叶绿体类囊体膜上分子基础示意图

试题研究：科学家进行的离体叶绿体实验也是经典实验，这次的选考试题中出现了加试题，考试之前也一直想学习和研究H⁺和ATP的关系，因为第二次新高考就有这样的试题信息（2016年4月），模拟试题中也有相关的推理（2016年杭州一模、绍兴模拟试题）。由于找不到相关的资料而作罢，现在再查找了资料，发现这也是研究叶绿体的经典实验，值得学习和研究。

如果学生对有关的经典实验熟悉，有助于解答这次的加试题。

一、希尔反应（必修1第101页）

1937年英国剑桥大学的希尔用离体叶绿体做实验。使的研究水平从细胞水平一下进入到细胞器水平。

他将离体的叶绿体加到氢受体的水溶液中，在无二氧化碳的条件下给予光照，发现叶绿体中有氧气放出。

二、阿尔农实验

1954年，美国科学家阿尔农也用离体的叶绿体做实验：在给叶绿体照光时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi时，体系中就会有ATP产生。

A组：光照+叶绿体提取液+ADP+Pi，结果叶绿体中可以生成ATP

B组：无光+叶绿体提取液+ADP+Pi，结果叶绿体中没有生成ATP

三、试题分析

（2017年11月选考加试题）在黑暗条件下，将分离得到的类囊体放在pH4的缓冲液中，使类囊体内外的pH相等，然后迅速转移到含有ADP和Pi的pH8的的缓冲溶液中，结果检测到有ATP的生成。根据实验分析，下列叙述正确的是（ C ）

A．实验中溶液的H⁺均来自于水的裂解

B．黑暗条件下植物叶肉细胞中的叶绿体可产生ATP

C．光照条件下植物细胞叶绿体中类囊体的腔内的H⁺浓度较高

D．若使类囊体的脂双层对H⁺的通透性增大，ATP生成量不变

解析：本实验是黑暗条件下完成的，实验中溶液的H⁺不仅仅来自于光下时水的裂解，也有来自于缓冲液中，A错误；

黑暗条件下，植物叶肉细胞中的叶绿体不能产生ATP，B错误；

光照条件下，植物细胞叶绿体中类囊体的腔内发生水的光解产生H⁺，使类囊体腔内的H⁺浓度较高，C正确；

根据实验的结果，H⁺的浓度差和ATP的产生有关，若使类囊体的脂双层对H⁺的通透性增大，ATP生成量会发生改变，D错误。

（模拟试题）科学家将离体叶绿体浸泡在pH=4的酸性溶液中不能产生ATP（图1），当叶绿体基质和类囊体均达到pH=4时（图2），将其转移到pH=8的碱性溶液中（图3）发现ATP合成．下列叙述不合理的是（ A ）

A．光可为该实验提供能量，是该实验进行的必要条件

B．该实验中叶绿体完整，保证反应过程高效、有序地进行

C．产生ATP的条件是类囊体腔中的H⁺浓度高于叶绿体基质

D．叶肉细胞中的叶绿体依靠水的光解产生类似于图3的条件

解析：该实验只能说明ATP的合成与pH有关，不需要光照，需要在黑暗中进行，A错误；

叶绿体是光合作用的场所，该实验中叶绿体完整，保证反应过程高效、有序地进行，B正确；

由题图可知，产生ATP的条件是类囊体腔中的H⁺浓度高于叶绿体基质（或叶绿体基质中的pH高于类囊体腔），C正确；

水的光解能产生氧气和H⁺，使类囊体腔中的H⁺浓度升高，这样可使叶绿体基质中的pH高于类囊体腔，产生类似于图3的条件，D正确。