Краткая история учения о фотосинтезе

Краткая история  учения о фотосинтезе

Впервые мысль о воздушном питании растений высказал в 1761 году М.В. Ломоносов. Образование кислорода при фотосинтезе было открыто английским химиком Джозефом Пристли в 1780 г. Он обнаружил, что растения могут “очищать воздух, который был испорчен горящей свечой”. Пристли поместил побег мяты в перевернутую стеклянную банку, погруженную в сосуд с водой, и через несколько дней обнаружил, что “воздух в банке не гасил свечу, а когда поместил в банку мышь, не причинял ей вреда”.

Важный вклад в изучение фотосинтеза внес датчанин, придворный медик австрийской императрицы Ян Ингенхауз, который в конце 18 века открыл роль света в фотосинтезе: “Этот удивительный процесс обусловливается не ростом растения, а влиянием на него солнечного света”.

Швейцарский пастор Жан Сенебье  показал, что в процессе фотосинтеза происходит потребление “фиксированного воздуха”, а именно СО₂. В Женеве Теодором де Соссюр нашел, что суммарный вес органического вещества, образуемого растениями, и выделяющегося О₂ значительно превышает вес потребленного СО₂. На основе  закона сохранения вещества, открытого М. Ломоносовым и А. Лавуазье, де  Соссюр заключил, что имеет место использование еще одного вещества. Поскольку компонентами его системы являлись только СО₂, вода и свет, де Соссюр пришел к выводу, что таким реагентом должна быть вода.

В 1842 году немецкий хирург Юлиус Роберт Майер установил, что растения превращают солнечную энергию в химическую свободную энергию: “Растение потребляет один вид энергии - свет и преобразует ее в другой вид энергии - химическую”.

Экспериментально точку зрения Ю. Р. Майера подтвердил русский ученый К.А. Тимирязев. Он сформулировал также идею о космической роли фотосинтеза: фотосинтез - процесс, с помощью которого космическая солнечная энергия улавливается и остается на Земле, трансформируясь в другие формы энергии.

В суммарном уравнении фотосинтеза:

СО₂ + Н₂О + свет ® (СН₂О ) _n+ О₂

долгое время предполагалось, что углеводы образуются из воды и углерода, а кислород выделяется из углекислоты.

    Впервые предположение об образовании в процессе фотосинтеза кислорода из воды было высказано русским академиком Бахом А. Н. в 1884 году. Согласно представлениям Баха А.Н. , в ходе фотосинтеза образуется перекись водорода, при разложении которой освобождается кислород.

Экспериментальные доказательства происхождения выделяемого при фотосинтезе кислорода из воды были получены в 1941 году А.П. Виноградовым и Р.В. Тейс. Работы В.М. Кутюрина (1967,1970 годы) с использованием высокочувствительного метода масс-спектроскопии показали, что вода – единственный источник кислорода, выделяемого в процессе фотосинтеза, и что именно она служит непосредственно субстратом окисления.

В 1959 году была сформулирована “ теория электронного потока”. Согласно этой теории лежащей в основе современной схемы фотосинтеза, первичной реакцией фотосинтеза является  мобилизация электрона из молекулы Н₂0 или 0Н^-, и перенос электронов по цепи переносчиков, составляющих электронтранспортную цепь пластид.

Представления об исключительной роли хлорофилла и фотосинтеза в возникновении и существовании современных форм жизни на нашей планете развиты в многочисленных исследованиях А.Л. Курсанова, А.И. Опарина, А.А. Красновского, А.А. Ничипоровича, А.Т. Мокроносова, Б.А. Рубина, А.Б. Рубина, В.Е. Семененко, И.А. Тарчевского и др.

Значительный вклад в сокровищницу мировой науки о фотосинтезе внесли и белорусские ученые. Выяснению механизма образования хлорофилла посвящены исследования Т.Н. Годнева. А.А. Шлыка и его сотрудников (В.И. Гапоненко,  В.Л. Калер, Л.И. Фрадкин, А.Б. Рудой, М.Т. Чайка, Г.Е. Савченко, Я.П. Ляхнович, Э.В. Ходасевич, Л.И. Власенок, И.В. Прудникова и др.) удалось выявить многие закономерности биохимической, биофизической и физиологической сторон биосинтеза, метаболизма и обновления хлорофилла в зеленом растении. Исследования биофизических особенностей фитохрома, контролирующего многие физиолго-биохимические процессы в растении, проводятся в Институте фотобиологии НАНБ И.Д. Волотовским с сотр.   Труды Вечера А.С. и сотрудников посвящены исследованию клеточных органелл – хлоропластов. В Белорусском государственном университете С.В. Калишевичем , Л.В. Кахнович, А.В. Петренко и др. получены интересные результаты о состоянии хлоропластов в онтогенезе растений и при действии различных факторов. В  Институте радиобиологии НАНБ (Гапоненко В.И., Гончарова Н.В., Суховер Л.К., Шамаль Н.В. Мацко В.П., Кравченко В.А. и др.) после аварии на Чернобыльской АЭС проводятся исседования влияния радиационного фактора на отдельные фотосинтетические процессы и пигментную систему растений.