Question

【題目】為緩解能源危機這一全球性問題，開發和利用新能源受到廣泛關注。研究發現，小球藻在高氮條件下光合作用強，生長較快，但油脂積累少；在低氮條件下生長較慢，但能積累更多油脂。為獲得油脂生產能力強的小球藻，制造生物質燃料，科研人員進行了實驗。請回答問題：

（1）在光下，培養著小球藻藻液的錐形瓶側壁上，可見的氣泡可能是___________；小球藻通過光反應，使水在光下裂解形成___________和該種氣體，并釋放出來，同時將光能轉變成___________中的化學能；然后經過在___________中進行的碳反應，將這些能量儲存在有機物中。

（2）科研人員進行了圖1所示的實驗，發現培養基上的藻落（由一個小球藻增殖而成的群體）中，只有一個為黃色（其中的小球藻為X），其余均為綠色（其中的小球藻為Y）。

小球藻ⅹ的出現，可能是幾乎無法合成葉綠素，因而呈黃色。為初步檢驗上述推測，可使用________觀察并比較小球藻X和Y的葉綠體顏色。為進一步檢驗上述推測，可以采用___________法分離小球藻X中的色素，若與小球藻Y相比，明顯變窄的色素帶位于濾紙條從上到下的第___________條，則推測成立；還可以對小球藻X中色素的___________進行分析，若發現小球藻X中色素主要吸收藍紫光，則推測成立。

（3）為檢測油脂生產能力，研究者進一步實驗，結果如圖2所示。據圖可知，小球藻_________（選填“X”或“Y”）更適合用于制造生物質燃料，理由是___________。

Answer 1

【答案】氧氣/O2 H+和電子（e-）/氫 ATP和 NADPH 葉綠體基質 顯微鏡 紙層析/層析 三、四 吸收光譜 X 高氮條件下小球藻X的油胎生產能力高于Y

【解析】

光合作用分為光反應和碳反應（暗反應）兩個階段。（1）類囊體膜中發生光反應。概括地講，光反應中發生的變化主要有：①光能被吸收并轉化為 ATP 和 NADPH 中的化學能；②水在光下裂解為H+、O2 和電子；③水中的氫（H+＋e-）在光下將 NADP+還原為 NADPH。光反應產生的 ATP 和 NADPH 是碳反應中將二氧化碳還原為糖的能源物質。（2）碳反應發生在葉綠體基質中，是指將CO2還原為糖的一系列反應，也稱為卡爾文循環。發生的變化主要有：①1個CO2與1個五碳分子（RuBP）結合形成1 個六碳分子，這個六碳分子隨即分解成 2 個三碳分子。②每個三碳分子接受來自 NADPH 的氫和來自 ATP的磷酸基團，形成1分子三碳糖（實際上是三碳糖磷酸）。③每3個CO2進入卡爾文循環，就形成6分子的三碳酸，這些三碳酸分子都被還原為三碳糖。其中5個三碳糖分子經過一系列復雜的變化，再生為RuBP，從而保證卡爾文循環繼續進行。另1個三碳糖分子則離開卡爾文循環，或在葉綠體內被利用，或運到葉綠體外。（3）利用有機溶劑提取色素，進而用紙層析法分離色素，可以知道葉綠體中含有的色素的種類及其含量。

(1) 在光下，小球藻進行光合作用產生的O2被釋放出來，導致培養著小球藻藻液的錐形瓶側壁上出現可見的氣泡。在光合作用的光反應階段，水在光下裂解形成H+、電子（e-）和O2，同時將光能轉變成ATP和 NADPH中的化學能。碳反應發生在葉綠體基質中。

(2) 葉綠體中含有的葉綠素越多，葉綠體的顏色越濃綠。葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。用紙層析法分離色素，在正常情況下，濾紙條上會有4條不同顏色的色素帶，從上往下依次是：橙黃色的胡蘿卜素、黃色的葉黃素、藍綠色的葉綠素a、黃綠色的葉綠素b。為初步檢驗黃色的小球藻X的出現，可能是由于幾乎無法合成葉綠素所致，可使用顯微鏡觀察并比較黃色的小球藻X和綠色的小球藻Y的葉綠體顏色。為進一步檢驗上述推測，也可以采用紙層析法分離小球藻X和Y中的色素，并將二者的分離結果進行對比。若與小球藻Y相比，明顯變窄的色素帶位于濾紙條從上到下的第三、四條，則推測成立；還可以對小球藻X中色素的吸收光譜進行分析，若發現小球藻X中色素主要吸收藍紫光，則推測成立。

(3) 柱形圖顯示：高氮條件下，小球藻X的油脂生產能力明顯高于Y，因此小球藻X更適合用于制造生物質燃料。