希尔反应和氢载体

（2014年浙江高考试题）（1）希尔反应模拟了叶绿体光合作用中           阶段的部分变化。氧化剂DCIP既可用于颜色反应，还可作为         。希尔反应活力可通过测定DCIP溶液的颜色变化得到，也可通过测定得到        。

（注：希尔反应活力测定的基本原理：将叶绿体加入DCIP（二氯酚-淀粉）溶液并照光，水在光照下被分解，产生氧气等，而溶液中的DCIP被还原并发生颜色变化，这些变化可用仪器进行测定。）

答案：光反应   氢载体  氧气的释放速率

答题情况：第二空的信息尽管试题中有呈现，但能得出此答案的在全省廖廖无几（阅卷老师的反馈），原因在于这术语平时很少接触到，本人查找高中教材和大学教材，还是有所呈现，特别是大学教材，其实是大学教材的一个植物生理实验。

浙科版教材必修1 P86：NADPH和NADH是同一类辅酶，都是氢的载体。大学教材中的实验——离体叶绿体对染料的还原作用（希尔反应）里主要涉及到的知识就是染料利用二氯靛酚（DCPIP）验证希尔反应。

1．希尔反应的发现过程

希尔反应是在离体叶绿体（实质是被膜破裂的匀浆）悬浮液中，加入适当的电子受体（如草酸铁），照光时可使水分解而释放氧气：

4Fe³⁺＋２H₂O→4Fe²⁺ ＋４Ｈ⁺＋Ｏ₂

最初他用离体的叶绿体加叶片提取液，测到有氧放出。接着加上其他氧化剂如高铁氰化钾，能测到更多的氧，表明离体叶绿体能进行光合作用光反应。但加二氧化碳却没有什么变化，表明离体叶绿体不能同化二氧化碳。

他解释说：“如果二氧化碳真起了作用，我可能就不再走下去了，这证明在光中产生的氧气是与一个氢受体或电子受体相对应的。在光下进行的催化反应之一是草酸高铁钾到低价铁的还原。如果叶绿体所表现的这个性能是光合作用一部分的话，似乎氧必然是从水中来的。”由此，他预言：这种叶匀浆的铁-氧反应也许指示着一种与二氧化碳同化有关的机理。 

希尔进一步研究证实，植物光合作用的光反应是氧分子的产生，而不是二氧化碳的还原，氧的产生是由于叶绿体以草酸铁作受氢体所致，其机理与完整细胞光合放氧过程相一致。

后来发现生物中重要的氢载体NADP⁺也可以作为生理性的希尔氧化剂，从而使得希尔反应的生理意义得到了进一步肯定。在完整的叶绿体中NADP⁺作为从H₂O到O₂的中间电子载体，其反应式可写为：

2NADP⁺＋2H₂O→2NADPH＋2H⁺＋O₂

其实，CO₂也可看作为一种生理性的希尔氧化剂，因为向完整的叶绿体悬浮液中充入CO₂或加入能产生CO₂的试剂如NaHCO₃，照光时叶绿体能发生放氧反应。

综上所述，证明离体叶绿体在光照下，仍具有氧化-还原体系活性。至于能否进行碳反应，并不是希尔研究的重点。

2．实验：离体叶绿体对染料的还原作用（验证希尔反应）

实验原理

离体的完整叶绿体，在合适的氧化剂存在下，例如染料二氯靛酚（DCPIP），当照光时，可以使水光解释放氧气，同时使染料还原，结果染料从原来的蓝紫色变为粉红色至无色。此反应为希尔所发现，故常称为希尔反应。可用分光光度计测定反应前后染料吸光度A的变化，变化在4─5分钟内呈线性关系。

  

仪器药品

721型分光光度计　　试管架　　烧杯　容量瓶　　移液管　　　试管　　100mmol/L磷酸缓冲液，　pH7.3　　0.3mmol/L2，6椂鹊宸幽疲怀迫—8.7mg二氯靛酚钠，加蒸馏水定容至100ml。

操作步骤

1．加样

取干净试管6支，分为两组，并分别编成1、2、3号，然后按下表加入试剂。

 

 

 

 注：（1）叶绿体悬液为实验40所制备。

　　（2）2号管加叶绿体悬液后于沸水浴上煮5分钟，然后用蒸馏水补足丧失的水分。

　　（3）3号管为比色时调节零点用。

　　（4）各试管都在最后加入二氯靛酚以开始反应，并立即摇匀进行比色测定，以代表作用时间为0。各管在加染料之前保存在冰浴中。

2．比色

当加入染料后立即摇匀倒入相应的比色杯中，迅速测定吸光度，波长为620nm，此即代表0时的吸光度。然后将比色杯置于离150W灯光约60cm处照光，每隔1分钟快速读下吸光度的变化，连续进行5、6次读数，严格控制照光时间。

3．实验结果

将结果以每分钟A620的变化量（△A620 /min）为纵坐标，以时间（分钟）为横坐标作图。