光合作用是怎樣具體進行的? 植物的光合作用

植物的光合作用(光合作用具體是如何進行的?)春夏交流期間,陽光明媚,處處充滿活力 。即使我們現在處于疫情的封鎖之下,生活的故事又開始萌芽了!
當我第一次了解到植物的光合作用可以產生我們賴以生存的能量物質(糖)時,我一直在做夢:如果人只需要曬曬太陽,吃飽了,豈不是很美?
很顯然,這只是我年輕時,毫無基礎地漫無目的地做白日夢 。
然而,事實上,許多偉大的科學家已經“想象”了我的想法 。
關于光合作用的重大科學研究,誕生了6個諾貝爾獎,顯示了光合作用對人類認知世界的重要性 。
發現光合作用的歷史年鑒 。(編者按:里面包含很多專業詞匯,不懂也沒關系,趕緊跳過就行)
17世紀以前,人們看到植物把根插入土壤,于是不假思索地認為植物生長的所有要素都應該來自土壤 。
17世紀中葉,荷蘭科學家范·赫耳蒙特在一個大罐子里種了一棵柳樹,然后不斷地給它澆水 。柳樹長大后,他稱柳樹的重量,得到75公斤,但土壤基本保持不變,只有0.1公斤的差異 。

光合作用是怎樣具體進行的? 植物的光合作用

文章插圖
赫耳蒙特試驗
赫耳蒙特很好奇這額外的74.6公斤植物應該來自哪里 。但是,不幸的是,他只是認為這部分重量來自灌溉水 。
1771年,英國化學家JPriestley把一只老鼠和一支蠟燭放在一個封閉的鐘罩里 。老鼠很快就會死去,蠟燭也會熄滅 。后來,他把植物放在封閉的鐘罩里 。結果老鼠沒死,蠟燭也不滅 。
光合作用是怎樣具體進行的? 植物的光合作用

文章插圖
普里斯特利實驗
因此,普里斯特利得出結論:“植物可以凈化空氣體!”
然而,令普里斯特利惱火的是,他后來重復了許多實驗,但結果并不總是能得出一致的結論 。
那是因為他第一次做實驗創業網的時候是用光做的,其他時候不是用光做的 。
后來,荷蘭醫生J. Ingenhousz通過多次實驗指出了這一點 。
也就是從那時起,光合作用被人類發現 。
1782年,瑞士人讓·斯涅比爾從化學上發現,二氧化碳是光合作用的基本物質,氧氣是光合作用的產物 。
1804年,瑞士的索緒爾通過詳細的測試和稱重證明了光合作用和水參與了反應 。
1864年,J. V .薩克斯發現陽光照射下的葉子會變成藍色,這證明光合作用形成了碳水化合物(淀粉) 。
也就是說,人到了這里,基本知道光合作用的原料是空氣中的空二氧化碳和土壤中的水,通過光照產生的產物是糖和氧 。
然而,光合作用的具體機制仍不清楚 。
上世紀初,隨著顯微鏡等技術的發展,1915年,威爾斯塔特提取了植物光合作用的結構單位——葉綠體 。
結果,威爾斯塔特獲得了諾貝爾獎(第一個) 。
光合作用是怎樣具體進行的? 植物的光合作用

文章插圖
威爾斯塔特
不久之后,英國和德國的科學家用藻類做了實驗,結果表明光合作用可以分為兩個階段:需要光參與的光反應階段和不需要光的暗反應階段 。
上世紀中葉,M. Calvin等人利用同位素碳研究光合反應,詳細解釋了二氧化碳中碳的去向 。
【光合作用是怎樣具體進行的? 植物的光合作用】1961年,卡爾文獲得了諾貝爾獎(第二名),因為其實驗方法對未來的分子生物學研究和進一步闡明光合作用具有重要意義 。
光合作用是怎樣具體進行的? 植物的光合作用

文章插圖
米(meter的縮寫))卡爾文在現場接受諾貝爾獎
后來人們用類似的方法確定了光合作用中的兩條途徑:C4途徑(甘蔗、玉米等植物的光合作用途徑)和景天酸代謝途徑(菠蘿等植物的光合作用途徑) 。
然而,此時,由于實驗的復雜性,人們還沒有在植物界發現最常見的C3途徑 。
1954年,美國科學家D. I. Arnon等人通過實驗分析認為,光反應可以產生一種“同化力”來促進暗反應,而暗反應的本質是創業網絡利用這種“同化力”將無機碳(二氧化碳)轉化為有機碳(糖) 。
1960年,Hill等人提出了雙光系統的概念,稱吸收長波光的系統為光學系統一(PS一),吸收短波光的系統為光學系統二(PS二) 。
1965年,伍德沃德在實驗室人工合成葉綠素分子,獲得諾貝爾獎(第三個) 。
光合作用是怎樣具體進行的? 植物的光合作用

文章插圖
R.b .伍德沃德
20世紀80年代末,Deisenhofer等人確定了光合細菌反應中心的結構,在了解膜蛋白復合物的細節和研究光合作用的初級反應方面取得了突出進展,并于1988年獲得諾貝爾獎(第四名) 。

推薦閱讀