题目内容
【题目】科学家对光合作用的研究经历了漫长的探索过程，英国生物学家罗伯特·希尔做出了重要贡献。他从细胞中分离出叶绿体，在适宜条件下照光后发现，即使不提供CO2，叶绿体也可以释放O2，这一过程被称为希尔反应。
（1）①希尔反应证明了光合作用释放的O2来自于______（物质），后来美国科学家鲁宾和卡门利用_________法进行实验，进一步验证了该结论。
②希尔反应证明光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，暗反应在黑暗条件下可以进行，但需要光反应提供__________。
（2）很多肉质植物如仙人掌以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。下图为仙人掌叶肉细胞内部分生理过程示意图，请据图回答：
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仙人掌叶肉细胞进行光合作用时，酶1和酶2固定CO2的场所分别是_____和______。
②夜间，仙人掌细胞液的pH通常会下降，请说明原因：__________________________。
③若光照条件从适宜到突然减弱，仙人掌叶绿体中PGA/RuBP的值在短期内会_____（填“上升”“下降”或“基本不变”）。
【答案】水（H20） 同位素标记 ATP和[H] 叶绿体基质 细胞质基质 夜间气孔开放，叶肉细胞可以从外界吸收CO2，酶2可以将CO2转化为苹果酸，再运输至液泡，使细胞液pH降低 上升
【解析】
根据题干信息分析，希尔反应实际上是光合作用的光反应，在没有二氧化碳的参与下，水的光解产生了[H]和氧气。据图分析，夜晚植物气孔开放，二氧化碳与PEP在酶2的作用下发生二氧化碳的固定生成OAA，进而生成苹果酸储存在液泡中；白天液泡中的苹果酸进入细胞质基质，一方面释放二氧化碳，另一方面产生A（丙酮酸）进入线粒体参与有氧呼吸并释放二氧化碳；前面两种来源的二氧化碳都进入叶绿体基质，在酶1的作用下与RuPB结合生成PGA，再还原生成有机物（CH2O）。
（1）①希尔反应认为没有二氧化碳的情况下，叶绿体也能够产生氧气，证明了光合作用释放的O2来自于水；后来美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法分别标记了二氧化碳和水，也证实了这个结论。
②希尔反应证明光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，暗反应在黑暗条件下可以进行，但需要光反应提供ATP和[H]。
（2）①据图分析可知，酶1和酶2都可以催化二氧化碳的固定，发生的场所分别是叶绿体基质和细胞质基质。
②夜间仙人掌气孔开放，叶肉细胞可以从外界吸收CO2，酶2可以将CO2转化为苹果酸，再运输至液泡，进而使细胞液pH降低。
③若光照条件从适宜到突然减弱，则光反应产生的[H]和ATP不足，导致PGA还原受阻，因此仙人掌叶绿体中PGA/RuBP的值在短期内会上升。
