现代科学对光合作用有什么新的利用或探究发现?

发布网友发布时间：2022-05-29 13:21

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热心网友时间：2023-10-13 08:55

虽然光合作用的部位早就被认为是叶绿体，但真正用实验加以证实则在20世纪30年代末40年代初。英国植物生理学家R.希尔用离体叶绿体作实验,测到放氧反应,这是绿色植物进行光合作用的标志。但是否代表光合作用未能肯定。希尔称它为叶绿体的放氧作用，亦被称为“希氏反应”。这一工作直到1951年才被证实是光合作用的一部分。1954～1955年，美国生物化学家D.I.阿尔农、美国微生物学家M.B.艾伦又证明离体叶绿体不仅能放氧，而且也能同化二氧化碳。这也就证实了叶绿体确是光合作用的部位。美国伯克利加州大学的M.卡尔文、A.A.本森、J.A.巴沙姆等，利用劳伦斯实验室制备的同位素的和其他新的生化技术，花了10年的时间于50年代中期阐明了“光合碳循环”,或称“卡尔文循环”的过程。他们证明,在叶绿体内一种5碳糖起了二氧化碳接收器的作用经过一系列的酶促反应，不断地循环同化二氧化碳，形成一个一个的6碳糖，再聚合成蔗糖或淀粉。光合磷酸化是光合作用中的重要的能量传递过程。1954年D.I.阿尔农在用菠菜叶绿体研究二氧化碳同化的同时，发现叶绿素受光的激发产生电子，在传递过程中与磷酸化偶联,产生ATP,电子仍回到叶绿素分子上,继续上述过程，这一过程被称为循环光合磷酸化。几乎同时别人也证明，细菌中也存在着类似的过程。1957年D.I.阿尔农等又发现另一类型的光合磷酸化。在这个过程中，光使叶绿素从水中得到电子，电子传递过程中与希尔反应偶联，还原辅酶Ⅱ，放氧，同时产生ATP,这一过程称为非循环光合磷酸化。光合作用中两个光反应系统的发现推动了光合磷酸化研究的不断深入。这项工作主要是美国植物生理学家R.埃默森及其合作者从40年代初到他逝世这十几年内进行的。1943年他们发现红光波段中,短波(～650纳米)区比长波区(～700纳米)的光合效率高。1957年他们又发现两者同时照射比单一照射所产生的光合效率高。根据他们的工作以及其他人的工作，英国的R.希尔等提出可能存在着两个光反应系统:系统Ⅰ由远红光(～700纳米)激发,系统Ⅱ则依赖于较高能的红光（～650纳米）。非循环光合磷酸化对此就是一个有力的支持事例。根据这一设想及大量实验结果，设计出一个“Z图解”,表达两个光反应系统的协同作用，得到了广泛的支持。由此掀起了研究两个光反应系统结构与功能的热潮，推动了光合作用的核心问题——原初反应和水的光解问题的研究。进入80年代，光合反应中心的结构研究取得了重要突破，1982年西德生化学家H.米舍尔成功地分离提取出生物膜上的色素复合体，即光合反应中心。以后德国的蛋白质晶体结构分析专家R.休伯和J.戴维森,经过4年的努力，用X射线衍射分析的方法,测定出这个复合体的复杂的蛋白质结构。这一成果在光合作用研究上是一个飞跃，有力地促进了太阳光能转变为植物能的瞬间变化原理的研究。有关植物的光合作用的研究还在继续……

热心网友时间：2023-10-13 08:55

光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。除光之外，光合作用还需要电子供体———氧化物，光合作用从这里获得电子，最终利用它从二氧化碳中合成有机物。无氧光合作用中硫的化合物是电子供体，副产品是硫或者硫化物。不久前发现了无氧光合作用的一种形式，铁的化合物是其电子供体，副产品是铁的氧化物。大约37亿—38亿年前，在生命的早期阶段无氧光合作用就存在了。

有氧光合作用出现在大约27亿—28亿年前，水是其电子供体，副产品是氧。有氧光合作用的产生是生命发展的重要转折点，由于它大气中出现了氧气，并保证了高级微生物的存在。根据科学家1970年提出的理论假设，从无氧光合作用到有氧光合作用的过渡是通过一系列阶段实现的，氮化合物可能是电子供体，但至今“氮”光合作用在实验上未证实。

如今，德国康士坦茨大学生物科学家在研究淡水和池塘沉积水的微生物过程中证实了这一点。科学家在室外无氧环境下，在添加了少量*盐的介质中培育微生物，几周后在14个试验样品中的10个里出现了粉红色，这说明细菌发生了无氧光合作用。同时还发现，亚*盐氧化并转化成*盐。研究人员借助于一系列特殊的测量，证明亚*盐氧化正是光合作用的结果，而不是其它生物或者化学过程。

研究人员还发现，池塘沉积水中的微生物“氮”光合作用最活跃，从这些微生物中产生了最大的细菌———直径2微米—3微米的球形细胞。科学家在利用基因分析确定它们的血缘关系时发现，这些微生物的近亲是桃红荚硫菌，是广泛存在于光合作用中的γ-蛋白细菌。

研究人员认为，该发现还扩展了微生物参与氮循环的概念，因为，至今还不清楚光合作用形成的有机物能够在无氧情况下实现氮化合物的氧化，未来在描述生物进化的早期阶段(无氧)中将不得不考虑这种可能性。

热心网友时间：2023-10-13 08:56

目前对光和作用原初反应中能量传递和转化机理的揭示，以及多种光和膜蛋白的结构分析，为农作物光能张华研究。提高农作物光能利用。