希爾反應

英國羅伯特·希爾發現的化學反應

希爾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,1937)用光照射加有草酸鐵的葉綠素懸濁液時,發現Fe3+還原成Fe2+並放O2(1937)。

即在光照下,離體葉綠體類囊體能將含有高鐵的化合物(如高鐵氰化物)還原為低鐵化合物,並釋放氧,將這個反應稱為希爾反應(Hill reaction)。氫的受體也稱為希爾氧化劑,例如NADP+、NAD+、苯醌等。

概述


希爾反應
希爾反應
希反( )指離葉綠照件,釋氧氣並還原電子受體的反應。

發現者

希爾反應
希爾反應
該反科羅伯·希,故稱“希反”。

發現過程

希反指葉綠藉助氧反。希(.,)照射草酸高鐵的葉綠素懸濁液時,發現還原成並放(1939)。

表示方式


希爾反應一般可用下式表示:
(條件為光照)或
(條件為光照)
許多物質如2,4-二氯酚靚酚、苯醌、、等都能作為希爾反應的電子受體,他們也被稱為希爾氧化劑。
目前,已知在類囊體腔一側有3條外周多肽,其中一條33000的多肽為錳穩定蛋白(manganese stablizing protein,MSP),它們與、、一起參與氧的釋放,稱為放氧複合體(oxygen-evolving complex,OEC).
另外,雖然仍可作為氧化劑,但在這種情況可見有(超氧陰離子)和的形成,而 是由不均化反應造成的。

化學分析


反應的標準吉布斯自由能變
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,即希爾反應進行所需的光子的波長為。
這一理論值與產生紅降現象的波長() 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。

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。

考題


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