Tảo đơn bào Chlorella được sử dụng để nghiên cứu sự có mặt của carbon đồng vị phóng xạ

Bài 4.20* trang 16 SBT Sinh học 11: Tảo đơn bào Chlorella được sử dụng để nghiên cứu sự có mặt của carbon đồng vị phóng xạ (¹⁴C) có trong hai hợp chất hữu cơ X và Y thuộc chu trình Calvin bằng cách bổ sung ¹⁴CO₂ vào môi trường nuôi cấy Chlorella và đo tín hiệu phóng xạ trong hai thí nghiệm sau:

- Thí nghiệm 1: Chlorella được nuôi cấy trong điều kiện chiếu sáng và được cung cấp một lượng CO₂ (không chứa ¹⁴C) nhất định. Ngay khi CO₂ bị tiêu thụ hết, nguồn sáng bị tắt và ¹⁴CO₂ được bổ sung vào môi trường của Chlorella (thời điểm thể hiện bằng đường nét đứt ở hình a).

- Thí nghiệm 2: Chlorella được nuôi cấy trong điều kiện chiếu sáng liên tục và được cung cấp một lượng ¹⁴CO₂ nhất định. Khi ¹⁴CO₂ bị tiêu thụ hết (thời điểm thể hiện bằng nét đứt ở hình b) không bổ sung thêm bất kì nguồn CO₂ nào.

 

a) Cho biết tên của chất X và chất Y trong thí nghiệm này. Giải thích.

b) Nồng độ chất Y chứa phóng xạ và không chứa phóng xạ thay đổi như thế nào sau khi tắt nguồn sáng trong thí nghiệm 1?

c) Tại sao tín hiệu phóng xạ của chất X luôn lớn hơn chất Y trong điều kiện có cả ánh sáng và ¹⁴CO₂ ở thí nghiệm 2?

Trả lời

a) Chất X là PGA, chất Y là RuBP. Giải thích:

- Ở thí nghiệm 1: Khi ¹⁴CO₂ được bổ sung vào môi trường nuôi cấy sẽ xảy ra phản ứng carboxyl hoá RuBP và tạo thành PGA (chứa ¹⁴C). Khi không có ánh sáng nên pha sáng không xảy ra, pha tối không được cung cấp ATP và NADPH dẫn đến PGA không bị chuyển hoá thành các chất khác trong chu trình Calvin → chất này tích luỹ làm tăng tín hiệu phóng xạ, tương ứng với chất X trên hình a → X là PGA.

- Ở thí nghiệm 2: Khi ¹⁴CO₂ bị tiêu thụ hết, phản ứng chuyển hoá RuBP thành PGA bị dừng lại, gây tích luỹ RuBP (chứa ¹⁴C). Mặt khác, trong điều kiện có ánh sáng, pha sáng cung cấp ATP và NADPH cho các phản ứng chuyển hoá PGA (chứa ¹⁴C) theo chu trình Calvin và tái tạo RuBP → RuBP có đánh dấu phóng xạ tăng lên, tương ứng với chất Y trên hình b → Y là RuBP.

b) Nồng độ của chất Y (RuBP) không đánh dấu phóng xạ giảm đi sau khi tắt ánh sáng. Còn chất Y có đánh dấu phóng xạ không được sinh ra nên không có sự thay đổi.

c) Trong điều kiện có ánh sáng và ¹⁴CO₂, Chlorella thực hiện cả pha sáng và pha tối làm tăng lượng PGA và RuBP có đánh dấu phóng xạ. Chỉ có 5/6 phân tử G3P sinh ra từ PGA được dùng để tái tạo RuBP. Do đó, tín hiệu của PGA luôn lớn hơn RuBP trong điều kiện này.

Xem thêm các bài giải sách bài tập Sinh học lớp 11 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 2: Trao đổi nước và khoáng ở thực vật

Bài 3: Thực hành: Thí nghiệm trao đổi nước ở thực vật và trông cây bằng thủy canh, khí canh

Bài 4: Quang hợp ở thực vật

Bài 5: Thực hành: Quan sát lục lạp và tách chiết sắc tố; chứng minh sự hình thành sản phẩm quang hợp

Bài 6: Hô hấp ở thực vật

Bài 7: Thực hành: Một số thí nghiệm về hô hấp ở thực vật