Question

【題目】科學家對光合作用的研究經(jīng)歷了漫長的探索過程，英國生物學家羅伯特·希爾做出了重要貢獻。他從細胞中分離出葉綠體，在適宜條件下照光后發(fā)現(xiàn)，即使不提供CO2，葉綠體也可以釋放O2，這一過程被稱為希爾反應(yīng)。

（1）①希爾反應(yīng)證明了光合作用釋放的O2來自于______（物質(zhì)），后來美國科學家魯賓和卡門利用_________法進行實驗，進一步驗證了該結(jié)論。

②希爾反應(yīng)證明光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段，暗反應(yīng)在黑暗條件下可以進行，但需要光反應(yīng)提供__________。

（2）很多肉質(zhì)植物如仙人掌以氣孔白天關(guān)閉、夜間開放的特殊方式適應(yīng)高溫干旱環(huán)境。下圖為仙人掌葉肉細胞內(nèi)部分生理過程示意圖，請據(jù)圖回答：

RuBP：核酮糖二磷酸 PGA：3-磷酸甘油酸 PEP：磷酸烯醇式丙酮酸

OAA：草酰乙酸 酶1：RuBP羧化酶 酶2：PEP羧化酶

①仙人掌葉肉細胞進行光合作用時，酶1和酶2固定CO2的場所分別是_____和______。

②夜間，仙人掌細胞液的pH通常會下降，請說明原因：__________________________。

③若光照條件從適宜到突然減弱，仙人掌葉綠體中PGA/RuBP的值在短期內(nèi)會_____（填“上升”“下降”或“基本不變”）。

Answer 1

【答案】水（H20） 同位素標記 ATP和[H] 葉綠體基質(zhì) 細胞質(zhì)基質(zhì) 夜間氣孔開放，葉肉細胞可以從外界吸收CO2，酶2可以將CO2轉(zhuǎn)化為蘋果酸，再運輸至液泡，使細胞液pH降低 上升

【解析】

根據(jù)題干信息分析，希爾反應(yīng)實際上是光合作用的光反應(yīng)，在沒有二氧化碳的參與下，水的光解產(chǎn)生了[H]和氧氣。據(jù)圖分析，夜晚植物氣孔開放，二氧化碳與PEP在酶2的作用下發(fā)生二氧化碳的固定生成OAA，進而生成蘋果酸儲存在液泡中；白天液泡中的蘋果酸進入細胞質(zhì)基質(zhì)，一方面釋放二氧化碳，另一方面產(chǎn)生A（丙酮酸）進入線粒體參與有氧呼吸并釋放二氧化碳；前面兩種來源的二氧化碳都進入葉綠體基質(zhì)，在酶1的作用下與RuPB結(jié)合生成PGA，再還原生成有機物（CH2O）。

（1）①希爾反應(yīng)認為沒有二氧化碳的情況下，葉綠體也能夠產(chǎn)生氧氣，證明了光合作用釋放的O2來自于水；后來美國科學家魯賓和卡門利用同位素標記法分別標記了二氧化碳和水，也證實了這個結(jié)論。

②希爾反應(yīng)證明光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段，暗反應(yīng)在黑暗條件下可以進行，但需要光反應(yīng)提供ATP和[H]。

（2）①據(jù)圖分析可知，酶1和酶2都可以催化二氧化碳的固定，發(fā)生的場所分別是葉綠體基質(zhì)和細胞質(zhì)基質(zhì)。

②夜間仙人掌氣孔開放，葉肉細胞可以從外界吸收CO2，酶2可以將CO2轉(zhuǎn)化為蘋果酸，再運輸至液泡，進而使細胞液pH降低。

③若光照條件從適宜到突然減弱，則光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP不足，導致PGA還原受阻，因此仙人掌葉綠體中PGA/RuBP的值在短期內(nèi)會上升。