Question

【題目】某實驗小組將生理狀態等一致的小球藻，分別放入一系列不同濃度的NaHCO3溶液中培養，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）小球藻在培養液中培養的過程中，釋放的氧氣是在能量轉化是在_________（場所）產生的。釋放氧氣的過程中伴隨的能量轉化是_________。

（2）當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移途徑：_________。結合以上實驗，利用NaHCO3培養的小球藻為素材，驗證光合作用產生的氧氣來自水而非二氧化碳（簡要寫出實驗設計及預期結果）。___________________________。

Answer 1

【答案】葉綠體的類囊體薄膜上 光能轉化為ATP中活躍的化學能 NaHCO3的濃度過高導致小球藻細胞失水，降低了光合作用 NaH14CO3→14CO2→14C3→（14CH2O） 實驗設計：將用NaHCO3溶液培養的小球藻分為兩組，甲組提供NaHC18O3溶液，乙組提供H218O，在適宜條件下培養后分析兩組小球藻釋放的氧氣 預期結果：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，位于葉綠體的類囊體薄膜上；光反應光解水釋放氧氣并產生還原氫NADPH和ATP，故伴隨的能量變化是光能轉化為ATP中活躍的化學能；

（2）據圖可知，當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生細胞失水現象，降低光合作用，導致氧氣釋放量減低；

（3）14C標記NaHCO3，則14C會隨著NaHCO3水解產生的CO2進入植物碳循環，合成C3后在轉化為碳水化合物，即14C的轉移途徑為NaH14CO3→14CO2→14C3→（14CH2O）；為驗證光合作用產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，故實驗設計為：將用NaHCO3溶液培養的小球藻分為兩組，甲組提供NaHC18O3溶液，乙組提供H218O，在適宜條件下培養后分析兩組小球藻釋放的氧氣，預期結果是甲組釋放的氧氣是O2，乙組釋放的氧氣是18O2。