Question

【題目】科學家對光合作用的研究經歷了漫長的探索過程。1937年英國生物化學家和植物生理學家羅伯特·希爾發現，從細胞中分離出葉綠體，加入“氫”接受者，照光后發現，即使不提供，也可以釋放，這一過程被稱為希爾反應。請回答下列問題：

（1）希爾反應證明了光合作用釋放的來自____________（物質），從葉綠體基質到達類囊體薄膜上的“氫”接受者是____________。

（2）很多肉質植物如仙人掌以氣孔白天關閉、夜間開放的特殊方式適應高溫干旱環境。下圖為仙人掌葉肉細胞內部分生理過程示意圖，據圖回答：

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2固定的場所是___________________。圖中蘋果酸脫羧后產生的可供線粒體呼吸利用的物質A是___________________。

②仙人掌以夜間氣孔開放、白天氣孔關閉適應高溫干旱環境特殊的光合作用適應機制是______________________________。

Answer 1

【答案】水（或） 氧化型輔酶II（或） 細胞質基質 丙酮酸 仙人掌夜間氣孔開放，將外界固定為蘋果酸儲存在液泡中，當白天氣孔關閉，就利用夜間儲存的蘋果酸脫羧形成的合成有機物

【解析】

根據題干信息分析，希爾反應實際上是光合作用的光反應，在沒有二氧化碳的參與下，水的光解產生了[H]和氧氣。據圖分析，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基質，一方面釋放二氧化碳，另一方面產生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，在酶1的作用下與RuPB結合生成PGA，再還原生成有機物（CH2O）。

（1）由于參加光合作用的物質為CO2和H2O，希爾反應認為沒有二氧化碳的情況下，葉綠體也能夠產生氧氣，證明了光合作用釋放的O2來自于水（H2O）；由光合作用過程可知，從葉綠體基質到達類囊體薄膜上的“氫”接受者是NADP+（氧化型輔酶Ⅱ）。

（2）①據圖分析可知，酶2可以催化CO2的固定，發生的場所是細胞質基質。根據有氧呼吸過程可知，能夠進入線粒體內進一步氧化分解的物質為丙酮酸，結合圖示信息，可以判斷出A物質為丙酮酸。

②據圖分析，仙人掌夜間氣孔開放，二氧化碳與PEP在酶2的作用下發生二氧化碳的固定生成OAA，進而生成蘋果酸儲存在液泡中；當白天氣孔關閉，液泡中的蘋果酸進入細胞質基質，釋放二氧化碳供光合作用合成有機物。