【題目】閱讀下面的材料,完成(1)~(4)題。

Science》發(fā)表的這項新發(fā)現(xiàn)會導(dǎo)致教科書重寫嗎?

據(jù)報道,研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新型的光合作用——利用近紅外光進行的光合作用,研究成果于20186月在《科學(xué)》雜志網(wǎng)站發(fā)表。

地球上絕大多數(shù)的放氧光合生物在光合作用過程中利用的都是可見光,但這種新類型光合作用利用的是近紅外光,它廣泛存在于藍(藻)細菌(cyanobacteriablue-green algae)中。研究人員在澳大利亞赫倫島海灘巖石表面之下幾毫米處發(fā)現(xiàn)了含有葉綠素f的藍(藻)細菌,它們在缺少可見光的條件下也可以借助近紅外光生長。

常見的光合作用利用來自紅光的能量驅(qū)動。這一特征存在于我們已知的所有植物、藻類中,因此人們認(rèn)為紅光的能量為光合作用設(shè)定了“紅色極限”。

然而,當(dāng)一些藍(藻)細菌在近紅外光下生長時,常見的工作系統(tǒng)關(guān)閉了,取而代之的是葉綠素fchlorophyll-f)的系統(tǒng)。在此研究成果公布之前,人們一直認(rèn)為植物中的葉綠素f只起捕獲光能的作用。新的研究表明,在蔭蔽或者光線較暗的條件下,葉綠素f在光合作用中起著關(guān)鍵作用,利用低能量的近紅外光來進行復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),這就是“超越紅色極限”的光合作用。在新的光合作用工作系統(tǒng)中,通常被稱為“輔助色素”的葉綠素f,實際上是在執(zhí)行關(guān)鍵的化學(xué)步驟,而不是教科書所描述的發(fā)揮輔助作用。

研究人員彼得·伯林森評價:這是光合作用的一個重要發(fā)現(xiàn),它突破了我們對生命的理解,比爾·盧瑟福教授和英國倫敦帝國理工學(xué)院的研究團隊?wèi)?yīng)該得到祝賀,因為他們揭示了光合作用基礎(chǔ)過程的一個新途徑。

這一發(fā)現(xiàn)改變了我們對光合作用基本機制的認(rèn)識,教科書中的相關(guān)內(nèi)容應(yīng)該重寫;它擴大了我們尋找外星生命存在的范圍,并為培育更有效利用光能的作物新品種提供了參考。

1)將你學(xué)過的光合作用知識與本文中介紹的新知識進行比較,將不同之處填入下表。

葉綠素種類

相應(yīng)的功能

教材知識

本文知識

________

2)請解釋上述材料中“超越紅色極限”的含義:___________。

3)本項研究重要的發(fā)現(xiàn)是:___________________________________

A 存在一種新的葉綠素——葉綠素f

B 具有葉綠素f的生物中沒有其他葉綠素

C 葉綠素f具有吸收近紅外光的作用

D 葉綠素f在光合作用中起輔助作用

E 葉綠素f可作為關(guān)鍵色素轉(zhuǎn)換光能

4)請結(jié)合本文撰寫一段文字,介紹藍(藻)細菌的光合作用。(120字以內(nèi))_________________

【答案】

葉綠素種類

相應(yīng)的功能

教材知識

葉綠素a、葉綠素b

吸收、利用紅光、藍光

本文知識

葉綠素f

吸收、利用近紅外光

葉綠素f利用低能量的近紅外光來驅(qū)動光合作用 E 藍(藻)細菌沒有葉綠體,但其內(nèi)部的光合片層上具有參與光合作用的色素和酶類。藍(藻)細菌中除含有葉綠素a外,某些還含有葉綠素f,可吸收、利用近紅外光的能量,合成有機物

【解析】

光合作用分為兩個階段進行,在這兩個階段中,第一階段是直接需要光的稱為光反應(yīng),第二階段不需要光直接參加,是二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑姆催^程稱為暗反應(yīng)。光合作用在葉綠體中進行,光反應(yīng)的場所位于類囊體膜,暗反應(yīng)的場所在葉綠體基質(zhì)。光反應(yīng)的發(fā)生需要葉綠體類囊體膜上的色素、酶參與。

1)課本中的葉綠素包含葉綠素a和葉綠素b,而本文知識提到的葉綠素為葉綠素f。相應(yīng)的功能:教材中葉綠素有吸收和轉(zhuǎn)化光能的作用,主要吸收紅光和藍紫光,而本文中的葉綠素f可以利用近紅外光。
2)上述材料中紅色極限的含義:波長大于紅光的光波無法驅(qū)動光合作用(能量低于紅光的光無法驅(qū)動光合作用)。
3)本項研究最重要的發(fā)現(xiàn)是葉綠素f可作為關(guān)鍵色素轉(zhuǎn)換光能,故選E。
4)通過分析文章,葉綠素是進行光合作用的主要色素。在高等植物和綠藻細胞中含有葉綠素a、b,能吸收、利用可見光中的紅光和藍光的能量,合成有機物。某些藍(藻)細菌中除含有葉綠素a外,還含有葉綠素f,可吸收、利用近紅外光的能量,合成有機物。

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