Chemistry Labs

Bài 2

Phản ứng Hill bóc tách quá trình quang hợp. (a) Viết phương trình tổng của quang hợp, khử COX2\ce{CO2} thành {CHX2O}\{\ce{CH2O}\}. (b) Hill thấy lạp thể tách rời không giải phóng OX2\ce{O2} dưới ánh sáng kể cả có COX2\ce{CO2}, nhưng lại giải phóng khi thêm kali ferrioxalat KX3[Fe(CX2OX4)X3]\ce{K3[Fe(C2O4)3]} (với oxalat dư) mà không cần COX2\ce{CO2}. Cho biết chất oxi hoá và chất khử trong quang hợp tự nhiên và trong phản ứng Hill. (c) Hill đo OX2\ce{O2} thoát ra bằng hemoglobin (Hb liên kết OX2\ce{O2} tỉ lệ 1:1, [Hb][\text{Hb}] đầu =0.6×10−4= 0.6 \times 10^{-4} mol dm−3^{-3}); ở [FeXIII]=2.0×10−4[\ce{Fe^{III}}] = 2.0 \times 10^{-4} mol dm−3^{-3} phần HbO2_2 bão hoà ở khoảng 75 %. Ước tính tỉ số Fe/OX2\ce{O2}, viết phương trình phản ứng Hill, và tính ΔG\Delta G ở T=298T = 298 K, p(OX2)=1p(\ce{O2}) = 1 mmHg, pH = 8, nồng độ chuẩn các chất khác (E∘E^{\circ}: OX2+4 HX++4 eX−→2 HX2O\ce{O2 + 4H+ + 4e- -> 2H2O} +1.23 V; [Fe(CX2OX4)X3]X3−+eX−→[Fe(CX2OX4)X3]X4−\ce{[Fe(C2O4)3]^{3-} + e- -> [Fe(C2O4)3]^{4-}} +0.05 V). Phản ứng có tự diễn không? (d) Lạp thể tách rời được chiếu 2 h bằng ánh sáng 672 nm công suất 0.503 mJ s−1^{-1}, tạo 47.6 mm3^3 OX2\ce{O2} (10 °C, 740 mmHg). Tính lượng tử cần (số photon trên mỗi electron chuyển). (e) Kết luận: quá trình oxi hoá nước và khử COX2\ce{CO2} có tách biệt không gian? OX2\ce{O2} có sinh từ COX2\ce{CO2}? Oxi hoá nước có cần ánh sáng? Đa số chlorophyll có tham gia trực tiếp? Mỗi photon có chuyển một electron?
Bước 5/5: Kết luận từ dữ kiện Hill
← TrướcTiếp →
Yes: water oxidation and COX2 reduction are separated; oxidation of water requires light.No: OX2 does not come from COX2; most chlorophylls do not act directly; not every photon transfers one electron.\text{Yes: water oxidation and } \ce{CO2}\text{ reduction are separated; oxidation of water requires light.}\quad \text{No: } \ce{O2}\text{ does not come from } \ce{CO2};\ \text{most chlorophylls do not act directly; not every photon transfers one electron.}
Phân tích

OX2\ce{O2} thoát ra không cần COX2\ce{CO2}, nên quá trình oxi hoá nước tách biệt về không gian và cơ chế khỏi quá trình khử COX2\ce{CO2}, và oxi đến từ nước. ΔG\Delta G thu năng lượng cho thấy ánh sáng điều khiển quá trình oxi hoá. Lượng tử cần 2.5 (không phải 1) cùng hiện tượng bão hoà cho thấy nhiều chlorophyll đóng vai trò anten nuôi một số ít trung tâm phản ứng.