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张一:光合作用的暗反应中没有产生水  

2014-07-30 11:05:24|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       1.1暗反应没有水生成

光合作用暗反应阶段的总反应式是(因文章只讨论物质变化,为表述和阅读方便,本文的所有反应式都省略了反应的条件):

12H6CO218ATP12NADPH12H2OC6H12O618ADP18Pi12NADP

从总反应式我们可以看出,并没有水的生成,相反,还消耗了12分子水。可是,我们把反应式前后的HO一对比会发现,除ATPADPPiNADP等总反应式中没体现的物质外,反应物中比生成物多出36H18O。这些HO到哪里去了呢?原来,他们进入了ADPPi中。

从分子差异中可以看出,ATP转化为ADPPi时会吸收2H1O;相应的,ADPPi转化为ATP时则会产生1分子水或将分子中的2H1O转移到其它分子。所以消耗18分子ATP的同时,吸收了暗反应中的36H18O

为印证这个推断,我们看一下Calvin循环中与ATPH2O相关的具体步骤:

1)62羧基-3-酮基-15-二磷酸核糖+6H2O6水化中间产物

2)123-磷酸甘油酸+12ATP121,3-二磷酸甘油酸+12ADP

3)121,3-二磷酸甘油酸+12NADPH12H123-磷酸甘油醛+12NADP++12Pi

4)31,6-二磷酸果糖+3H2O36-磷酸果糖+3Pi

5)6-磷酸果糖+H2O葡萄糖+Pi

6)217-二磷酸景天庚酮糖+2H2O27-磷酸景天庚酮糖+2Pi

7)65-磷酸核酮糖+6ATP61,5-二磷酸核酮糖+6ADP

从上述过程可以清楚地看出18分子ATP如何逐步转化成了ADP和磷酸,并消耗掉36H18O。同时也可以看到12分子水是如何参加反应的。

可见,暗反应中并没有产生水,反而消耗水。那么整个光合作用有没有水产生呢?有!我们知道,光合作用的实际总反应式可以写成:

6CO212H2OC6H12O66O26H2O

那么6分子的H2O从何而来呢?其实是在光反应阶段产生的。

1.2光反应阶段有水生成

1966AndreJagendorf实验证明,光合磷酸化过程的底物是ADPPi,利用质子流动产生的能量合成ATP的。所以,该反应有水生成。

光反应若为暗反应提供18ATP,就会产生18分子H2O,暗反应阶段消耗了12分子H2O,所以产生的水与消耗的水一抵消,净生成6分子H2O。这就是总反应式的生成物中6分子水的来源。

总体来看,光反应阶段水在光下分解消耗12分子水,ATP的合成生成18分子水,总体表现为水的产生。暗反应阶段消耗12分子水。

     看来生物中的化学反应是不能妄加推测的。光合作用中水的生成和消耗的阶段与许多资料的推断正好相反。无独有偶,高中阶段关于呼吸作用中水的认识也存在偏差。许多人认为有氧呼吸中只有第三阶段才有水生成,这也与实际情况相去甚远。

以上为张一发表在《中学生物教学》20094月第33页上的文章节选。

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