綠葉有很強的吸收紅光的能力,紅光照射下的光合作用效率最高。
提取葉綠素
葉綠素吸收了光能以後,葉綠體才能進行光合作用。那麼葉綠素是個什麼樣的物質,它有哪些物理和化學性質?隻有把葉綠素提取出來才能進一步地研究它。
許多科學家進行了大量的研究工作,首先搞清楚幾種葉綠素化學成分的人是威爾斯塔特。
威爾斯塔特是德國人,出生在卡爾斯魯厄城一個猶太小商人家庭中。他從小就喜歡花草樹木,和“綠色工廠”結下不解之緣。中學時代,他學習成績出眾,聰明過人,不足之處是十分自負。他的老師貝耶,為了幫助他改正缺點,經常在課堂上提些問題讓他思考。威爾斯塔特常常支支吾吾答不上來,貝耶老師當眾批評他,指出驕傲是成材的攔路虎,勉勵他培養虛心好學的品德。老師的教導,威爾斯塔特一直銘刻心懷,直到他成為舉世聞名的大科學家時,常常以此來告誡自己的學生和子女。
1905年,當許多科學家因為提取葉綠素失敗而偃旗息鼓的時候,威爾斯塔特卻鳴鑼開道,居然選定當時世界公認的大難題,並且以必勝的信心和百倍的勇氣,向科學的尖端攀登。
他認真地總結前人失敗的經驗教訓,認為前人的失敗是在於分離方法上的錯誤。他開始用茨維特發現的色層分析法來提取葉綠素。
他割下自己住宅周圍的青草,把它放到幾個大瓶子裏,並且倒上酒精,讓葉綠素和其他的有機物都溶解在酒精裏。等葉綠素全部溶解以後,再讓溶液通過裝有各種吸附劑的吸附柱,利用吸附柱對各種物質不同的吸附力,把其中雜質一一吸附幹淨,剩下的經過反複結晶,就得到葉綠素的純品了。
威爾斯塔特在提取葉綠素以後,又繼續做實驗,分析它的成分。經過反複化驗,才弄清楚葉綠素是由四種非金屬元素碳、氫、氧、氮和一種金屬元素鎂五種元素組成的物質。接著,他對每種元素的含量一一作了測定。
威爾斯塔特在提取葉綠素的同時,還發現高等植物的葉綠體中含有兩種葉綠素:一種是藍綠色的,叫做葉綠素a;另一種是黃綠色的,叫做葉綠素b。葉綠素a和葉綠素b猶如兄弟倆,它們的成分相差無幾,而且都有吸收太陽光的本領。隻在內部結構上和吸收不同波長的光線方麵,有一點點差別;不過,正如前麵所說,葉綠素b是輔助色素,隻有葉綠素a才能進行光合作用。
威爾斯塔特以驚人的毅力,頑強地苦戰了十個年頭,才完成這項課題。他在總結成功的經驗時說:“研究科學最大的目的,是促進人類社會的發展……研究學問應從最難的地方入手,因為在深究難題的過程中,許多枝枝節節的小問題都會迎刃而解!”這真是字字珠璣,道出了治學的真諦。
瑞典科學院為表彰威爾斯塔特取得劃時代的功績,於1915年授予他諾貝爾化學獎金。
威爾斯塔特在取得重大成就的基礎上,繼續前進,後來和另一位科學家費雪共同合作,進一步探索了葉綠素的內部結構,又為科學事業做出了貢獻。
勤奮的費雪
從威爾斯塔特成功地提取葉綠素以後,科學家的注意力都集中在葉綠素的內部構造上。因為隻有掌握了它的具體結構,才能進一步進行人工合成葉綠素的研究。雖然威爾斯塔特提純並且測定了葉綠素的組成成分,但是沒有弄清楚這些成分的排列方式。這就好像人們隻知道裝配機器的部件,卻不了解整部機器的構造而還是製造不出整部機器來一樣。
費雪繼威爾斯塔特之後,進一步探索葉綠素內部的秘密。他用了二三十年的時間,終於揭開了葉綠素內部化學結構的秘密。
費雪是怎麼樣一個人呢?
1881年,小費雪出生在碧波蕩漾、風景如畫的德國美因河畔。二十三歲那年,費雪大學畢業以後,就來到諾貝爾獎金獲得者老費雪的實驗室工作。
當時,老費雪正在研究糖類化合物,意外地發現一種叫做肼的化合物〔jǐn〕肼。肼是有毒的物質,在實驗中老費雪曾多次中毒暈倒在實驗室裏。這種為科學獻身的精神,深深地激勵了年輕的費雪,使他懂得隻有不畏艱險,孜孜不倦的人,才能攀登科學高峰。