光合作用與諾貝爾獎

光合作用(photosynthesis)是綠色植物吸收陽光的能量，同化和水，制造有機物并釋放氧的過程。

這一個看似簡單的光合反應過程，卻是科學家經過幾個世紀的不懈研究才得到的。最早研究光合作用可以追蒴到1648年比利時的科學家范·海爾蒙特首次探究植物生長所需要的養料。后來，1771年英國的普利斯特萊通過研究得知植物生長需要吸收CO₂和釋放O₂。1779年荷蘭的科學家揚·英根豪斯證明植物需要陽光才能制造O₂。1864年德國植物生理學家薩克斯通過實驗證明淀粉是光合作用的產物。1940年魯賓和卡門證明了光合作用釋放的O₂來自水，糖類中的氫也是來自水。雖然至此，光合作用似乎已經清楚，而實際上光合作用是一個極其復雜的過程。

光合作用被諾貝爾獎基金委員會是“地球上最重要的化學反應”它是地球上一切生命生存和發展的基礎。到目前為止，共有8次諾貝爾獎的桂冠被從事光合作用研究的科學家所摘取。

1．因研究葉綠素而獲獎

第一位是德國科學家威爾施泰特，通過研究指出葉綠素是一種由葉綠醇和含鎂的葉綠酸所形成的酯。威爾施泰特因對植物色素的研究，特別是在葉綠素化學結構研究中所作的創造性貢獻而榮獲1915年諾貝爾獎。第二位是德國科學家費歇爾爾，他比較系統地研究了卟啉類化合物，其中包括葉綠素和鐵血紅素，后經費歇爾修訂的葉綠素分子結構一直沿用至今。1930年，費歇爾因研究血液和植物葉子的色素并制造成人造血紅素而獲得諾貝爾獎。第三位是美國科學家伍德沃德，他于1960年合成了葉綠素。他在天然有機化合物包括葉綠素的合成中所取得的成就受到世界科學家們的推崇，因此，他獲得了1965年度諾貝爾獎。

2．因研究類有蘿卜素而獲獎

瑞士科學家卡勒因研究類胡蘿卜素等物質的化學結構于1937年獲得諾貝爾獎。雖然他不是直接針對類胡蘿卜素作為光合作用的天線色素而研究，但是他的研究結果對研究類胡蘿卜素的這一天線色素的光合特性具有重要作用。

3．因發現卡爾文循環而獲獎

早在20世紀40年代后期，美國科學家卡爾文領導的研究小組歷經10年通過同位素示蹤法研究發現，在暗反應中，CO₂首先與1分子5碳糖(1，5一二磷酸核酮糖)反應，5碳糖因此被稱為CO₂的受體。反應的結果是生成2個分子的含有3個碳原子的3碳化合物。3碳化合物經過一系列反應后又可生成二磷酸核酮糖而重新作為CO₂的受體。這條周而復始地同化CO₂的途徑后來就被稱之為卡爾文循環。卡爾文也因“確立植物吸收二氧化碳時所涉及的化學反應順序”于1961年獲諾貝爾獎。

4．因研究ATP而獲獎

英國生物化學家米切爾通過仔細研究，提出了“化學滲透學說”，認為由酶、輔酶等組成的膜具有傳遞電子、質子的功能，從而造成膜兩邊的電位差和質子濃度差，使電子和質子可以滲透過膜，推動了ATP的生成。米切爾因此于1978年獲得諾貝爾獎。美國科家博耶、英國科學家沃克和丹麥生物物理學家斯科是ATP合成酶的研究者，通過ATP的合成與分解，營養物質中的能量就轉移到各種需能反應中，滿足生物體各種生理、生命活動的需要。三人因此于1997年獲得諾貝爾獎。

5．因研究光合作用反應中心而后獲獎

德國科學家戴森霍弗、胡貝爾、米歇爾3位科學家測定出了光合作用反應中心膜蛋白一色素的三維空間結構，揭示出電子和能量的傳遞作用，這一成就在光合作用的研究中邁出了關鍵一步。他們因此共同獲得了1988年度諾貝爾獎。

光合作用機理的研究雖然取得了很多突破，但是還有許多問題尚不清楚。因此，光合作用的研究還有許多工作要做。