把原本并不活潑的CO2分子活化；屬于暗反應(yīng)中C3的還原階段的是圖中的碳還原期和RuBP再生期，該階段所需的ATP和NADPH來(lái)自光反應(yīng)，6分子CO2經(jīng)過(guò)一次循環(huán)后最終可得到1分子葡萄糖。

（2）①c點(diǎn)以后隨NaHCO3溶液濃度升高，光合作用吸收的CO2速率反而下降，最可能的原因是高濃度的NaHCO3溶液會(huì)導(dǎo)致小球藻失水，影響其代謝水平，從而影響光合作用速率。

②B點(diǎn)的確切含義是植物光合作用速率達(dá)到最大時(shí)的最小CO2濃度，這一點(diǎn)以后，影響因素還有其他因素，如溫度、光照強(qiáng)度等。若乙裝置中的NaHCO3溶液的量一定，隨著測(cè)試時(shí)間的延長(zhǎng)，綠色植物光合速率逐漸下降，原因是密閉的鐘罩中CO2濃度逐漸降低，此時(shí)由于C3的生成量減少，而光照強(qiáng)度不變，即C3的消耗量不變，故葉綠體中C3的含量下降。