Question

12．科學(xué)家們做過許多實驗，經(jīng)歷了一個多世紀(jì)的漫長過程，才逐漸發(fā)現(xiàn)光合作用的場所、條件、原料和產(chǎn)物．結(jié)合所學(xué)知識，回答下列問題：
（1）1864年，德國植物學(xué)家薩克斯通過實驗證明了光合作用的產(chǎn)物除氧氣外還有淀粉．
（2）1880年，美國科學(xué)家恩格爾曼把載有水綿和好氧細(xì)菌的裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，然后先后用極細(xì)光束和露光處理，實驗證明了氧氣是由葉綠體釋放的，葉綠體是光合作用的場所．之后，他用透過三棱鏡的光照射水綿和好氧細(xì)菌的裝片，依據(jù)實驗結(jié)果，得到的實驗結(jié)論是葉綠體主要吸收紅光和藍(lán)紫光用于光合作用，放出氧氣．
（3）1941年，美國科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法證明了光合作用釋放的氧氣來自水，美國科學(xué)家卡爾文也采用了此技術(shù)，探明了CO₂中的碳在光合作用中的轉(zhuǎn)移途徑為CO₂→C₃→（CH₂O）．
（4）后來，科學(xué)家研究不同光照強(qiáng)度對光合作用的影響，將實驗結(jié)果繪制成如圖所示曲線，圖中S₁、S₂、S₃的面積大小表示有關(guān)生理過程產(chǎn)生或消耗物質(zhì)的量，圖中E點時產(chǎn)生ATP的場所是線粒體、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)．可用S₂+S₃表示光合作用產(chǎn)生有機(jī)物的量，用S₂-S₁表示該段積累的有機(jī)物量，（用S₁、S₂、S₃表示）．

Answer 1

分析 光合作用的發(fā)現(xiàn)：
（1）1648比利時，范•海爾蒙特：植物生長所需要的養(yǎng)料主要來自于水，而不是土壤．
（2）1771英國，普利斯特萊：植物可以更新空氣．
（3）1779荷蘭，揚(yáng)•英根豪斯：植物只有綠葉才能更新空氣；并且需要陽光才能更新空氣．
（4）1864德國，薩克斯：葉片在光下能產(chǎn)生淀粉．
（5）1880美國，恩吉（格）爾曼：光合光合作用的場所在葉綠體．
（6）1940美國，魯賓和卡門（用放射性同位素標(biāo)記法）：光合作用釋放的氧全部來自參加反應(yīng)的水．（糖類中的氫也來自水）．
（7）1948美國，梅爾文•卡爾文（用放射性同位素標(biāo)記法）：用¹⁴C標(biāo)記的CO₂追蹤了光合作用過程中碳元素的行蹤，進(jìn)一步了解到光合作用中復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)．

解答 解：（1）1864德國，薩克斯通過實驗證明光合作用的產(chǎn)物除了氧氣外還有淀粉．
（2）恩吉爾曼把載有水綿和好氧性細(xì)菌的臨時裝片放在無空氣的黑暗環(huán)境里，用極細(xì)的光束照射水綿．顯微觀察發(fā)現(xiàn)，好氧性細(xì)菌只集中在葉綠體被光束照射到的部位附近；發(fā)現(xiàn)光合作用的場所是葉綠體；如將上述裝片完全暴光，則好氧性細(xì)菌集中在葉綠體所有受光部位周圍．實驗證明了氧氣是由葉綠體釋放的，葉綠體是光合作用的場所．之后，用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的好氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)光區(qū)域，得到的實驗結(jié)論是葉綠體主要吸收紅光和藍(lán)紫光用于光合作用，放出氧氣．
（3）魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法進(jìn)行實驗證明光合作用釋放的O₂來自水；卡爾文采用同位素標(biāo)記法探明了CO₂的固定過程中碳元素的轉(zhuǎn)移途徑：CO₂→C₃→（CH₂O）．
（4）分析圖：由O點開始，光合作用出現(xiàn)，并且隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，光合作用合成的有機(jī)物不斷增多；在E點時，光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物剛好等于呼吸作用消耗的有機(jī)物，因此圖中的S₁可表示E點之前的光合作用量，也可表示呼吸作用消耗-光合作用合成量；但是超過E點后，光合作用大于呼吸作用，因此S₂就可以表示E點之后的有機(jī)物積累量，圖中可以看出，S₂+S₃表示光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物總量，S₁+S₃表示呼吸作用消耗的有機(jī)物量，因此光合作用有機(jī)物凈積累量=光合作用總量-呼吸作用消耗=S₂+S₃-（S₁+S₃）=S₂-S₁．
圖中E點時，即進(jìn)行光合作用又進(jìn)行呼吸作用，有氧呼吸的三個階段以及光合作用的光反應(yīng)階段均能夠產(chǎn)生ATP，因此產(chǎn)生ATP的場所為線粒體、葉綠體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)．
故答案為：
（1）淀粉
（2）氧氣是由葉綠體釋放的，葉綠體是光合作用的場所  葉綠體主要吸收紅光和藍(lán)紫光用于光合作用，放出氧氣
（3）同位素標(biāo)記     CO₂→C₃→（CH₂O）
（4）線粒體、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)          S₂+S₃    S₂-S₁

點評 本題著重考查了光合作用的發(fā)現(xiàn)過程以及影響光合作用的環(huán)境因素等有關(guān)知識，要求考生能夠識記光合作用發(fā)現(xiàn)過程中經(jīng)典實驗的方法、步驟、結(jié)果等，具有一定的曲線分析能力，明確圖中各部分面積表示的生理意義．