诺贝尔奖与光合作用

诺贝尔奖与光合作用

20090653 地质二班吴瑾

光合作用(photosynthesis)是绿色植物吸收阳光的能量,同化和水,制造有机物并释放氧的过程。

这一个看似简单的光合反应过程,却是科学家经过几个世纪的不懈研究才得到的。最早研究光合作用可以追蒴到1648年比利时的科学家范·海尔蒙特首次探究植物生长所需要的养料。后来,1771年英国的普利斯特莱通过研究得知植物生长需要吸收CO2和释放O2。1779年荷兰的科学家扬·英根豪斯证明植物需要阳光才能制造O2。1864年德国植物生理学家萨克斯通过实验证明淀粉是光合作用的产物。1940年鲁宾和卡门证明了光合作用释放的O2来自水,糖类中的氢也是来自水。虽然至此,光合作用似乎已经清楚,而实际上光合作用是一个极其复杂的过程。

光合作用被诺贝尔奖基金委员会是“地球上最重要的化学反应”它是地球上一切生命生存和发展的基础。到目前为止,共有8次诺贝尔奖的桂冠被从事光合作用研究的科学家所摘取。

1.因研究叶绿素而获奖

第一位是德国科学家威尔施泰特,通过研究指出叶绿素是一种由叶绿醇和含镁的叶绿酸所形成的酯。威尔施泰特因对植物色素的研究,特别是在叶绿素化学结构研究中所作的创造性贡献而荣获1915年诺贝尔奖。第二位是德国科学家费歇尔尔,他比较系统地研究了卟啉类化合物,其中包括叶绿素和铁血红素,后经费歇尔修订的叶绿素分子结构一直沿用至今。1930年,费歇尔因研究血液和植物叶子的色素并制造成人造血红素而获得诺贝尔奖。第三位是美国科学家伍德沃德,他于1960年合成了叶绿素。他在天然有机化合物包括叶绿素的合成中所取得的成就受到世界科学家们的推崇,因此,他获得了1965年度诺贝尔奖。

2.因研究类有萝卜素而获奖

瑞士科学家卡勒因研究类胡萝卜素等物质的化学结构于1937年获得诺贝尔奖。虽然他不是直接针对类胡萝卜素作为光合作用的天线色素而研究,但是他的研究结果对研究类胡萝卜素的这一天线色素的光合特性具有重要作用。

3.因发现卡尔文循环而获奖

早在20世纪40年代后期,美国科学家卡尔文领导的研究小组历经10年通过同位素示踪法研究发现,在暗反应中,CO2首先与1分子5碳糖(1,5一二磷酸核酮糖)反应,5碳糖因此被称为CO2的受体。反应的结果是生成2个分子的含有3个碳原子的3碳化合物。3碳化合物经过一系列反应后又可生成二磷酸核酮糖而重新作为CO2的受体。这条周而复始地同化CO2的途径后来就被称之为卡尔文循环。卡尔文也因“确立植物吸收二氧化碳时所涉及的化学反应顺序”于1961年获诺贝尔奖。

4.因研究ATP而获奖

英国生物化学家米切尔通过仔细研究,提出了“化学渗透学说”,认为由酶、辅酶等组成的膜具有传递电子、质子的功能,从而造成膜两边的电位差和质子浓度差,使电子和质子可以渗透过膜,推动了ATP的生成。米切尔因此于1978年获得诺贝尔奖。美国科家博耶、英国科学家沃克和丹麦生物物理学家斯科是ATP合成酶的研究者,通过ATP的合成与分解,营养物质中的能量就转移到各种需能反应中,满足生物体各种生理、生命活动的需要。三人因此于1997年获得诺贝尔奖。

5.因研究光合作用反应中心而后获奖

德国科学家戴森霍弗、胡贝尔、米歇尔3位科学家测定出了光合作用反应中心膜蛋白一色素的三维空间结构,揭示出电子和能量的传递作用,这一成就在光合作用的研究中迈出了关键一步。他们因此共同获得了1988年度诺贝尔奖。

光合作用机理的研究虽然取得了很多突破,但是还有许多问题尚不清楚。因此,光合作用的研究还有许多工作要做。