資源簡(jiǎn)介

跟蹤植物的C、H、O的轉(zhuǎn)移提高解題速度
068350 河北省豐寧縣實(shí)驗(yàn)中學(xué) 馬娟
植物體內(nèi)一切生化反應(yīng)的能量來(lái)源于呼吸作用。通過(guò)對(duì)葡萄糖（Glucose）的有氧氧化或無(wú)氧酵解而產(chǎn)生大量的生物能量（三磷酸腺苷，ATP），以提供其他的生化反應(yīng)使用。
光合作用與呼吸作用不同，但并不相反也不矛盾。因?yàn)檫@兩種作用是完全不同的生化模式：光合作用是通過(guò)光照來(lái)供能并釋放氧氣的，即光解水的過(guò)程，產(chǎn)生氧氣和還原當(dāng)量（煙酰胺腺嘌呤二磷酸核苷酸還原態(tài)，NADPH）。還原當(dāng)量從某種意義上說(shuō)就相當(dāng)于生物能量，這些能量用來(lái)固定二氧化碳來(lái)合成葡萄糖等有機(jī)物。光合作用的場(chǎng)所主要是葉組織細(xì)胞內(nèi)的葉綠體。
植物體的光合作用與呼吸作用并存，各自行使著生物學(xué)功能和使命，互相協(xié)同。表觀為光合作用釋放氧氣，吸收二氧化碳；呼吸作用釋放二氧化碳，吸收氧氣。
“光照=能量” 這種論斷很直接的闡明了光合作用的意義：把非生物體的能量轉(zhuǎn)化為生物能，并合成復(fù)雜的有機(jī)物來(lái)供生物界的有機(jī)物循環(huán)。生成的有機(jī)物又可以通過(guò)呼吸作用產(chǎn)生更多的生物能量，為眾多的生化反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。所以說(shuō)，光合作用是呼吸作用的基礎(chǔ)，光合作用僅存在于含有葉綠體的生物體中，而呼吸作用則廣泛存在于生物界。
研究光合作用與呼吸作用中物質(zhì)之間的互相轉(zhuǎn)化的最佳方案就是用同位素示蹤法。同位素用于追蹤物質(zhì)運(yùn)行和變化過(guò)程時(shí)，叫示蹤元素。用示蹤元素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不變。人們可以根據(jù)這種化合物的放射性，對(duì)生物體內(nèi)各種復(fù)雜的生理、生化過(guò)程進(jìn)行追蹤的方法，就是放射性同位素示蹤法。
課本中給出光合作用的反應(yīng)式：
CO2 ＋ H2O （CH2O）＋ O2↑
該反應(yīng)式只表明了光合作用的場(chǎng)所、條件、原料和產(chǎn)物，并沒(méi)有反應(yīng)也反應(yīng)物和生成物之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)換關(guān)系。
利用同位素18O作為示蹤原子，分別標(biāo)記水和二氧化碳。
⑴首先用18O標(biāo)記水（H218O），生成的氧氣全部具有放射性18O。
⑵用18O標(biāo)記二氧化碳（C18O2），除了（CH2O）含有放射性外，部分水分子也具有放射性，釋放的氧氣全部無(wú)放射性，而在還原三碳化合物時(shí)所產(chǎn)生的水中的氧全部來(lái)自原料二氧化碳中的O。
因此，光合作用的總反應(yīng)式又應(yīng)該寫(xiě)成：
根據(jù)根據(jù)同位素示蹤法判斷C、H、O的轉(zhuǎn)移途徑：
⑴光合作用釋放6O2來(lái)自光反應(yīng)階段原料水的分解；
⑵光反應(yīng)階段12H2O，光解產(chǎn)生24個(gè)[H]，在暗反應(yīng)中用于還原6CO2，并產(chǎn)生6H2O
⑶光合作用產(chǎn)物C6H12O6中的C和O來(lái)自原料CO2，氫來(lái)自水；
⑷生成物6H2O中的氫來(lái)自原料水，氧來(lái)自原料CO2。
同理看呼吸作用中的C、H、O的轉(zhuǎn)移方向：
例1、1940年S.Ruben等發(fā)現(xiàn)當(dāng)標(biāo)記物為H218O時(shí)，植物光合作用釋放的Ｏ2是????? ，而標(biāo)記物為C18O2時(shí)，在短期內(nèi)釋放的Ｏ2則是????? 。這清楚地指出光合作用中釋放的Ｏ2來(lái)自于?????? 。
答案：18O2，Ｏ2，H2O
例2、在光合作用實(shí)驗(yàn)里，如果所用的水中有0.20%的水分子含18O，二氧化碳有0.68%的二氧化碳分子含18O，那么，植物進(jìn)行光合作用釋放的氧氣中，含18O的比例為（ ）
A、0.20% B、0.44% C、0.64% D、0.88%
答案：A
鞏固練習(xí)：
1．在光合作用過(guò)程中，以分子態(tài)釋放氧及ATP的產(chǎn)生都離不開(kāi)（ ）
A．葉綠素和CO2 B．水和CO2
C．水、葉綠素和光能 D．水、光能和CO2
2．下列有關(guān)光合作用的敘述，正確的一組是（ ）
①光反應(yīng)需光不需要酶 ②光合作用有水生成 ③最后階段有氧氣的釋放 ④葡萄糖中的氫來(lái)自水 ⑤將不含能量的CO2轉(zhuǎn)變成富含能量的有機(jī)物。
A.①③ B．①②⑤ C．③④ D．②④⑤
3．將置于陽(yáng)光下的盆栽植物移至黑暗處，則細(xì)胞內(nèi)三碳化合物與葡萄糖的生成量的變化是（ ）
A.C3增加，葡萄糖減少 B．C3與葡萄糖都減少
C.C3與葡萄糖都增加 D．C3突然減少，葡萄糖突然增加
4．生長(zhǎng)在較弱光照條件下的植物，當(dāng)提高CO2濃度時(shí)，其光合作用速度并未隨之增加，主要限制因子是（ ）
A．呼吸作用和暗反應(yīng) B．光反應(yīng)
C．暗反應(yīng) D．呼吸作用
5.將一株植物培養(yǎng)在中進(jìn)行光照，過(guò)一段時(shí)間后，可能存在于（ ）
①葡萄糖中 ②光合作用生成的水中 ③周?chē)乃魵庵?④周?chē)諝庵械亩趸贾?⑤周?chē)諝庵械难鯕庵?br/>A. ①②⑤ B. ①④⑤ C. ③④⑤ D. ①②③④⑤
6．圖5-30所示在光照條件下，植物葉肉細(xì)胞中發(fā)生的生理過(guò)程，請(qǐng)分析回答：
圖5-30
(1)寫(xiě)出圖中有關(guān)字母所代表的物質(zhì)：
a_________，b_________，c_________。
(2)圖中所示的生理過(guò)程，在細(xì)胞中的具體進(jìn)行部位是_________。
(3)若有12mol光反應(yīng)所產(chǎn)生的[H]，經(jīng)暗反應(yīng)生成的b完全氧化分解，則有_________kJ的能量被儲(chǔ)存在ATP中。
(4)用含14O2作原料進(jìn)行光合作用，一段時(shí)間后，檢驗(yàn)該植物呼吸作用的產(chǎn)物中含有14C的是___________________________。
7.下圖所示為在不同溫度條件下被測(cè)植物光合作用同化二氧化碳量和呼吸作用釋放二氧化碳量的曲線(xiàn)，據(jù)圖回答：
（1）在該實(shí)驗(yàn)條件下，植物體中有機(jī)物增加量最快的溫度是_________。
（2）在該實(shí)驗(yàn)條件下，植物體中有機(jī)物開(kāi)始減少的溫度是_________。
（3）要使該植物有機(jī)物減少時(shí)的溫度降低，可以改變實(shí)驗(yàn)中的________兩個(gè)條件。
答案：1、C 2、D 3、A 4、B 5、D 6．（1）H2O C4H12O6 CH3COCOOH （2）葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線(xiàn)粒體 （3）1225 （4）CO2 7.（1）25℃ （2）40℃ （3）光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度

展開(kāi)更多......

收起↑