植物为什么能进行光合作用？

植物为什么能进行光合作用？

光合作用是地球上最重要的化学反应， 于很多人而言，它似乎并不神秘，其作用不过 就是将二氧化碳转化为氧气。可是，即使科 学家们已经发现光合作用200多年，而且很 多该领域的科学家都获得了诺贝尔奖，它艰 深的内部运作规律仍然不为人所知。 研究者 坦白说，想知道“绿色工厂”运作的真实机理，仍需大量的努力。19世纪时，光合作用就已经被发现，但 直到现当代量子力学与光合作用研究产生联 系，其复杂的原理与特性才越来越使世人惊叹。如今，科学界发现光合膜上镶嵌着捕光 及反应中心色素蛋白复合体，它们具有特定 的分子排列和空间结构，配合相应的电子载 体就能吸收、传递和转化光能。 然而研究人员难以预料的是，...全部

  光合作用是地球上最重要的化学反应， 于很多人而言，它似乎并不神秘，其作用不过 就是将二氧化碳转化为氧气。可是，即使科 学家们已经发现光合作用200多年，而且很 多该领域的科学家都获得了诺贝尔奖，它艰 深的内部运作规律仍然不为人所知。
  研究者 坦白说，想知道“绿色工厂”运作的真实机理，仍需大量的努力。19世纪时，光合作用就已经被发现，但 直到现当代量子力学与光合作用研究产生联 系，其复杂的原理与特性才越来越使世人惊叹。如今，科学界发现光合膜上镶嵌着捕光 及反应中心色素蛋白复合体，它们具有特定 的分子排列和空间结构，配合相应的电子载 体就能吸收、传递和转化光能。
  然而研究人员难以预料的是，光能吸收并使原初电荷分 离仅需要10 ~ 17秒的时间。就是在这么紧凑 的时间里，一系列复杂物理和化学过程——包括光子、激子、电子、离子等的传递和转化 都完成了。更加出人意料的是，光合作用的转化效 率很高。
  光合膜体系里，条件适宜时，其转化效率能达到94%〜98%，而光子进入反应中 心的话，其能量转化率甚至可以达到100%。 而目前人类掌握的技术，还远远达不到这个水平。光合作用是如何快速、高效实现能量 转化的呢？它整体的分子运转和调控到底是 如何进行的呢？如何达到这样的高效率？多 年来，科学家一直探寻着这些问题的答案。
  有人提出:要找到答案，就需要得到恰当的、 高纯度化和稳定的捕光及反应中心复合物， 并且要依靠现代的各类快速技术和物理、化学技术的应用与理论分析。光合作用研究融合了当代最先进的物 理、化学技术。
  光合作用还有一个未解之谜: 作为自然界最重要的起源事件之一，光合作用需要经过一连串十分繁复的独立代谢反 应，那么这些反应是怎样进行的呢？美国亚 利桑那州立大学的生化学教授罗伯特认为： “我们发现光合作用起源于细菌，那是在25 亿年前，不过光合作用的历史很难把握。
  我 们在许多光合微生物身上发现了类似但仍有 区别的反应。虽然它们之间有一些联系，但很难确定它们是否相同。”罗伯特的团队曾试着通过对五种细菌的基因组进行分析来解 答疑问。其实验结果表明，光合作用并非一条康 庄大道，而是将不同的化学反应综合到了一 起。
  他们的研究启示我们:人类利用微生物 创造新生化反应是可行的，进而能控制新物 质的合成。这些研究成果也能帮助天太学家 寻找和探索外星生物。中国著名科学家匡廷云教授曾感慨道：“要弄清楚光合作用的机 制，就一定要弄明白膜蛋白的分子排列、空间 构象。
  在这上面我们最新的进步是提取了膜 蛋白，并且完成了 LHC - II三维结构的测定。
   但是膜蛋白所镶嵌的磷脂双分子层非常易溶 于水，所以分离难度高，提取结晶难那么我们是不是可以期待在将来，可以 利用光合作用原理直接制造食物，而不是只 能从植物身上获取呢？科学研究表明，这在 短时间内还很难实现，原因是人们还未真正探明光合作用的原理，有很多的谜团尚需揭 秘，想获得更多的成果，人类还要进一步 研究。收起