光合作用。科学发现的历史和本质

光合作用。科学发现的历史和本质

最重要的科学发现

多年来，法国化学家珀尔帖 (Peltier, 1788–1842) 和卡万图 (Cavantoux, 1795–1877) 一起工作。这种卓有成效的合作促成了马钱子碱和马钱子碱的发现。奎宁的发现给他们带来了最大的荣耀，奎宁是一种治疗疟疾的可靠药物。 1817年，科学家发表了《关于叶子的绿色物质的注释》。

是 Peltier 和 Kavant 发现了叶绿素，这种物质使所有植物都呈现绿色。诚然，他们并没有太重视这一点。

科学家们用酒精浸泡新鲜的叶子。酒精变成绿色，叶子变得完全无色。此外，Peltier 和 Kavantu 用水洗涤获得的半液体绿色物质。除去水溶性杂质后，他们将其干燥，得到绿色粉末。

科学家称这种物质为叶绿素（来自希腊语“chloros”——绿色和“phyllon”——叶子）。开始了。

Wilstetter（1872-1942 年）是一位纺织品商人的儿子，也是一位德国生物化学家，他将自己的科学兴趣与植物色素（叶绿素就是其中之一）联系起来。 1913 年，他与最亲密的学生亚瑟·斯托尔 (Arthur Stoll) 一起发表了基础著作《叶绿素调查》。 1915年，威尔施泰特因这项工作获得诺贝尔化学奖。

威尔斯泰特学派的科学成果是显着的。

蒂米里亚泽夫后来写道，威尔施泰特的工作“将在很长一段时间内成为叶绿素进一步研究的起点，未来的历史学家将在这项研究中注意到两个时期——威尔施泰特之前和‘他’之后”。

“首先，Wilstetter，”Yu G Chirkov 写道，“区分了绿色植物的两个原理——叶绿素 a（最重要的）和叶绿素 b。第二项成就：Wilstetter 确定了叶绿素分子的化学成分。

预计叶绿素中会存在碳、氢、氮和氧。但是镁让科学家们大吃一惊！叶绿素是活组织中第一种含有这种元素的化合物。

最后，第三个：Wilstetter 着手确定是否所有植物都具有相同的叶绿素？毕竟，地球上有多少种不同的植物，它们的生活条件有多少不同，那么它们的成本真的都一样，可以说是标准的叶绿素分子吗？

在这里，Willstetter 再次展示了他的科学性格。无论是同时代人，还是后人，都不应该对他得到的事实的可靠性有一丝怀疑！

这项巨大的工作持续了整整两年。在当时威尔斯泰特工作的苏黎世，无数的助手从各地运送植物的黑暗。陆生植物和水生植物，来自山谷和山坡，来自南北，来自河流、湖泊和海洋。并且从获得的每个样本中提取叶绿素并仔细分析其化学成分。”

结果，科学家确信叶绿素的成分在任何地方都是一样的！

血红素负责血液的红色。血红素和叶绿素都基于卟啉。 Chirkov 指出：“...... Hans Fischer 一开始研究的是血红素。”附着在卟啉的八个角上......

费舍尔在血红素解码和合成方面的工作获得了诺贝尔奖。但这位科学家不想满足于现状：现在他着迷于叶绿素的奥秘。

它很快就建立起来了：叶绿素的基础仍然是相同的卟啉 IX，但是其中“散布”着镁原子而不是铁原子（Wilstetter 证明了镁原子的存在）......

... 继续他的科学研究，费舍尔开始相信，在血红素分子上挂着三碳尾巴的地方，叶绿素分子上伸出一条巨大的尾巴 - 一条称为叶绿素的二十碳链 ...

现在，在任何植物生理学教科书中，您都可以找到这个著名分子的“肖像”。叶绿素的结构式占了一整页。虽然它的真实尺寸非常适中 - 30 埃......

叶绿素分子类似于蝌蚪：它有一个扁平的方形头（叶绿素）和一个长尾（植物醇）。在头的中央，就像独眼巨人的眼睛或王冠上的钻石，镁原子在炫耀。

如果我们从蝌蚪身上撕下植物醇尾巴，用铁原子代替镁原子，我们就会得到血红素。就像变魔术一样，颜料的颜色会发生变化：绿色会变成红色！

美国德雷珀，其次是英国人道本尼和德国人萨克斯和普费弗，作为实验的结果，得出的结论是，光合作用在黄色阳光中最为强烈。

俄罗斯科学家蒂米里亚泽夫不同意这一观点。

Kliment Arkadyevich Timiryazev (1843–1920) 出生在一个古老的贵族家庭。这个男孩在家里接受了小学教育。

随后克莱门特进入了圣彼得堡大学物理与数学系的自然系。自然科学专业的学生一直以民主情感为特征，该学院被认为是俄罗斯 raznochintsy 道路的传统开端。在他的第二年，蒂米里亚泽夫拒绝签署不从事反政府活动的承诺。为此，他被大学开除。然而，鉴于这个年轻人的杰出能力，他被允许继续作为志愿者接受教育。

由于在俄罗斯，Timiryazev 的科学生涯由于他的不可靠而被关闭，他从大学毕业后立即出国。这位年轻的科学家在法国最大的生物学家 P. Berthelot 和 J. Bussingault 的实验室工作，还在德国与物理学家 Kirchhoff 和生理学家一起实习亥姆霍兹. 在德国的一所大学中，他获得了博士学位。

回到俄罗斯后，蒂米里亚泽夫开始在彼得罗夫斯基农林学院工作。 1871 年，在完成论文“叶绿素的光谱分析”的答辩后，他被选为彼得罗夫斯基农业学院的杰出教授。今天，这所学院以蒂米里亚泽夫的名字命名。1875 年，蒂米里亚泽夫在完成他的博士论文“植物对光的同化”的答辩后，成为了一名普通教授。

蒂米里亚泽夫的第一本书致力于思想的普及查尔斯·达尔文. 他实际上是第一个向他们开放俄罗斯科学的人，并且是第一个将达尔文主义作为学生课程的人。

蒂米里亚泽夫一生大部分时间都致力于叶绿素的研究。他的精彩著作《植物生命》（1878 年）经历了数十个俄文和外文版本。

在其中，他以生动的例子展示了绿色植物如何进食、生长、发育和繁殖。蒂米里亚泽夫拥有一位普及科学家的罕见天赋，即使对没有经验的读者也能非常简单地解释科学现象。

为了反驳光解最大值出现在黄色光线中的结论，并证明这个最大值出现在红色光线中，蒂米里亚泽夫进行了一系列深思熟虑的实验。

他自己创造了最准确的工具，以实际证明他的理论结论的正确性。 Timiryazev 表明，德雷珀的错误结论是错误设置实验的结果。这些实验成功的一个不可或缺的条件是光谱的纯度。为了使光谱干净，也就是说，为了使每个部分与其他部分清晰地分界，光束通过的狭缝必须不宽于 1-1,5 毫米。使用当时已知的气体分析方法，德雷珀被迫使用直径达 20 毫米的间隙。结果，光谱变得非常不纯。在这种情况下，光线的最大混合发生在中间的黄绿色部分，从这个部分变成几乎白色，略带黄色。正是在这里，德雷珀发现了光合作用的最大效果。

Timiryazev 在他的实验中成功地消除了 Draper 所犯的错误。在他于 1868 年夏天进行的关于光谱中不同光线在光合作用过程中的相对重要性的研究中，他通过使用所谓的滤光器实现了这一点。在这种情况下，对不同太阳光线中光合作用强度的研究不是在光谱中进行，而是在单独的光线中进行，在有色液体的帮助下与其他光线隔离。

Timiryazev 设法确定叶绿素最能完全吸收红光。正是在这些光线中，他还发现了最高强度的光合作用，这表明叶绿素在所研究的现象中起决定性作用。

在揭示了德雷珀实验的谬误之后，蒂米里亚泽夫同时非常清楚地理解，准确的结果证实了他的假设，即光合作用依赖于绿叶对这些射线的吸收程度和它们的能量量，只有这样才能实现借助直接在光谱中进行的实验。在这方面进行了一系列研究后，Timiryazev 首先关注叶绿素特性的研究。

正如他自己所说，蒂米里亚泽夫的研究清楚地证明了“植物的宇宙作用”。他称这种植物是太阳和我们星球上生命之间的中介。 “一片绿叶，或者更确切地说，一粒微小的绿色叶绿素颗粒，是一个焦点，是世界空间中的一个点，太阳的能量从一端流入，地球上所有生命的表现都源于另一端。A植物是天地之间的中介。真正的普罗米修斯从天上偷了火。他偷来的太阳光既在闪烁的火炬中燃烧，又在耀眼的电火花中燃烧。太阳光开始运动既是巨大蒸汽机的巨大飞轮，又是艺术家的画笔和诗人的笔。”

多亏了 Timiryazev 的研究，将植物视为太阳能极好的蓄能器的观点已在科学界牢固确立。

今天毫无疑问：叶绿体是大自然创造的光合作用装置，这一现在显而易见的地位在 1881 年被德国生理学家、动物生理学杰出著作的作者西奥多·威廉·恩格尔曼 (Theodor Wilhelm Engelmann) (1843-1909) 证明。

正如奇尔科夫所说：“这个问题的解决方案非常巧妙。细菌提供了帮助。它们没有光合作用，但它们像人和动物一样需要氧气。而氧气是由植物细胞释放的。在哪些地方？这就是必须找出来！

恩格尔曼的推理如下：细菌会聚集在植物细胞中释放氧气的地方，这些地方将成为光合作用的中心。

将细菌和植物细胞置于一滴水中。所有这些都用玻璃覆盖，边缘小心地涂上凡士林：以防止空气中的氧气进入玻璃下方。

如果现在整个装置在黑暗中保持一段时间，那么在消耗完液体中所有氧气的细菌将停止移动。

现在是决定性的事情：让我们将我们的设备转移到显微镜载物台上并照亮植物细胞，使光线落在它的各个部分（其余部分在阴影中）。并且很容易确保只有当一束光落在其中一个叶绿体上时细菌才开始移动......

所以，最后清楚地表明：叶绿体是植物巧妙地将一束光熔化成化学物质的工厂，而叶绿体中所含的叶绿素催化了这一过程。

俄罗斯植物学家 Andrei Sergeevich Famintsin (1835–1918) 证明了这一过程也可以在人工照明下进行。

1960年，美国和其他国家的报纸向全世界通报，美国著名有机化学家罗伯特·伯恩·伍德沃德（Robert Berne Woodward，1917）取得了前所未有的叶绿素合成。

作者：萨明 D.K.

我们推荐有趣的文章 部分最重要的科学发现:

▪ 立体化学

▪ 群论

▪ 克隆

查看其他文章 部分最重要的科学发现.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

花园疏花机 02.05.2024

在现代农业中，技术进步的目的是提高植物护理过程的效率。创新的 Florix 疏花机在意大利推出，旨在优化采收阶段。该工具配备了移动臂，可以轻松适应花园的需求。操作员可以通过使用操纵杆从拖拉机驾驶室控制细线来调节细线的速度。这种方法显着提高了疏花过程的效率，提供了根据花园的具体条件以及花园中生长的水果的品种和类型进行个性化调整的可能性。经过两年对 Florix 机器在各种水果上的测试，结果非常令人鼓舞。 Filiberto Montanari 等农民使用 Florix 机器多年，他们表示疏花所需的时间和劳动力显着减少。 ... >>

先进的红外显微镜 02.05.2024

显微镜在科学研究中发挥着重要作用，使科学家能够深入研究肉眼看不见的结构和过程。然而，各种显微镜方法都有其局限性，其中之一是使用红外范围时分辨率的限制。但日本东京大学研究人员的最新成果为研究微观世界开辟了新的前景。东京大学的科学家推出了一种新型显微镜，它将彻底改变红外显微镜的功能。这种先进的仪器可以让您在纳米尺度上以惊人的清晰度观察活细菌的内部结构。通常，中红外显微镜受到分辨率低的限制，但日本研究人员的最新进展克服了这些限制。据科学家称，所开发的显微镜可以创建分辨率高达120纳米的图像，比传统显微镜的分辨率高30倍。 ... >>

昆虫空气捕捉器 01.05.2024

农业是经济的关键部门之一，害虫防治是这一过程中不可或缺的一部分。来自西姆拉印度农业研究委员会中央马铃薯研究所 (ICAR-CPRI) 的科学家团队针对这一问题提出了一种创新解决方案——风力昆虫空气捕捉器。该设备通过提供实时昆虫种群数据来解决传统害虫防治方法的缺点。该捕集器完全由风能提供动力，使其成为一种无需电力的环保解决方案。其独特的设计使您能够监测有害和有益昆虫，从而全面了解任何农业地区的昆虫数量。卡皮尔说：“通过在正确的时间评估目标害虫，我们可以采取必要的措施来控制害虫和疾病。” ... >>

来自档案馆的随机新闻

重现火山闪电 01.12.2019

慕尼黑大学的科学家决定研究火山闪电的形成原理——这种现象经常伴随火山爆发。

研究人员对其在自然界中形成的原理知之甚少，因此科学家决定进行一系列实验，在实验室中重现闪电并研究其性质。

在开始实验之前，研究人员详细研究了火山闪电在自然界中是如何形成的。他们知道火山内部火山灰颗粒的碰撞在其中起着关键作用，但该现象的细节仍然未知。因此，研究人员试图在实验室中制造火山闪电。

研究设施可以改变火山羽流的特性，以了解改变火山灰的温度或水分含量如何增加或减少产生闪电的机会。

专家发现，火山闪电与普通闪电的形成原理相同——为此，你需要将正电荷和负电荷分开。当这种分离变得太大时，就会形成闪电，抵消电荷的差异。然而，科学家们发现火山中闪电形成的其他原理是不同的。

研究人员指出，在火山闪电中，粒子碰撞发挥了重要作用，它造成了部分电气化。在这种情况下，灰烬会产生更多的摩擦，从而导致电荷的形成。这种效应称为摩擦电，当你用气球摩擦头发时也会发生这种效应，它会附着在那个表面上。科学家们指出，根据同样的原理，火山碎片的爆炸有助于电荷的积累。

在他们的实验中，科学家们使用了一种称为碎片炸弹的装置：一个加压灰室，在高压下的某个点被压缩并倍增到一个钢制储罐中。这将灰烬释放为膨胀的喷射流，火山闪电在其中诞生。研究人员希望通过产生足够多的闪电，他们将能够找出其形成的所有细节。

其他有趣的新闻：

▪ 用于物联网的 BLE 模块 ST Microelectronics SPBTLE-1S

▪ 松下和索尼 - 新的 AVCHD 技术

▪ 穿过高速公路的电梯

▪ 木偶在医学中的应用

▪ 大电流贴片保险丝 Bourns SF-2923

科技、新电子资讯

免费技术图书馆的有趣材料：

▪ 现场部分时钟、定时器、继电器、负载开关。文章精选

▪ 条基石（基石）。流行表达

▪ 文章谁画了第一幅画？详细解答

▪ 萝卜文章。传说、栽培、使用方法

▪ 文章直流放大器。无线电电子电气工程百科全书

▪ 文章微型无线电话。无线电电子电气工程百科全书

留下您对本文的评论：

本页所有语言

主页 | 图书馆 | 用品 | 网站地图 | 网站评论