Question

【題目】生物制氫有良好的發(fā)展前景，[H]在產(chǎn)氫酶的作用下可以產(chǎn)生H2，產(chǎn)氫酶對O2敏感。下面是利用生物制H2的兩種方法。

(1)真核生物綠藻在光照條件下可以產(chǎn)生H2。綠藻在光照條件下產(chǎn)生[H]的場所是__________。綠藻產(chǎn)H2是生物代謝的一種調(diào)控結(jié)果，當(dāng)細(xì)胞代謝活動平衡時(shí)，綠藻細(xì)胞內(nèi)參與反應(yīng)的C3的含量_____(填“小于”、“大于”或“等于”)C5的含量，其原因是___________________。產(chǎn)H2會導(dǎo)致綠藻生長不良，請從光合作用物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度分析其原因：______________________________________________________________。

(2)一些厭氧微生物在黑暗環(huán)境下，能將多種有機(jī)物發(fā)酵成各種有機(jī)酸，同時(shí)產(chǎn)生大量的H2。與上述綠藻制氫方法相比，這種方法制H2的優(yōu)點(diǎn)是_________________________________。

在厭氧微生物產(chǎn)H2過程中無氧呼吸也會影響產(chǎn)氫酶的活性，其原因是__________________。

Answer 1

【答案】細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體 大于 綠藻進(jìn)行光合作用的暗反應(yīng)時(shí)，一個(gè)CO2與一個(gè)C5結(jié)合，可形成2個(gè)C3 綠藻光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]轉(zhuǎn)變成H2，使參與暗反應(yīng)的[H]減少，有機(jī)物生成量減少 不受光照條件限制、避免了氧氣的干擾、產(chǎn)氣量大 厭氧菌無氧呼吸產(chǎn)生有機(jī)酸，導(dǎo)致溶液pH降低，影響產(chǎn)氫酶的活性

【解析】

呼吸作用和光合作用都可以產(chǎn)生[H]，呼吸作用中[H]為NADH，產(chǎn)生于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)，光合作用過程中[H]為NADPH，在葉綠體類囊體膜上產(chǎn)生，據(jù)此分析。

(1)綠藻在光照條件下既進(jìn)行光合作用又進(jìn)行呼吸作用，兩過程都產(chǎn)生[H]，因此綠藻在光照條件下產(chǎn)生[H]的場所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體。根據(jù)暗反應(yīng)過程中CO2的固定可知，當(dāng)細(xì)胞代謝活動平衡時(shí)，一個(gè)C5與CO2結(jié)合生成兩個(gè)C3，因此綠藻細(xì)胞內(nèi)參與反應(yīng)的C3的含量大于C5的含量；綠藻光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]轉(zhuǎn)變成H2，使參與暗反應(yīng)[H]的減少，有機(jī)物生產(chǎn)量減少，因此H2會導(dǎo)致綠藻生長不良。

(2)一些厭氧微生物在黑暗環(huán)境下，能將多種有機(jī)物發(fā)酵成各種有機(jī)酸，同時(shí)產(chǎn)生大量的H2。與上述綠藻制氫方法相比，這種方法制H2的優(yōu)點(diǎn)是不受光照條件限制、避免了氧氣的干擾、產(chǎn)氣量大。厭氧菌無氧呼吸產(chǎn)生有機(jī)酸，導(dǎo)致溶液pH降低，影響產(chǎn)氫酶的活性，因此在厭氧微生物產(chǎn)H2過程中無氧呼吸也會影響產(chǎn)氫酶的活性。