Question

为缓解能源危机这一全球性问题，开发和利用新能源受到广泛关注。研究发现，小球藻在高氮条件下光合作用强，生长较快，但油脂积累少；在低氮条件下生长较慢，但能积累更多油脂。为获得油脂生产能力强的小球藻，制造生物质燃料，科研人员进行了实验。请回答问题：

（1）在光下，培养着小球藻藻液的锥形瓶侧壁上，可见的气泡可能是___________；小球藻通过光反应，使水在光下裂解形成___________和该种气体，并释放出来，同时将光能转变成___________中的化学能；然后经过在___________中进行的碳反应，将这些能量储存在有机物中。

（2）科研人员进行了图1所示的实验，发现培养基上的藻落（由一个小球藻增殖而成的群体）中，只有一个为黄色（其中的小球藻为X），其余均为绿色（其中的小球藻为Y）。

小球藻ⅹ的出现，可能是几乎无法合成叶绿素，因而呈黄色。为初步检验上述推测，可使用________观察并比较小球藻X和Y的叶绿体颜色。为进一步检验上述推测，可以采用___________法分离小球藻X中的色素，若与小球藻Y相比，明显变窄的色素带位于滤纸条从上到下的第___________条，则推测成立；还可以对小球藻X中色素的___________进行分析，若发现小球藻X中色素主要吸收蓝紫光，则推测成立。

（3）为检测油脂生产能力，研究者进一步实验，结果如图2所示。据图可知，小球藻_________（选填“X”或“Y”）更适合用于制造生物质燃料，理由是___________。

Answer

氧气/O2 H+和电子（e-）/氢 ATP和 NADPH 叶绿体基质 显微镜 纸层析/层析 三、四 吸收光谱 X 高氮条件下小球藻X的油胎生产能力高于Y

【解析】

光合作用分为光反应和碳反应（暗反应）两个阶段。（1）类囊体膜中发生光反应。概括地讲，光反应中发生的变化主要有：①光能被吸收并转化为 ATP 和 NADPH 中的化学能；②水在光下裂解为H+、O2 和电子；③水中的氢（H+＋e-）在光下将 NADP+还原为 NADPH。光反应产生的 ATP 和 NADPH 是碳反应中将二氧化碳还原为糖的能源物质。（2）碳反应发生在叶绿体基质中，是指将CO2还原为糖的一系列反应，也称为卡尔文循环。发生的变化主要有：①1个CO2与1个五碳分子（RuBP）结合形成1 个六碳分子，这个六碳分子随即分解成 2 个三碳分子。②每个三碳分子接受来自 NADPH 的氢和来自 ATP的磷酸基团，形成1分子三碳糖（实际上是三碳糖磷酸）。③每3个CO2进入卡尔文循环，就形成6分子的三碳酸，这些三碳酸分子都被还原为三碳糖。其中5个三碳糖分子经过一系列复杂的变化，再生为RuBP，从而保证卡尔文循环继续进行。另1个三碳糖分子则离开卡尔文循环，或在叶绿体内被利用，或运到叶绿体外。（3）利用有机溶剂提取色素，进而用纸层析法分离色素，可以知道叶绿体中含有的色素的种类及其含量。

(1) 在光下，小球藻进行光合作用产生的O2被释放出来，导致培养着小球藻藻液的锥形瓶侧壁上出现可见的气泡。在光合作用的光反应阶段，水在光下裂解形成H+、电子（e-）和O2，同时将光能转变成ATP和 NADPH中的化学能。碳反应发生在叶绿体基质中。

(2) 叶绿体中含有的叶绿素越多，叶绿体的颜色越浓绿。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。用纸层析法分离色素，在正常情况下，滤纸条上会有4条不同颜色的色素带，从上往下依次是：橙黄色的胡萝卜素、黄色的叶黄素、蓝绿色的叶绿素a、黄绿色的叶绿素b。为初步检验黄色的小球藻X的出现，可能是由于几乎无法合成叶绿素所致，可使用显微镜观察并比较黄色的小球藻X和绿色的小球藻Y的叶绿体颜色。为进一步检验上述推测，也可以采用纸层析法分离小球藻X和Y中的色素，并将二者的分离结果进行对比。若与小球藻Y相比，明显变窄的色素带位于滤纸条从上到下的第三、四条，则推测成立；还可以对小球藻X中色素的吸收光谱进行分析，若发现小球藻X中色素主要吸收蓝紫光，则推测成立。

(3) 柱形图显示：高氮条件下，小球藻X的油脂生产能力明显高于Y，因此小球藻X更适合用于制造生物质燃料。