Question

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

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

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

②仙人掌以夜間氣孔開放、白天氣孔關(guān)閉適應(yīng)高溫干旱環(huán)境特殊的光合作用適應(yīng)機制是______________________________。

Answer 1

【答案】水（或） 氧化型輔酶II（或） 細胞質(zhì)基質(zhì) 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(dāng)白天氣孔關(guān)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(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）由于參加光合作用的物質(zhì)為CO2和H2O，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（H2O）；由光合作用過程可知，從葉綠體基質(zhì)到達類囊體薄膜上的“氫”接受者是NADP+（氧化型輔酶Ⅱ）。

（2）①據(jù)圖分析可知，酶2可以催化CO2的固定，發(fā)生的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)。根據(jù)有氧呼吸過程可知，能夠進入線粒體內(nèi)進一步氧化分解的物質(zhì)為丙酮酸，結(jié)合圖示信息，可以判斷出A物質(zhì)為丙酮酸。

②據(jù)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(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；當(dāng)白天氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋果酸進入細胞質(zhì)基質(zhì)，釋放二氧化碳供光合作用合成有機物。