葉綠體中的ATP

2021-02-15 東湖小講堂

葉綠體中的ATP

浙江省象山中學：嚴靈劍   微信號：xszxsf

【疑難背景】（全品選考專題P117.5）下面有關ATP與酶的敘述，錯誤的是

A.葉綠體中三碳糖合成澱粉所需的ATP來自細胞呼吸

B.NADPH和NADH都市重要的輔酶，並有較強的還原性

C.酶在發揮作用時，一定伴隨著ATP的水解

D.合成酶時，一定伴隨著水和ADP的生成

[答案]C

【疑難問題】

葉綠體中的ATP除了光反應可以產生外還可以來自於哪裡？又可以用於哪裡？

【疑難解析】

H.RobertHorton《《生物化學原理》(第5版)認為：「光合作用最重要的部分是將光能轉化為ATP中化學能的形式。光合物種利用大量經濟的ATP和NADPH來進行所有需要能量的代謝反應。這包括蛋白質、核酸、碳水化合物和脂類的合成。這就是為什麼光合細菌和藻類是如此成功的生物的原因。」   事實上，光合作用碳反應利用光反應產生的ATP和NADPH可合成多種化合物，其中主要產物是糖類，包括單糖(葡萄糖、果糖)、蔗糖和澱粉，其中蔗糖和澱粉最為普遍。大多數植物的產物是澱粉，有些只產生葡萄糖和果糖(如洋蔥、大蒜)。  此外，最初產物三碳糖磷酸也可進一步與磷酸甘油酸形成脂肪、脂肪酸、胺基酸等。  另外，葉綠體中含有少量的DNA、RNA,在遺傳上具有一定的獨立性。光合作用光反應產生的ATP也可用於葉綠體中的基因表達過程。[1]

葉綠體完全可以從細胞溶膠中吸收少部分來自細胞呼吸的ATP,以滿足特定條件下葉綠體中的代謝需求，如碳反應、DNA的複製、蛋白質的合成等，實現這一點的分子基礎就是位於葉綠體內膜上的ATP/ADP交換轉運體。    通常認為，光合作用固定CO2所需的ATP來自於類囊體膜兩側pH梯度驅動的ATP合成過程，然而，一些證據表明，從細胞溶膠中吸收ATP可補充葉綠體的合成代謝，至少在某些條件下或者某些類型的葉綠體中是這樣的。當光合作用不能為固定CO2或其他合成代謝提供足量的ATP時，葉綠體就需要吸收ATP。葉綠體的ATP/ADP轉運體負責將線粒體產生的ATP從細胞溶膠轉運到葉綠體基質中。

ATP運輸可能對光合作用的碳固定產生很少的或實質性的促進作用，程度視ATP的吸收速率而定。在實驗中，ATP的輸入範圍從每小時每毫克葉綠素5umol(波菜葉綠體)到每小時每毫克葉綠素＞40umol(馬唐草葉綠體)。在光下，給甜辣椒的離體葉綠體加入ATP後，澱粉的表觀合成速率達到了最大值。    總之，一些生物的光合作用碳反應受到外源性ATP的顯著影響，質體ATP/ADP轉運體在異養型質體(如造粉體)和光能自養型質體(如葉綠體)中都具有重要的作用。[2]

【疑難豁然】

光合作用碳反應利用光反應產生的ATP和NADPH可合成多種化合物，其中主要產物是糖類，包括單糖(葡萄糖、果糖)、蔗糖和澱粉，也可用於葉綠體中的基因表達過程。

葉綠體可以從細胞溶膠中吸收ATP可補充葉綠體的合成代謝。

所以這道題的A應該也是錯誤的。

參考文獻

1、張勝 秦磊.高中生物疑點通[M].安徽：中國科學技術大學出版社，2018:83

    2、張勝 秦磊.高中生物疑點通[M].安徽：中國科學技術大學出版社，2018:81

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