光合磷酸化化學(xué)滲透學(xué)說的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
①階段光合磷酸化實(shí)驗(yàn)
指光合磷酸化可以相對(duì)分成照光階段和暗階段來進(jìn)行，照光不向葉綠體懸浮液中加磷酸化底物，而斷光時(shí)再加入底物能形成ATP的實(shí)驗(yàn)。1962年，中國(guó)的沈允鋼等人，用此實(shí)驗(yàn)探測(cè)到光合磷酸化高能態(tài)(Z*)的存在。1963年賈格道夫(Jagendorf)等也觀察到了光合磷酸化高能態(tài)的存在。起初認(rèn)為Z*是一種化學(xué)物質(zhì)，以此提出了光合磷酸化中間物學(xué)說。知道高能態(tài)即為膜內(nèi)外的H+電化學(xué)勢(shì)。所謂兩階段光合磷酸化，其實(shí)質(zhì)是光下類囊體膜上進(jìn)行電子傳遞產(chǎn)生了跨膜的H+電化學(xué)勢(shì)，暗中利用H+電化學(xué)勢(shì)將加入的ADP與Pi合成ATP。
②酸-堿磷酸化實(shí)驗(yàn)
賈格道夫等(1963)在暗中把葉綠體的類囊體放在pH4的弱酸性溶液中平衡，讓類囊體膜腔的pH下降至4(圖4-16A)，然后加進(jìn)pH8和含有ADP和Pi的緩沖溶液(圖4-16B)，這樣瞬間的pH變化使得類囊體膜內(nèi)外之間產(chǎn)生一個(gè)H+梯度。這個(gè)H+梯度能使ADP與Pi生成ATP，而這時(shí)并不照光，也沒有電子傳遞。這種驅(qū)動(dòng)ATP合成的類囊體內(nèi)外的pH差在活體中正是由光合電子傳遞和H+轉(zhuǎn)運(yùn)所形成的。這一酸-堿磷酸化實(shí)驗(yàn)給化學(xué)滲透假說以最重要的支持證據(jù)。
?、酃庀骂惸殷w吸收質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)
對(duì)無pH緩沖液的葉綠體懸浮液照光，用pH計(jì)可測(cè)到懸浮液的pH升高。這是由于光合電子傳遞引起了懸浮液中質(zhì)子向類囊體膜腔運(yùn)輸，使得膜內(nèi)H+濃度高而膜外較低的緣故。電子傳遞產(chǎn)生了質(zhì)子梯度后，質(zhì)子就有反向跨膜轉(zhuǎn)移的趨向，質(zhì)子反向轉(zhuǎn)移時(shí)，質(zhì)子梯度所貯藏的能量就被用去合成ATP(圖4-15)。
以上實(shí)驗(yàn)都證實(shí)了米切爾的化學(xué)滲透學(xué)說的正確性，因而米切爾獲得了1978年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
