Question

【题目】氢气是一种清洁能源。低氧时莱茵衣藻叶绿体中的产氢酶活性提高，使[H]转变为氢气。已知CCCP（一种化学物质）能抑制莱茵衣藻的光合作用，诱导其产生氢气，而缺硫也能抑制莱茵衣藻的光合作用。

（1）为探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产生氢气的影响及其相互关系。现提供生长状况相同的莱茵衣藻、CCCP、完全培养液、缺硫培养液等实验材料。请完善如下实验步骤（提示：CCCP的使用量不作要求，其可溶解在培养液中）。

第一步将生长状况相同的莱茵衣藻随机均分为四组，并进行编号；

第二步对照组中加入适量的完全培养液，实验组分别加入等量的____________、____________、____________；

第三步在相同且适宜条件下培养莱茵衣藻，一定时间后________________________。

（2）莱茵衣藻在产生氢气时，会表现出生长不良的现象，从光合作用物质转化的角度分析，其原因是____________。在自然条件下，莱菌衣藻几乎不产生氢气的原因可能是____________。

Answer 1

【答案】缺硫的完全培养液 添加CCCP的完全培养液 添加CCCP的缺硫培养液 检测各组产生氢气的总量 光反应产生的[H]转变为H2，参与暗反应中C3还原的[H]不足，有机物的生成量减少 氧气浓度较高，抑制了产氢酶的活性

【解析】

本实验的目的是探究CCCP、缺硫两种因素对莱茵衣藻产生氢气的影响及其相互关系。根据单一变量原则，探究CCCP对莱茵衣藻产生氢气的影响时，可将自变量设置为是否添加CCCP；探究缺硫对莱茵衣藻产生氢气的影响时，可设置完全培养液和缺硫培养液进行对照；而既要研究CCCP和缺硫对莱茵衣藻产生氢气的影响，又要研究两者的相互关系时，需要设置4组实验。

（1）根据上述分析可知该实验需要设置添加完全培养液的对照组，缺硫的完全培养液、添加CCCP的完全培养液、添加CCCP的缺硫培养液的三组实验组，共4组实验。实验中的无关变量需要保持相同且适宜，因此实验步骤如下：

第一步将生长状况相同的莱茵衣藻随机均分为四组，并进行编号；

第二步对照组中加入适量的完全培养液，实验组分别加入等量的缺硫的完全培养液、添加CCCP的完全培养液、添加CCCP的缺硫培养液；

第三步在相同且适宜条件下培养莱茵衣藻，一定时间后检测各组产生氢气的总量。

（2）光反应产生的[H]转变为H2，会导致参与暗反应中C3还原的[H]不足，有机物的生成量减少，因此，莱茵衣藻在产生氢气时，会表现出生长不良的现象。已知低氧时莱茵衣藻叶绿体中的产氢酶活性提高，使[H]转变为氢气。由此可推知在自然条件下，莱茵衣藻几乎不产生氢气的原因可能是氧气浓度较高，抑制了产氢酶的活性。