卡尔文实验装置

『壹』 如何简单的从表面区分C3植物和C4植物

C3类植物 二战之后,美国加州大学贝克利分校的马尔文·卡尔文与他的同事们研究一种名叫Chlorella的藻,以确定植物在光合作用中如何固定CO2.此时C14示踪技术和双向纸层析法技术都已经成熟,卡尔文正好在实验中用上此两种技术. 他们将培养出来的藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中,然后将C14标记的CO2注入容器,培养相当短的时间之后,将藻浸入热的乙醇中杀死细胞,使细胞中的酶变性而失效.接着他们提取到溶液里的分子.然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物,再通过放射自显影分析放射性上面的斑点,并与已知化学成份进行比较. 卡尔文在实验中发现,标记有C14的CO2很快就能转变成有机物.在几秒钟之内,层析纸上就出现放射性的斑点,经与一直化学物比较,斑点中的化学成份是三磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA),是糖酵解的中间体.这第一个被提取到的产物是一个三碳分子, 所以将这种CO2固定途径称为C3途径,将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物.后来研究还发现, CO2固定的C3途径是一个循环过程,人们称之为C3循环.这一循环又称卡尔文循环. C3类植物,如米和麦,二氧化碳经气孔即如叶片后,直接进入叶肉进行卡尔文循环.而C3植物的维管束鞘细胞很小,不含或含很少叶绿体,卡尔文循环不在这里发生. [编辑] 卡尔文循环 卡尔文循环（Calvin Cycle）是光合作用的暗反应的一部分.反应场所为叶绿体内的基质.循环可分为三个阶段: 羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生.大部分植物会将吸收到的一分子二氧化碳通过一种叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一个五碳糖分子1,5-二磷酸核酮糖（RuBP）的第二位碳原子上.此过程称为二氧化碳的固定.这一步反应的意义是,把原本并不活泼的二氧化碳分子活化,使之随后能被还原.但这种六碳化合物极不稳定,会立刻分解为两分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸.后者被在光反应中生成的NADPH+H还原,此过程需要消耗ATP.产物是3-磷酸丙糖.后来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些列变化,最后在生成一个1,5-二磷酸核酮糖,循环重新开始.循环运行六次,生成一分子的葡萄糖. [编辑] C4类植物 在20世纪60年代,澳大利亚科学家哈奇和斯莱克发现玉米、甘蔗等热带绿色植物,除了和其他绿色植物一样具有卡尔文循环外,CO2首先通过一条特别的途径被固定.这条途径也被称为哈奇-斯莱克途径. C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物.在这种环境中,植物若长时间开放气孔吸收二氧化碳,会导致水分通过蒸腾作用过快的流失.所以,植物只能短时间开放气孔,二氧化碳的摄入量必然少.植物必须利用这少量的二氧化碳进行光合作用,合成自身生长所需的物质. 在C4植物叶片维管束的周围,有维管束鞘围绕,这些维管束鞘案由叶绿体,但里面并无基粒或发育不良.在这里,主要进行卡尔文循环. 其叶肉细胞中,含有独特的酶,即磷酸烯醇式丙酮酸碳氧化酶,使得二氧化碳先被一种三碳化合物--磷酸烯醇式丙酮酸同化,形成四碳化合物草酰乙酸,这也是该暗反应类型名称的由来.这草酰乙酸在转变为苹果酸盐后,进入维管束鞘,就会分解释放二氧化碳和一分子丙酮酸.二氧化碳进入卡尔文循环,后同C3进程.而丙酮酸则会被再次合成磷酸烯醇式丙酮酸,此过程消耗ATP. 该类型的优点是,二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长.C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中,因为这是卡尔文循环的场所,而维管束鞘细胞则不含叶绿体.而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内,因为C4植物的卡尔文循环是在此发生的. [编辑] 详细请见 C4类植物 [编辑] 景天酸代谢植物 景天酸代谢(crassulacean acid metabolism, CAM)： 如果说C4植物是空间上错开二氧化碳的固定和卡尔文循环的话,那景天酸循环就是时间上错开这两者.行使这一途径的植物,是那些有着膨大肉质叶子的植物,如凤梨.这些植物晚上开放气孔,吸收二氧化碳,同样经哈奇-斯莱克途径将CO2固定.早上的时候气孔关闭,避免水分流失过快.同时在叶肉细胞中开尔文循环开始.这些植物二氧化碳的固定效率也很高. 详细请见:景天酸代谢植物 意义：二氧化碳的固定,使得原本化学性质不活泼的二氧化碳,化学活性增加,以利于被还原,最后合成葡萄糖. [编辑] 藻类和细菌的光合作用 真核藻类,如红藻、绿藻、褐藻等,和植物一样具有叶绿体,也能够进行产氧光合作用.光被叶绿素吸收,而很多藻类的叶绿体中还具有其它不同的色素,赋予了它们不同的颜色. 进行光合作用的细菌不具有叶绿体,而直接由细胞本身进行.属于原核生物的蓝藻（或者称“蓝细菌”）同样含有叶绿素,和叶绿体一样进行产氧光合作用.事实上,目前普遍认为叶绿体是由蓝藻进化而来的.其它光合细菌具有多种多样的色素,称作细菌叶绿素或菌绿素,但不氧化水生成氧气,而以其它物质（如硫化氢、硫或氢气）作为电子供体.不产氧光合细菌包括紫硫细菌、紫非硫细菌、绿硫细菌、绿非硫细菌和太阳杆菌等. [编辑] 研究意义 研究光合作用,对农业生产,环保等领域起着基础指导的作用.知道光反应暗反应的影响因素,可以趋利避害,如建造温室,加快空气流通,以使农作物增产.人们又了解到二磷酸核酮糖羧化酶的两面性,即既催化光合作用,又会推动光呼吸,正在尝试对其进行改造,减少后者,避免有机物和能量的消耗,提高农作物的产量. 当了解到光合作用与植物呼吸的关系后,人们就可以更好的布置家居植物摆设.比如晚上就不应把植物放到室内,以避免因植物呼吸而引起室内氧气浓度降低.

『贰』 1951年，卡尔文因发现光合作用合成己糖（葡萄糖）反应中CO2的固定途径获得诺贝尔奖．卡尔文将14CO2注入小

A、不同时间的¹⁴C的去向，为本实验的自变量，A错误；
B、t₁时，①中的3个碳原子不一定都具有放射性，B错误；
C、由表格数据可知：¹⁴C的转移途径为：¹⁴CO₂→①→②→③→④⑤→⑥，C错误；
D、只做光照时间为t₅的实验，不能确定出放射性化合物出现的先后顺，只能确定出放射性化合物，D错误．
故选：C．

『叁』 卡文迪许扭秤实验怎么排除其他引力干扰

：卡文迪什测试（也称为卡文迪什扭秤实验），亨利·卡文迪什在1797年-1798年是第一个在实验室中测量两个物体之间的万有引力实验完成，并准确地计算万有引力常数和地球质量。由地球的密度得到别人通过他的实验结果。
1797卡文迪什完成精确测量地球的密度。他使用的设备是设计的约翰·米切尔，但米切尔本人去世后不久，被转发到左沃拉斯顿，卡文迪什的设备。该装置是由两个重达350磅的铅球和扭秤系统。为了消除空气湍流，卡文迪什装置安装在不通风的房间内，在户外望远镜观察的扭矩变化。之后，他为英国皇家学会提交了一份报告，现在看来仍然地球的密度更准确的值。

人们为了纪念这位伟大的科学家，专门为他建立了纪念碑。后来，他的子孙亲戚第八德文郡公爵SC卡尔文卡文迪什大学建于1871年的剑桥大学实验室捐出自己的合法财产。

卡文迪什在1753年后定居在伦敦自己买书及实验室仪器实验室扭秤实验运行。

『肆』 研究光合作用的卡尔文等人进行了以下实验：

D.
A项中光反应实在叶绿体类囊体膜上且反应是水的光解，放射性物质不会出现
B、C 项CO2参与暗反应中CO2的固定产生C3化合物同时又有C3化合物的还原产生C5化合物和葡萄糖，所以无论光照强还是弱，在C3化合物、C5化合物、葡萄糖中均有放射性物质
D项由BC项的解释可得出

『伍』 卡尔文等人在小球藻培养液中通入14CO2,再给予不同的光照时间后,从小球藻中提取并分析放射

三碳化合物和五碳化合物是一个动态平衡系统,总量有限而且相对稳定,不会越来越多.CO2参与光合作用后会合成糖类,经过代谢又会形成脂类等多种有机物,所以种类会越来越多.同理,类囊膜上的放色性物质也是生成和转移两条路线并且保持动态平衡,没道理说主要分布在类囊膜上的,因为毕竟要合成糖类和转移代谢啊

『陆』 1946年美国科学家卡尔文等进行了探究光合作用过程的下...

【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；叶绿体基质
【答案解析】试题分析：
（1）在暗反应阶段，二氧化碳首先与五碳化合物结合生成三碳化合物，三碳化合物被还原生成葡萄糖和五碳化合物，故5s后含有14C的光合作用产物是三碳化合物、五碳化合物和葡萄糖；若0.5s后，找到的含有14C的光合作用产物主要是三碳化合物。
（2）由于光反应阶段能为暗反应阶段提供[H]和ATP，若把灯关掉，[H]和ATP的供应停止，导致C3的还原停止，C3浓度急速升高；当光照下突然停止CO2的供应，CO2的固定停止，但三碳化合物的还原仍能进行，会造成C5的积累。
（3）卡尔文研究的14C转移过程属于光合作用的暗反应阶段，其场所是叶绿体基质中。
考点：本题考查光合作用的有关知识，意在考查考生识记能力和理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。

『柒』 在适宜的条件下，测定光照强度对植物光合速率的影响．图甲表示实验装置；图乙表示在一定条件下测得的该植

（1）G点光照强度为0，只进行呼吸作用，测定呼吸速率应在黑暗条件下，利用NaOH吸收二氧化碳，装置中体积的减少可以表示呼吸作用氧气的消耗．
（2）H点表示光合作用强度小于呼吸作用强度，此时产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质．F点之后，光照强度不是影响因素，此时主要受温度、二氧化碳浓度等影响．
（3）丙图表示光合作用，暗反应场所是叶绿体基质，所以Ⅰ是叶绿体基质，由图可知：c为三碳糖，d是蔗糖，经过三个循环可形成一个三碳糖．
（4）图中b表示三碳化合物，突然停止光照导致光反应产生的[H]和ATP少，这将抑制三碳化合物还原，这将导致三碳化合物增多．
（5）曲线中横轴为光照强度，纵轴为二氧化碳总吸收量，该量表示总光合作用量=净光合作用量+呼吸作用量．由于乙图纵轴利用氧气释放量比较，氧气的总释放量为在光补偿点为6，饱和点为18，因此可求出对应二氧化碳分别=6×44÷32=8.25和=6×44÷32=24.75．因此光照强度为0时，即G点对应0；E点对应6.25，F点对应24.75即可．
故答案为：
（1）NaOH
（2）细胞溶胶、线粒体、叶绿体 CO₂浓度、温度、酶的数量等（合理的影响因素即给分）
（3）叶绿体基质蔗糖3
（4）D
（5）见图8.2524.75

『捌』 卡尔文实验证明了什么

该实验用来确定植物在光合作用中如何固定CO2的,证明力C3途径的存在.

『玖』 碳三植物的卡尔文在实验中发现

标记有C14的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内,层析纸上就出现放射性的斑点,经与已知化学物比较,斑点中的化学成份是三磷酸甘油酸（3-phosphoglycerate，PGA），是糖酵解的中间体。这第一个被提取到的产物是一个三碳分子，所以将这种CO2固定途径称为C3途径，将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。后来研究还发现，CO2固定的C3途径是一个循环过程，人们称之为C3循环。这一循环又称卡尔文循环。
C3类植物，如稻和麦，二氧化碳经气孔进入叶片后，直接进入叶肉进行卡尔文循环。而C3植物的维管束鞘细胞很小，不含或含很少叶绿体，卡尔文循环不在这里发生。

『拾』 （2012门头沟区一模）阅读分析下列材料，回答有关植物代谢的问题．Ⅰ．20世纪50年代，卡尔文及其同事在

Ⅰ（1）实验材料小球藻属于真核生物
（2）乙醇能使蛋白质变性，用乙醇处理细胞，会使酶变性失活，从而杀死细胞，细胞内的提取物在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，可把细胞内化合物分离开来
（3）卡尔文等向密闭容器中通入¹⁴CO₂，当反应进行到5s时，¹⁴C出现在一种五碳化合物（C₅）和一种六碳糖（C₆）中，将反应时间缩短到0.5s时，¹⁴C出现在一种三碳化合物（C₃）中．上述实验中卡尔文等是通过控制反应时间来探究CO₂中碳原子转移路径的，采用了同位素示踪法
（4）把灯关掉，没有光照，光反应不能进行，无ATP和【H】产生，从而影响C₃的还原，而CO₂的固定仍然进行，所以C₃的浓度急速升高，C₅的浓度急速降低．若光照不变，突然中断CO₂的供应，光反应产生ATP和【H】不变，C₃的还原不变，而CO₂的固定因缺少原料不能进行，会使C₅的量积聚起来，C₃消失．
Ⅱ（1）芦荟进行光合作用时，夜间气孔开放，吸收CO₂转化成某有机酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的某有机酸经脱羧作用释放CO₂参与光合作用，推测其生活的环境最可能是炎热干旱；影响光合作用的环境因素是温度、光照强度等，和呼吸作用的海景因素是温度、氧气等，若白天在某时刻忽然发现芦荟植物细胞中葡萄糖含量增加，说明其净光合作用增强，可能是由于温度更接近光合作用最适温度或光照增加造成的
（2）植物细胞在进行光合作用的同时，也进行呼吸作用，光影响光合作用，但不影响呼吸作用，温室大棚中的芦荟在24：00～4：00时也有ATP的合成，原因是通过细胞呼吸（呼吸作用）合成．此过程中ATP产生的场所是细胞质基质和线粒体；影响芦荟ATP合成的主要因素是温度、氧气浓度；ATP的作用是用于植物各种生命活动．
（3）植物组织培养技术的原理是细胞的全能性，细胞分化的根本原因是基因的选择性表达．
（4）利用PCR技术可以扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似，属于半保留复制，从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为
15/16，在第三轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段．

故答案应为：
Ⅰ．（1）真核
（2）酶；溶解度
（3）反应时间；同位素示踪法
（4）C₃；C₅；CO₂
Ⅱ．（1）炎热干旱；温度更接近光合作用的最适温度或光照增加
（2）通过细胞呼吸（呼吸作用）合成；细胞质基质和线粒体；温度、氧气浓度；用于植物各种生命活动
（3）全能性；基因的选择性表达
（4）①15/16②三