卡爾文實驗裝置

『壹』 如何簡單的從表面區分C3植物和C4植物

C3類植物 二戰之後,美國加州大學貝克利分校的馬爾文·卡爾文與他的同事們研究一種名叫Chlorella的藻,以確定植物在光合作用中如何固定CO2.此時C14示蹤技術和雙向紙層析法技術都已經成熟,卡爾文正好在實驗中用上此兩種技術. 他們將培養出來的藻放置在含有未標記CO2的密閉容器中,然後將C14標記的CO2注入容器,培養相當短的時間之後,將藻浸入熱的乙醇中殺死細胞,使細胞中的酶變性而失效.接著他們提取到溶液里的分子.然後將提取物應用雙向紙層析法分離各種化合物,再通過放射自顯影分析放射性上面的斑點,並與已知化學成份進行比較. 卡爾文在實驗中發現,標記有C14的CO2很快就能轉變成有機物.在幾秒鍾之內,層析紙上就出現放射性的斑點,經與一直化學物比較,斑點中的化學成份是三磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA),是糖酵解的中間體.這第一個被提取到的產物是一個三碳分子, 所以將這種CO2固定途徑稱為C3途徑,將通過這種途徑固定CO2的植物稱為C3植物.後來研究還發現, CO2固定的C3途徑是一個循環過程,人們稱之為C3循環.這一循環又稱卡爾文循環. C3類植物,如米和麥,二氧化碳經氣孔即如葉片後,直接進入葉肉進行卡爾文循環.而C3植物的維管束鞘細胞很小,不含或含很少葉綠體,卡爾文循環不在這里發生. [編輯] 卡爾文循環 卡爾文循環（Calvin Cycle）是光合作用的暗反應的一部分.反應場所為葉綠體內的基質.循環可分為三個階段: 羧化、還原和二磷酸核酮糖的再生.大部分植物會將吸收到的一分子二氧化碳通過一種叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一個五碳糖分子1,5-二磷酸核酮糖（RuBP）的第二位碳原子上.此過程稱為二氧化碳的固定.這一步反應的意義是,把原本並不活潑的二氧化碳分子活化,使之隨後能被還原.但這種六碳化合物極不穩定,會立刻分解為兩分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸.後者被在光反應中生成的NADPH+H還原,此過程需要消耗ATP.產物是3-磷酸丙糖.後來經過一系列復雜的生化反應,一個碳原子將會被用於合成葡萄糖而離開循環.剩下的五個碳原子經一些列變化,最後在生成一個1,5-二磷酸核酮糖,循環重新開始.循環運行六次,生成一分子的葡萄糖. [編輯] C4類植物 在20世紀60年代,澳大利亞科學家哈奇和斯萊克發現玉米、甘蔗等熱帶綠色植物,除了和其他綠色植物一樣具有卡爾文循環外,CO2首先通過一條特別的途徑被固定.這條途徑也被稱為哈奇-斯萊克途徑. C4植物主要是那些生活在乾旱熱帶地區的植物.在這種環境中,植物若長時間開放氣孔吸收二氧化碳,會導致水分通過蒸騰作用過快的流失.所以,植物只能短時間開放氣孔,二氧化碳的攝入量必然少.植物必須利用這少量的二氧化碳進行光合作用,合成自身生長所需的物質. 在C4植物葉片維管束的周圍,有維管束鞘圍繞,這些維管束鞘案由葉綠體,但裡面並無基粒或發育不良.在這里,主要進行卡爾文循環. 其葉肉細胞中,含有獨特的酶,即磷酸烯醇式丙酮酸碳氧化酶,使得二氧化碳先被一種三碳化合物--磷酸烯醇式丙酮酸同化,形成四碳化合物草醯乙酸,這也是該暗反應類型名稱的由來.這草醯乙酸在轉變為蘋果酸鹽後,進入維管束鞘,就會分解釋放二氧化碳和一分子丙酮酸.二氧化碳進入卡爾文循環,後同C3進程.而丙酮酸則會被再次合成磷酸烯醇式丙酮酸,此過程消耗ATP. 該類型的優點是,二氧化碳固定效率比C3高很多,有利於植物在乾旱環境生長.C3植物行光合作用所得的澱粉會貯存在葉肉細胞中,因為這是卡爾文循環的場所,而維管束鞘細胞則不含葉綠體.而C4植物的澱粉將會貯存於維管束鞘細胞內,因為C4植物的卡爾文循環是在此發生的. [編輯] 詳細請見 C4類植物 [編輯] 景天酸代謝植物 景天酸代謝(crassulacean acid metabolism, CAM)： 如果說C4植物是空間上錯開二氧化碳的固定和卡爾文循環的話,那景天酸循環就是時間上錯開這兩者.行使這一途徑的植物,是那些有著膨大肉質葉子的植物,如鳳梨.這些植物晚上開放氣孔,吸收二氧化碳,同樣經哈奇-斯萊克途徑將CO2固定.早上的時候氣孔關閉,避免水分流失過快.同時在葉肉細胞中開爾文循環開始.這些植物二氧化碳的固定效率也很高. 詳細請見:景天酸代謝植物 意義：二氧化碳的固定,使得原本化學性質不活潑的二氧化碳,化學活性增加,以利於被還原,最後合成葡萄糖. [編輯] 藻類和細菌的光合作用 真核藻類,如紅藻、綠藻、褐藻等,和植物一樣具有葉綠體,也能夠進行產氧光合作用.光被葉綠素吸收,而很多藻類的葉綠體中還具有其它不同的色素,賦予了它們不同的顏色. 進行光合作用的細菌不具有葉綠體,而直接由細胞本身進行.屬於原核生物的藍藻（或者稱「藍細菌」）同樣含有葉綠素,和葉綠體一樣進行產氧光合作用.事實上,目前普遍認為葉綠體是由藍藻進化而來的.其它光合細菌具有多種多樣的色素,稱作細菌葉綠素或菌綠素,但不氧化水生成氧氣,而以其它物質（如硫化氫、硫或氫氣）作為電子供體.不產氧光合細菌包括紫硫細菌、紫非硫細菌、綠硫細菌、綠非硫細菌和太陽桿菌等. [編輯] 研究意義 研究光合作用,對農業生產,環保等領域起著基礎指導的作用.知道光反應暗反應的影響因素,可以趨利避害,如建造溫室,加快空氣流通,以使農作物增產.人們又了解到二磷酸核酮糖羧化酶的兩面性,即既催化光合作用,又會推動光呼吸,正在嘗試對其進行改造,減少後者,避免有機物和能量的消耗,提高農作物的產量. 當了解到光合作用與植物呼吸的關系後,人們就可以更好的布置家居植物擺設.比如晚上就不應把植物放到室內,以避免因植物呼吸而引起室內氧氣濃度降低.

『貳』 1951年，卡爾文因發現光合作用合成己糖（葡萄糖）反應中CO2的固定途徑獲得諾貝爾獎．卡爾文將14CO2注入小

A、不同時間的¹⁴C的去向，為本實驗的自變數，A錯誤；
B、t₁時，①中的3個碳原子不一定都具有放射性，B錯誤；
C、由表格數據可知：¹⁴C的轉移途徑為：¹⁴CO₂→①→②→③→④⑤→⑥，C錯誤；
D、只做光照時間為t₅的實驗，不能確定出放射性化合物出現的先後順，只能確定出放射性化合物，D錯誤．
故選：C．

『叄』 卡文迪許扭秤實驗怎麼排除其他引力干擾

：卡文迪什測試（也稱為卡文迪什扭秤實驗），亨利·卡文迪什在1797年-1798年是第一個在實驗室中測量兩個物體之間的萬有引力實驗完成，並准確地計算萬有引力常數和地球質量。由地球的密度得到別人通過他的實驗結果。
1797卡文迪什完成精確測量地球的密度。他使用的設備是設計的約翰·米切爾，但米切爾本人去世後不久，被轉發到左沃拉斯頓，卡文迪什的設備。該裝置是由兩個重達350磅的鉛球和扭秤系統。為了消除空氣湍流，卡文迪什裝置安裝在不通風的房間內，在戶外望遠鏡觀察的扭矩變化。之後，他為英國皇家學會提交了一份報告，現在看來仍然地球的密度更准確的值。

人們為了紀念這位偉大的科學家，專門為他建立了紀念碑。後來，他的子孫親戚第八德文郡公爵SC卡爾文卡文迪什大學建於1871年的劍橋大學實驗室捐出自己的合法財產。

卡文迪什在1753年後定居在倫敦自己買書及實驗室儀器實驗室扭秤實驗運行。

『肆』 研究光合作用的卡爾文等人進行了以下實驗：

D.
A項中光反應實在葉綠體類囊體膜上且反應是水的光解，放射性物質不會出現
B、C 項CO2參與暗反應中CO2的固定產生C3化合物同時又有C3化合物的還原產生C5化合物和葡萄糖，所以無論光照強還是弱，在C3化合物、C5化合物、葡萄糖中均有放射性物質
D項由BC項的解釋可得出

『伍』 卡爾文等人在小球藻培養液中通入14CO2,再給予不同的光照時間後,從小球藻中提取並分析放射

三碳化合物和五碳化合物是一個動態平衡系統,總量有限而且相對穩定,不會越來越多.CO2參與光合作用後會合成糖類,經過代謝又會形成脂類等多種有機物,所以種類會越來越多.同理,類囊膜上的放色性物質也是生成和轉移兩條路線並且保持動態平衡,沒道理說主要分布在類囊膜上的,因為畢竟要合成糖類和轉移代謝啊

『陸』 1946年美國科學家卡爾文等進行了探究光合作用過程的下...

【答案】（1）C3（或答：「三碳化合物」）；C3（或答：「三碳化合物」）
（2）[H]（或答：「NADPH」）；ATP；C3（或答：「三碳化合物」）；二氧化碳
（3）暗；葉綠體基質
【答案解析】試題分析：
（1）在暗反應階段，二氧化碳首先與五碳化合物結合生成三碳化合物，三碳化合物被還原生成葡萄糖和五碳化合物，故5s後含有14C的光合作用產物是三碳化合物、五碳化合物和葡萄糖；若0.5s後，找到的含有14C的光合作用產物主要是三碳化合物。
（2）由於光反應階段能為暗反應階段提供[H]和ATP，若把燈關掉，[H]和ATP的供應停止，導致C3的還原停止，C3濃度急速升高；當光照下突然停止CO2的供應，CO2的固定停止，但三碳化合物的還原仍能進行，會造成C5的積累。
（3）卡爾文研究的14C轉移過程屬於光合作用的暗反應階段，其場所是葉綠體基質中。
考點：本題考查光合作用的有關知識，意在考查考生識記能力和理解所學知識的要點，把握知識間的內在聯系的能力。

『柒』 在適宜的條件下，測定光照強度對植物光合速率的影響．圖甲表示實驗裝置；圖乙表示在一定條件下測得的該植

（1）G點光照強度為0，只進行呼吸作用，測定呼吸速率應在黑暗條件下，利用NaOH吸收二氧化碳，裝置中體積的減少可以表示呼吸作用氧氣的消耗．
（2）H點表示光合作用強度小於呼吸作用強度，此時產生ATP的場所有葉綠體、線粒體和細胞質基質．F點之後，光照強度不是影響因素，此時主要受溫度、二氧化碳濃度等影響．
（3）丙圖表示光合作用，暗反應場所是葉綠體基質，所以Ⅰ是葉綠體基質，由圖可知：c為三碳糖，d是蔗糖，經過三個循環可形成一個三碳糖．
（4）圖中b表示三碳化合物，突然停止光照導致光反應產生的[H]和ATP少，這將抑制三碳化合物還原，這將導致三碳化合物增多．
（5）曲線中橫軸為光照強度，縱軸為二氧化碳總吸收量，該量表示總光合作用量=凈光合作用量+呼吸作用量．由於乙圖縱軸利用氧氣釋放量比較，氧氣的總釋放量為在光補償點為6，飽和點為18，因此可求出對應二氧化碳分別=6×44÷32=8.25和=6×44÷32=24.75．因此光照強度為0時，即G點對應0；E點對應6.25，F點對應24.75即可．
故答案為：
（1）NaOH
（2）細胞溶膠、線粒體、葉綠體 CO₂濃度、溫度、酶的數量等（合理的影響因素即給分）
（3）葉綠體基質蔗糖3
（4）D
（5）見圖8.2524.75

『捌』 卡爾文實驗證明了什麼

該實驗用來確定植物在光合作用中如何固定CO2的,證明力C3途徑的存在.

『玖』 碳三植物的卡爾文在實驗中發現

標記有C14的CO2很快就能轉變成有機物。在幾秒鍾之內,層析紙上就出現放射性的斑點,經與已知化學物比較,斑點中的化學成份是三磷酸甘油酸（3-phosphoglycerate，PGA），是糖酵解的中間體。這第一個被提取到的產物是一個三碳分子，所以將這種CO2固定途徑稱為C3途徑，將通過這種途徑固定CO2的植物稱為C3植物。後來研究還發現，CO2固定的C3途徑是一個循環過程，人們稱之為C3循環。這一循環又稱卡爾文循環。
C3類植物，如稻和麥，二氧化碳經氣孔進入葉片後，直接進入葉肉進行卡爾文循環。而C3植物的維管束鞘細胞很小，不含或含很少葉綠體，卡爾文循環不在這里發生。

『拾』 （2012門頭溝區一模）閱讀分析下列材料，回答有關植物代謝的問題．Ⅰ．20世紀50年代，卡爾文及其同事在

Ⅰ（1）實驗材料小球藻屬於真核生物
（2）乙醇能使蛋白質變性，用乙醇處理細胞，會使酶變性失活，從而殺死細胞，細胞內的提取物在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙條上的擴散速度不同，可把細胞內化合物分離開來
（3）卡爾文等向密閉容器中通入¹⁴CO₂，當反應進行到5s時，¹⁴C出現在一種五碳化合物（C₅）和一種六碳糖（C₆）中，將反應時間縮短到0.5s時，¹⁴C出現在一種三碳化合物（C₃）中．上述實驗中卡爾文等是通過控制反應時間來探究CO₂中碳原子轉移路徑的，採用了同位素示蹤法
（4）把燈關掉，沒有光照，光反應不能進行，無ATP和【H】產生，從而影響C₃的還原，而CO₂的固定仍然進行，所以C₃的濃度急速升高，C₅的濃度急速降低．若光照不變，突然中斷CO₂的供應，光反應產生ATP和【H】不變，C₃的還原不變，而CO₂的固定因缺少原料不能進行，會使C₅的量積聚起來，C₃消失．
Ⅱ（1）蘆薈進行光合作用時，夜間氣孔開放，吸收CO₂轉化成某有機酸儲存在液泡中；白天氣孔關閉，液泡中的某有機酸經脫羧作用釋放CO₂參與光合作用，推測其生活的環境最可能是炎熱乾旱；影響光合作用的環境因素是溫度、光照強度等，和呼吸作用的海景因素是溫度、氧氣等，若白天在某時刻忽然發現蘆薈植物細胞中葡萄糖含量增加，說明其凈光合作用增強，可能是由於溫度更接近光合作用最適溫度或光照增加造成的
（2）植物細胞在進行光合作用的同時，也進行呼吸作用，光影響光合作用，但不影響呼吸作用，溫室大棚中的蘆薈在24：00～4：00時也有ATP的合成，原因是通過細胞呼吸（呼吸作用）合成．此過程中ATP產生的場所是細胞質基質和線粒體；影響蘆薈ATP合成的主要因素是溫度、氧氣濃度；ATP的作用是用於植物各種生命活動．
（3）植物組織培養技術的原理是細胞的全能性，細胞分化的根本原因是基因的選擇性表達．
（4）利用PCR技術可以擴增目的基因，其原理與細胞內DNA復制類似，屬於半保留復制，從理論上推測，第四輪循環產物中含有引物A的DNA片段所佔的比例為
15/16，在第三輪循環產物中開始出現兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段．

故答案應為：
Ⅰ．（1）真核
（2）酶；溶解度
（3）反應時間；同位素示蹤法
（4）C₃；C₅；CO₂
Ⅱ．（1）炎熱乾旱；溫度更接近光合作用的最適溫度或光照增加
（2）通過細胞呼吸（呼吸作用）合成；細胞質基質和線粒體；溫度、氧氣濃度；用於植物各種生命活動
（3）全能性；基因的選擇性表達
（4）①15/16②三