Question

【題目】藍藻是一類分布廣泛的原核生物。藍藻細胞能夠吸收水體中的CO2和HCO3，使細胞中無機碳含量高出胞外500～1000倍以上，其過程如下圖所示。回答下列問題：

（1）向藍藻培養液中加入一定量的放射性H14CO3，胞內14C濃度增加的速率大于培養液中H14CO3 生成14CO2的速率，據圖可知，原因是藍藻細胞通過_________方式吸收無機碳。隨著光合作用的進行，請以14CO2為起點，用圖示說明14C轉移途徑，終產物用（CH2O）表示_________。

（2）將藍藻從黑暗中轉移至光照條件下，發現藍藻吸入無機碳的速率增加，請根據上圖對此現象進行解釋________。

（3）在富營養化水體中，O2和CO2含量較低時，藍藻仍能高效進行光合作用，在水體中占據優勢。請依據上述研究內容說明藍藻獲得生存優勢的原因是________。

Answer 1

【答案】自由擴散和主動運輸 光照下藍藻進行光合作用消耗CO2，導致胞內CO2濃度降低，需要（通過自由擴散）從外界吸收更多的CO2；同時因ATP產生量增加，主動運輸吸收HCO3-的速率也加快 藍藻具有兩條無機碳的吸收途徑，其中主動運輸吸收HCO3 途徑保證了在環境中CO2不足時細胞內的CO2供給，光合作用仍然能夠正常進行（藍藻可通過主動運輸方式吸收并積累HCO3）

【解析】

識圖可知：藍藻細胞能夠吸收水體中的CO2和HCO3-，在細胞內CO2既可與參與光合作用又能轉化成HCO3-，由此利用光合作用和物質跨膜運輸相關知識再結合題文信息做出相關解答。

（1）CO2跨膜運輸的方式是自由擴散，由題干信息“藍藻細胞內HCO3-的濃度比細胞外高500～1000倍”可知，藍藻細胞通過主動運輸的方式吸收HCO3-的，因此綜合分析藍藻細胞通過自由擴散和主動運輸吸收無機碳。光合作用暗反應中先進行CO2的固定生成C3，接著C3的還原生成糖類、C5等有機物，所以放射性將先后出現在細胞中的C3、糖類、C5等有機物里。

（2）識圖可知，光照下藍藻進行光合作用消耗CO2，導致胞內CO2濃度降低，需要（通過自由擴散）從外界吸收更多的CO2；同時因ATP產生量增加，主動運輸吸收HCO3-的速率也加快。

（3）在富營養化水體中，雖然由于浮游植物的迅速增長導致水體中CO2含量較低，但是水體中無機碳含量很高，藍藻細胞主動運輸吸收HCO3 途徑保證了在環境中CO2不足時細胞內的CO2供給，所以藍藻仍能高效進行光合作用，在水體中占據優勢。