Question

【题目】某实验小组将生理状态等一致的小球藻，分别放入一系列不同浓度的NaHCO3溶液中培养，并用适宜的光照分别照射1 h和1．5 h，测得小球藻氧气释放量如下图所示。请回答下列问题：

（1）小球藻在培养液中培养的过程中，释放的氧气是在能量转化是在_________（场所）产生的。释放氧气的过程中伴随的能量转化是_________。

（2）当NaHCO3的浓度超过4．00%时，该植物氧气的释放量快速降低，原因是_________。

（3）若用14C标记的NaHCO3做实验，追踪检测植物制造的有机物的放射性，请用箭头和文字的方式简述碳原子的转移途径：_________。结合以上实验，利用NaHCO3培养的小球藻为素材，验证光合作用产生的氧气来自水而非二氧化碳（简要写出实验设计及预期结果）。___________________________。

Answer 1

【答案】叶绿体的类囊体薄膜上 光能转化为ATP中活跃的化学能 NaHCO3的浓度过高导致小球藻细胞失水，降低了光合作用 NaH14CO3→14CO2→14C3→（14CH2O） 实验设计：将用NaHCO3溶液培养的小球藻分为两组，甲组提供NaHC18O3溶液，乙组提供H218O，在适宜条件下培养后分析两组小球藻释放的氧气 预期结果：甲组释放的氧气是O2，乙组释放的氧气是18O2

【解析】

分析题意可知，NaHCO3溶液分解获得CO2，为小球藻光合作用提供CO2，故随着NaHCO3溶液浓度升高，小球藻的氧气释放量增加，但NaHCO3溶液超过4．00%时，溶液中NaHCO3浓度过高，使小球藻细胞失水，导致光合作用速率下降。

（1）小球藻释放氧气的阶段是光合作用中的光反应，位于叶绿体的类囊体薄膜上；光反应光解水释放氧气并产生还原氢NADPH和ATP，故伴随的能量变化是光能转化为ATP中活跃的化学能；

（2）据图可知，当NaHCO3的浓度较低时，随着NaHCO3的浓度升高，小球藻氧气释放量上升，但当NaHCO3的浓度超过4．00%时，植物氧气释放量快速降低，可推断是盐溶液浓度过高使植物本身发生细胞失水现象，降低光合作用，导致氧气释放量减低；

（3）14C标记NaHCO3，则14C会随着NaHCO3水解产生的CO2进入植物碳循环，合成C3后在转化为碳水化合物，即14C的转移途径为NaH14CO3→14CO2→14C3→（14CH2O）；为验证光合作用产生的氧气来自水而非二氧化碳，则需要NaHC18O3提供C18O2和H218O分别作为实验组变量进行实验，故实验设计为：将用NaHCO3溶液培养的小球藻分为两组，甲组提供NaHC18O3溶液，乙组提供H218O，在适宜条件下培养后分析两组小球藻释放的氧气，预期结果是甲组释放的氧气是O2，乙组释放的氧气是18O2。