Question

【题目】科学家对光合作用的研究经历了漫长的探索过程。1937年英国生物化学家和植物生理学家罗伯特·希尔发现，从细胞中分离出叶绿体，加入“氢”接受者，照光后发现，即使不提供，也可以释放，这一过程被称为希尔反应。请回答下列问题：

（1）希尔反应证明了光合作用释放的来自____________（物质），从叶绿体基质到达类囊体薄膜上的“氢”接受者是____________。

（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，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2固定的场所是___________________。图中苹果酸脱羧后产生的可供线粒体呼吸利用的物质A是___________________。

②仙人掌以夜间气孔开放、白天气孔关闭适应高温干旱环境特殊的光合作用适应机制是______________________________。

Answer 1

【答案】水（或） 氧化型辅酶II（或） 细胞质基质 丙酮酸 仙人掌夜间气孔开放，将外界固定为苹果酸储存在液泡中，当白天气孔关闭，就利用夜间储存的苹果酸脱羧形成的合成有机物

【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）由于参加光合作用的物质为CO2和H2O，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（H2O）；由光合作用过程可知，从叶绿体基质到达类囊体薄膜上的“氢”接受者是NADP+（氧化型辅酶Ⅱ）。

（2）①据图分析可知，酶2可以催化CO2的固定，发生的场所是细胞质基质。根据有氧呼吸过程可知，能够进入线粒体内进一步氧化分解的物质为丙酮酸，结合图示信息，可以判断出A物质为丙酮酸。

②据图分析，仙人掌夜间气孔开放，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；当白天气孔关闭，液泡中的苹果酸进入细胞质基质，释放二氧化碳供光合作用合成有机物。