張 昊

(江蘇省鄭梁梅高級中學 漣水 223400)

1 關于水的光解的表達式

有一種誤解是將水的光解表達為： H2O→1/2O2+2[H]或2H2O→O2+4[H]。而正確的表述應示意為： H2O→1/2O2+[H]+H+或2H2O→O2+2[H]+2H+。H2O光解產(chǎn)生的H+一半?yún)⑴c形成[H]，一半處于游離狀態(tài)[1]。

辨析： 上式中的[H]，在中學教材中是還原型輔酶Ⅱ(NADPH)中“H”的簡化表達，根據(jù)光合磷酸化的化學滲透假說，在光合鏈傳遞電子過程中，類囊體膜內(nèi)外之間存在質(zhì)子電動勢差，伴隨H+通過ATP復合物返回膜外時，ADP和Pi脫水形成ATP。對于具有光系統(tǒng)I(PSI)和光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)的綠色植物，①在類囊體膜內(nèi)表面發(fā)生了水解： H2O→1/2O2+2H++2e-；②膜內(nèi)H+沿濃度梯度返回膜外時，推動了類囊體膜外表面發(fā)生了光合磷酸化： ADP+Pi→ATP；③H+將NADP+還原為NADPH： NADP++2H+→NADPH+H+。綜合上述三式，光合磷酸化的整個過程應表達為： H2O+NADP++ADP+Pi→NADPH+ATP+1/2O2+H+?？紤]到中學教材簡約性和學生的知識結構通識化，去除式中H+的結合載體NADP+和伴隨的能量變化ADP+Pi→ATP， NADPH中的“H”用[H]表示，水光解過程可示意為H2O→1/2O2+[H]+H+或2H2O→O2+2[H]+2H+。

2 光反應中水的光解過程是否需要酶的作用

有一種誤解認為光反應中水的光解過程不需酶的作用。其實，水的光解過程需要相關酶(水裂解酶)的參與。

辨析： 水的光解過程是在PSⅡ的作用下而產(chǎn)生的，PSⅡ作用中心色素分子P680吸收光能被激發(fā)后，奪取水中的電子供給PSI，引起水的分解。PSⅡ包括一個捕獲光能的復合體、一個光反應中心及一個產(chǎn)生氧的復合體，其中產(chǎn)生氧的復合體中含有水裂解酶，水裂解酶的催化中心含有4個錳離子組成簇，有5種氧化狀態(tài)，即從S0→S1→S2→S3→S4，每一步失去一個電子，氧化狀態(tài)逐漸升高，錳中心作為能荷積聚形式，失去4個電子，可以斷裂2個分子水，得到4個電子，形成氧氣，每次循環(huán)釋放4個質(zhì)子[2]。

3 同一細胞中葉綠體產(chǎn)生的氧氣跨過多少層膜到達線粒體中

有一種誤解認為葉綠體中產(chǎn)生的氧氣分子供給同一個細胞中線粒體利用，至少需要透過4層生物膜、8層磷脂分子。而事實上至少需要透過5層生物膜、10層磷脂分子。

辨析： 水光解產(chǎn)生的氧氣是在類囊體膜內(nèi)表面釋放的，而線粒體對氧氣的利用發(fā)生在有氧呼吸第三階段，是在線粒體內(nèi)膜上完成的。因此，葉綠體中產(chǎn)生的氧氣供給同一個細胞中線粒體利用，依次通過的生物膜有： 類囊體膜→葉綠體內(nèi)膜→葉綠體外膜→線粒體外膜→線粒體內(nèi)膜等5層生物膜，每層生物膜包含兩層磷脂分子，所以共通過10層磷脂分子。

4 光反應產(chǎn)生的ATP只能用于暗反應嗎

光反應產(chǎn)生的ATP，除了用于暗反應，也可以轉移到細胞質(zhì)之中，供各種生命活動利用。

辨析： 光反應產(chǎn)生的ATP，不易通過葉綠體膜，葉綠體中3-磷酸甘油酸可接受ATP中能量，轉變成二羥丙酮磷酸。二羥丙酮磷酸由磷酸運轉器跨過葉綠體膜進入細胞質(zhì)，通過一些轉變重新形成3-磷酸甘油酸，同時將其中能量轉移至細胞質(zhì)的ATP中。接著，3-磷酸甘油酸又通過磷酸運轉器回到葉綠體。葉綠體中ATP通過3-磷酸甘油酸/二羥丙酮磷酸穿梭而到達細胞質(zhì)，供各種生命活動需要[1]。

5 同一葉肉細胞中，呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳全部被用于光合作用嗎

呼吸作用產(chǎn)生的CO2，并未全部用于光合作用。

辨析： 從理論上分析，當光合作用速率大于呼吸作用速率時，細胞中光合作用吸收的CO2量多于呼吸作用產(chǎn)生的CO2量，似乎呼吸作用產(chǎn)生的CO2即使全部用于光合作用，也不能滿足其需要。而實際情況是： 按照氣體擴散作用原理，呼吸作用產(chǎn)生的CO2，是從高濃度區(qū)域擴散至低濃度區(qū)域。因此，大量CO2(特別是靠近細胞膜的線粒體產(chǎn)生的CO2)除了進入葉綠體被光合作用利用外，有部分CO2是擴散到了細胞間。

6 葉綠體中的蛋白質(zhì)都是由細胞核中的基因控制合成的嗎

葉綠體中的蛋白質(zhì)有的是由細胞核中基因控制合成，有的是由葉綠體中的基因控制合成，也有的是由細胞核基因和葉綠體中基因共同控制合成。

辨析： 葉綠體是半自主性細胞器，內(nèi)含有一定量的DNA、 RNA、核糖體、氨基酸等，因此葉綠體基因能指導合成部分自身需要的蛋白質(zhì)。其他蛋白質(zhì)是由細胞核基因指導合成，或者由細胞核和葉綠體基因共同指導合成。細胞質(zhì)中，核基因指導合成的葉綠體前體蛋白含有一段轉運肽，轉運肽的N-末端區(qū)域能識別葉綠體表面特定的受體，引導前體蛋白穿過膜進入葉綠體基質(zhì)，而C-末端區(qū)能引導前體蛋白穿過類囊體膜。許多運入的蛋白質(zhì)和葉綠體自身合成的蛋白質(zhì)共同組裝成復合物，完成特定的功能[3]。

除了上述疑惑問題外，還有“光合作用的直接產(chǎn)物都是糖類”“研究光合作用中釋放的氧氣來源和光合作用中碳的轉化途徑，都是用放射性同位素標記法”等錯誤的認識。對這些問題，《生物學教學》以往的文章中已有介紹，在此不再贅述。