Question

【題目】某實驗小組將生理狀態(tài)等一致的小球藻，分別放入一系列不同濃度的NaHCO3溶液中培養(yǎng)，并用適宜的光照分別照射1 h和1．5 h，測得小球藻氧氣釋放量如下圖所示。請回答下列問題：

（1）小球藻在培養(yǎng)液中培養(yǎng)的過程中，釋放的氧氣是在能量轉(zhuǎn)化是在_________（場所）產(chǎn)生的。釋放氧氣的過程中伴隨的能量轉(zhuǎn)化是_________。

（2）當(dāng)NaHCO3的濃度超過4．00%時，該植物氧氣的釋放量快速降低，原因是_________。

（3）若用14C標(biāo)記的NaHCO3做實驗，追蹤檢測植物制造的有機物的放射性，請用箭頭和文字的方式簡述碳原子的轉(zhuǎn)移途徑：_________。結(jié)合以上實驗，利用NaHCO3培養(yǎng)的小球藻為素材，驗證光合作用產(chǎn)生的氧氣來自水而非二氧化碳（簡要寫出實驗設(shè)計及預(yù)期結(jié)果）。___________________________。

Answer 1

【答案】葉綠體的類囊體薄膜上 光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能 NaHCO3的濃度過高導(dǎo)致小球藻細胞失水，降低了光合作用 NaH14CO3→14CO2→14C3→（14CH2O） 實驗設(shè)計：將用NaHCO3溶液培養(yǎng)的小球藻分為兩組，甲組提供NaHC18O3溶液，乙組提供H218O，在適宜條件下培養(yǎng)后分析兩組小球藻釋放的氧氣 預(yù)期結(jié)果：甲組釋放的氧氣是O2，乙組釋放的氧氣是18O2

【解析】

分析題意可知，NaHCO3溶液分解獲得CO2，為小球藻光合作用提供CO2，故隨著NaHCO3溶液濃度升高，小球藻的氧氣釋放量增加，但NaHCO3溶液超過4．00%時，溶液中NaHCO3濃度過高，使小球藻細胞失水，導(dǎo)致光合作用速率下降。

（1）小球藻釋放氧氣的階段是光合作用中的光反應(yīng)，位于葉綠體的類囊體薄膜上；光反應(yīng)光解水釋放氧氣并產(chǎn)生還原氫NADPH和ATP，故伴隨的能量變化是光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能；

（2）據(jù)圖可知，當(dāng)NaHCO3的濃度較低時，隨著NaHCO3的濃度升高，小球藻氧氣釋放量上升，但當(dāng)NaHCO3的濃度超過4．00%時，植物氧氣釋放量快速降低，可推斷是鹽溶液濃度過高使植物本身發(fā)生細胞失水現(xiàn)象，降低光合作用，導(dǎo)致氧氣釋放量減低；

（3）14C標(biāo)記NaHCO3，則14C會隨著NaHCO3水解產(chǎn)生的CO2進入植物碳循環(huán)，合成C3后在轉(zhuǎn)化為碳水化合物，即14C的轉(zhuǎn)移途徑為NaH14CO3→14CO2→14C3→（14CH2O）；為驗證光合作用產(chǎn)生的氧氣來自水而非二氧化碳，則需要NaHC18O3提供C18O2和H218O分別作為實驗組變量進行實驗，故實驗設(shè)計為：將用NaHCO3溶液培養(yǎng)的小球藻分為兩組，甲組提供NaHC18O3溶液，乙組提供H218O，在適宜條件下培養(yǎng)后分析兩組小球藻釋放的氧氣，預(yù)期結(jié)果是甲組釋放的氧氣是O2，乙組釋放的氧氣是18O2。