Question

【题目】请阅读科普短文，并回答问题。

绿色植物及光合细菌都靠叶绿素进行光合作用，但一种生长在盐湖里的嗜盐菌，虽没有叶绿素，也能在厌氧光照条件下同化CO2。

美国加州大学科学家施特克尼斯通过长期的研究，发现嗜盐菌在低氧和日光下生长，其质膜可产生明显的斑块。因为斑块的颜色与人眼的感光物质视紫红质很相似，所以叫紫膜。紫膜中仅含一种蛋白质，其结构也与视紫红质相似，因而被命名细菌视紫红质。它能把接受到的阳光大约10%变成其他形式的能，这比叶绿素能够转换约30%的光能要低。

细菌视紫红质在冰冻撕裂复制物中，具有清楚可认的六角形晶格。紫膜中，细菌视紫红质占75%（另有25%为类脂），分子量为26，000道尔顿。每一分子细菌视紫红质含有一分子视黄醛，由它吸收光子并引起一系列光化学反应循环。这种蛋白质分子以7个α螺旋跨膜，每个螺旋长约4nm（如下图）。紫膜蛋白嗜盐菌紫膜中细菌视紫红质七螺旋跨膜示意图在吸收光子引起光化学反应循环的同时，能产生跨紫膜的质子泵作用，即当光照射时，视黄醛放出H＋到细胞膜外，失去H＋的视黄醛又从细胞质内获得H＋，在光照下又被排出。这样反复进行，形成膜内外H'梯度，当膜外的H＋通过膜中的H＋-ATP酶返回时，合成ATP，用于同化CO2。在太阳照射时，每个细胞在一秒钟内大约可以使250个H＋转移到细胞膜外。嗜盐菌就这样依靠光能生活着。

（1）将你学过的植物光合作用知识与本文中介绍的新知识进行比较，将不同之处填入下表。

?	捕获光能的场所	捕获光能的物质
教材知识	①_____________	②_____________
本文知识	③_____________	④_____________

?

?

（2）你认为上述材料中该生物体内进行的代谢过程能称作光合作用吗？请陈述理由________________。

（3）如果采用基因工程技术改造植物，使植物叶肉细胞的类囊体膜上同时表达出细菌视紫红质和叶绿素，能否提高植物的光合作用效率？写出你的判断依据__________________________。

（4）基于上述资料内容，你认为可围绕生物代谢进行哪些方面的研究_____________。

Answer 1

【答案】类囊体膜??? 叶绿素（和类胡萝卜素）??? 紫膜??? 细菌视紫红质??? 能，把二氧化碳和水转变成有机物，把光能转变为化学能，储存在有机物中??? 能，增加光反应产物的供给?? 不能，缺乏暗反应条件支持??? 对植物进行改造，提高植物体捕获光能的效率???

【解析】

分析题干可知，一种嗜盐菌虽没有叶绿素，也能在厌氧光照条件下同化CO2，故该细菌能进行光合作用，属于自养生物。

（1）植物细胞内捕获光能的场所在叶绿体的类囊体薄膜，捕获光能的物质为光合色素叶绿素和类胡萝卜素；由题干信息“紫膜中仅含一种蛋白质，其结构也与视紫红质相似，因而被命名细菌视紫红质。它能把接受到的阳光大约10%变成其他形式的能，这比叶绿素能够转换约30%的光能要低”可知文中所述生物捕获光能的场所为紫膜，捕获光能的物质为细菌视紫红质。

（2）光合作用的定义为“能把二氧化碳和水转变成有机物，把光能转变为化学能，储存在有机物中”，上述材料中该生物体内能进行“在厌氧光照条件下同化CO2、产生H＋、ATP”等过程，进行的代谢过程可称为光合作用。

（3）植物的光合作用效率是由光反应和暗反应两个过程决定的，若使植物叶肉细胞的类囊体膜上同时表达出细菌视紫红质和叶绿素，可提高光反应产物的供给，故可提高光合效率（或者说不能，因为缺乏缺乏暗反应条件支持）。

（4）文中所述过程同光合作用的光反应阶段类似，故可依据材料对植物进行改造，提高植物体捕获光能的效率。