希爾反應

希爾反應

希爾反應(Hill reaction)是指離體葉綠體在光照條件下照光,使水分解,釋放氧氣並還原電子受體的反應。該反應由英國科學家羅伯特·希爾發現,故稱“希爾反應”。 希爾反應是指葉綠體藉助光能使電子受體還原並放出氧的反應。當希爾(R.Hill,1939)用光照射加有草酸高鐵的葉綠素懸濁液時,發現Fe3+還原成Fe2+並放O2(1939)。

化學分析

反應的標準吉布斯自由能變ΔrGm=- ZFE= 2 ×96485 × 1. 3469J·mol= 259. 911 ×103J·mol

希爾反應所需光子的波長:

根據希爾反應的平衡常數,通過計算推導可得到希爾反應能夠進行的最大波長λ= 686nm,即希爾反應進行所需的光子的波長為K< 686nm。

這一理論值與產生紅降現象的波長( λ> 685nm) 相吻合, 可以說, 紅降現象的產生是由希爾反應的熱力學所決定的。

基本內容

表示方式

希爾反應一般可用下式表示:

希爾反應希爾反應

2NADP+ + 2H2O —→ 2NADPH + 2H+ + O2

(Hill reagent)或稱希爾氧化劑(Hilloxidant)。雖然在光合成中,生理學上的希爾氧化劑是NADP+,但用草酸高鐵、鐵氰化鉀和苯醌等化合物也能觀察到希爾反應。另外,雖然O2仍可作為氧化劑,但在這種情況可見有O2-(超氧陰離子)和H2O2的形成,而H2O2是由不均化反應造成的。

偉大意義

證明了光合作用在葉綠體中進行;植物放出的氧是水在光下被分解和氧化,這種水的光氧化反應與CO2的還原可分開進行,因而劃分出光反應和暗反應兩個階段;發現了光反應中有光誘導的電子傳遞和水的光解及O2釋放;發現了水在光反應中起到的是供氫體和電子供體的雙重作用。

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題目

二十世紀,科學家希爾曾做如下實驗如圖所示,請你分析並回答下列問題。

(1)據你分析,圖b氣泡中的氣體是________,如何設計實驗來驗證氣

體中所含的氣體成分?_________________________。

(2)通過實驗可以看出,光合作用進行的場所是________________。

(3)通過圖b和圖c的比較,可以說明什麼問題?________________。

(4)希爾的這個實驗證明了光合作用的條件是__________________。

答案

(1)氧氣;用透明的玻璃罩把培養皿罩起來,把快要熄滅的火柴棒迅速深入玻璃罩內,火柴重新燃燒起來

(2)葉綠體

(3)光合作用只有在光下才能進行

(4)光和葉綠體

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