1988 年诺贝尔化学奖的启示① 程迺乾

（北京大学生物系 100871）

在众多强有力的竞争者中，三位德国科学家荣获 1988 年诺贝尔化学奖。他们是 HartmutMichel、Johann Deisenhofer 和 Robert Huber。他们的功绩在于首次得到了可供 X 衍射结构分析用的细菌光合反应中心的膜蛋白结晶，并测定了这一膜蛋白-色素复合体的高分辨率的三维空间结构，从而对阐明光合作用的光化学反应的本质作出了极其重要的贡献。回顾他们的成功之路，对科学工作者是会有所启发的。

首先，他们选择的研究课题具有重大的意义。“光合作用反应中心的大分子结构与功能”这一课题，不仅具有十分明确的生物学意义，而且对自然界的能量转换过程也是极为关键的问题。

众所周知，光合作用是我们这个星球上最重要的一种能量转换过程。生物界就是依靠光合作用而生存的。它是在绿色植物中，二氧化碳和水合成糖、释放出氧的过程，即

6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2

其作用机理是：叶绿素吸收光能进行光化学反应，把水分解成[O]和[2H]，释放出 O2，氢则经光磷酸化反应形成 ATP（三磷酸腺苷），再用 ATP的能量固定 CO2，还原后合成糖。其中，需要光的过程叫“光反应”。总反应式为

2X+2H2O→2XH2+O2（X 代表氧化剂，即电子受体）

不需要光的过程叫“暗反应”，总反应式为

2XH2+CO2→[CH2O]+H2O+2X

光合作用广泛地存在于各种植物、藻类和细菌当中，虽然在不同的生物体中有不少重要的差异，但其光能转换成化学能的基本效应是相同的。实际上，光合作用过程在生物体内是由许多个反应链锁所构成的。若干年来，许多科学家在探索着反应链锁中的每一个细节，不断深入地认识这个反应过程，其中最为关键的步骤是光反应中的最初阶段，也就

① 刊于 1989 年第 4 卷第 4 期第 7 页

是由光子引起电子传递的这一步。图 1 为细菌中发生的这一过程的示意图。