Question

蓝藻是一类分布广泛的原核生物。蓝藻细胞能够吸收水体中的CO₂和HCO₃‾，使细胞中无机碳含量高出胞外500～1000倍以上，其过程如下图所示。回答下列问题：

（1）向蓝藻培养液中加入一定量的放射性H¹⁴CO₃‾，胞内¹⁴C浓度增加的速率大于培养液中H¹⁴CO₃‾ 生成¹⁴CO₂的速率，据图可知，原因是蓝藻细胞通过_________方式吸收无机碳。随着光合作用的进行，请以¹⁴CO₂为起点，用图示说明¹⁴C转移途径，终产物用（CH₂O）表示_________。

（2）将蓝藻从黑暗中转移至光照条件下，发现蓝藻吸入无机碳的速率增加，请根据上图对此现象进行解释________。

（3）在富营养化水体中，O₂和CO₂含量较低时，蓝藻仍能高效进行光合作用，在水体中占据优势。请依据上述研究内容说明蓝藻获得生存优势的原因是________。

Answer

自由扩散和主动运输 光照下蓝藻进行光合作用消耗CO2，导致胞内CO2浓度降低，需要（通过自由扩散）从外界吸收更多的CO2；同时因ATP产生量增加，主动运输吸收HCO3-的速率也加快 蓝藻具有两条无机碳的吸收途径，其中主动运输吸收HCO3‾ 途径保证了在环境中CO2不足时细胞内的CO2供给，光合作用仍然能够正常进行（蓝藻可通过主动运输方式吸收并积累HCO3‾）

【解析】

识图可知：蓝藻细胞能够吸收水体中的CO2和HCO3-，在细胞内CO2既可与参与光合作用又能转化成HCO3-，由此利用光合作用和物质跨膜运输相关知识再结合题文信息做出相关解答。

（1）CO2跨膜运输的方式是自由扩散，由题干信息“蓝藻细胞内HCO3-的浓度比细胞外高500～1000倍”可知，蓝藻细胞通过主动运输的方式吸收HCO3-的，因此综合分析蓝藻细胞通过自由扩散和主动运输吸收无机碳。光合作用暗反应中先进行CO2的固定生成C3，接着C3的还原生成糖类、C5等有机物，所以放射性将先后出现在细胞中的C3、糖类、C5等有机物里。

（2）识图可知，光照下蓝藻进行光合作用消耗CO2，导致胞内CO2浓度降低，需要（通过自由扩散）从外界吸收更多的CO2；同时因ATP产生量增加，主动运输吸收HCO3-的速率也加快。

（3）在富营养化水体中，虽然由于浮游植物的迅速增长导致水体中CO2含量较低，但是水体中无机碳含量很高，蓝藻细胞主动运输吸收HCO3‾ 途径保证了在环境中CO2不足时细胞内的CO2供给，所以蓝藻仍能高效进行光合作用，在水体中占据优势。