Question

如圖為賈格道夫（Jagendorf 1963）等人的酸堿磷酸化實驗的示意圖．在暗處把葉綠體的基粒放在pH=4的弱酸性溶液中平衡，讓基粒膜腔的pH成為4，然后加進(jìn)pH=8且含有ADP和Pi的緩沖溶液，結(jié)果生成ATP．
（1）用反應(yīng)式表示在自然條件下，普通小麥葉肉細(xì)胞葉綠體基粒上發(fā)生的反應(yīng)．
①

 

．
②

 

．
③

 

．
（2）葉綠體基粒上的色素分為兩類，一類是少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a分子，它的功能是

 

．另一類色素包括

 

，功能是

 

．
（3）葉綠體基粒加入PH=4的緩沖液中的目的是

 

，然后轉(zhuǎn)移基粒到PH=8的溶液中，并加入ADP和P i的緩沖液，產(chǎn)生ATP的原因是

 

．
（4）實驗的結(jié)論是

 

．

Answer 1

考點：光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程的能量變化和物質(zhì)變化,葉綠體結(jié)構(gòu)及色素的分布和作用

專題：

分析：光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換，包括以下三個步驟：光能轉(zhuǎn)換成電能；電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能；活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能．其中，第一步和第二步屬于光反應(yīng)階段，發(fā)生在類囊體薄膜上；第三步屬于暗反應(yīng)階段，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中．
1．光能轉(zhuǎn)換成電能
　�。�1）光合色素：葉綠體內(nèi)類囊體薄膜上的色素，可以分為兩類：
　　吸收和傳遞光能的作用：包括全部的葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素，以及絕大多數(shù)的葉綠素a；
　　吸收光能并將光能轉(zhuǎn)換成電能：少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a．
　�。�2）轉(zhuǎn)化過程：這種特殊狀態(tài)的葉綠素a在光的照射下，可以得失電子，從而將光能轉(zhuǎn)換成電能．
　　葉綠素a被激發(fā)而失去電子（e），最終傳遞給NADP⁺（中文簡稱是輔酶Ⅱ）．
　　失去電子的葉綠素a變成一種強氧化劑，能夠從水分子中奪取電子，使水分子氧化生成氧分子和氫離子（H^+），葉綠素a由于獲得電子而恢復(fù)穩(wěn)態(tài)．
　　2．電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能
　　（1）隨著光能轉(zhuǎn)換成電能，NADP⁺得到兩個電子和一個質(zhì)子，就形成了NADPH．
　�。�2）葉綠體利用光能轉(zhuǎn)換成的另一部分電能，將ADP和Pi轉(zhuǎn)化成ATP．
　　這一步驟形成的NADPH和ATP，由于富含活躍的化學(xué)能，很容易分解并釋放出能量，供暗反應(yīng)階段中合成有機(jī)物利用．NADPH還是很強的還原劑，可以將二氧化碳最終還原成糖類等有機(jī)物，自身則氧化成NADP⁺，繼續(xù)接受脫離開葉綠素a的電子．
　　3．活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能
　　在暗反應(yīng)階段中，二氧化碳被固定后形成的一些三碳化合物（C₃），在有關(guān)酶的催化作用下，接受ATP和NADPH釋放出的能量并且被NADPH還原，再經(jīng)過一系列復(fù)雜的變化，最終形成糖類等富含穩(wěn)定化學(xué)能的有機(jī)物．這樣，活躍的化學(xué)能就轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能，儲存在糖類等有機(jī)物中．

解答： 解：（1）光合作用具體過程包括：光能轉(zhuǎn)換成電能；電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能；活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能．其中，第一步和第二步屬于光反應(yīng)階段，發(fā)生在類囊體薄膜上．具體化學(xué)方程式如：①H₂O

光解

色素

1

2

O₂+2H⁺+2e ②NADP⁺+2e+H⁺

酶

NADPH
③ADP+Pi+能量

酶

ATP
（2）葉綠體內(nèi)類囊體薄膜上的色素，可以分為兩類：吸收和傳遞光能的作用：包括全部的葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素，以及絕大多數(shù)的葉綠素a；吸收光能并將光能轉(zhuǎn)換成電能：少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a．
（3）在暗處把葉綠體的基粒放在pH=4的弱酸性溶液中平衡，基粒膜腔的pH會成為4．因此PH=4的緩沖液中的目的是使基粒的PH成為4．當(dāng)把處于PH=4的基粒移到PH=8的溶液中，基粒膜內(nèi)外有H⁺的濃度差，在加入ADP和Pi的緩沖液，會產(chǎn)生ATP．
（4）整個實驗都是在無光照、無色素條件下進(jìn)行的，只是存在PH梯度的緩沖液中依然可以將ADP和Pi合成ATP．由此可推測：在不照光，沒有電子傳遞的情況下，只需基粒膜內(nèi)外有H⁺梯度就能驅(qū)動ATP合成．
故答案為：
（1）①H₂O

光解

色素

1

2

O₂+2H⁺+2e
②NADP⁺+2e+H⁺

酶

NADPH
③ADP+Pi+能量

酶

ATP
（2）吸收和轉(zhuǎn)換光能，把光能轉(zhuǎn)換成電能       多數(shù)葉綠素a分子和全部的葉綠素b、類胡蘿卜素和葉黃素     吸收和傳遞光能
（3）使基粒的PH成為4        基粒膜內(nèi)外有H⁺的濃度差
（4）在不照光，沒有電子傳遞的情況下，只需基粒膜內(nèi)外有H⁺梯度就能驅(qū)動ATP合成

點評：本題著重考查了光合作用過程中的物質(zhì)變化和能量變化等方面的知識，意在考查考生能識記并理解所學(xué)知識的要點，把握知識間的內(nèi)在聯(lián)系，形成一定知識網(wǎng)絡(luò)的能力，并且具有一定的分析能力和理解能力．