植物的光合作用(光合作用具体是如何进行的?春夏交流之间,阳光明媚,处处生机勃勃 。即使我们现在在疫情的封闭下,生命的故事又在萌芽了!
当我之一次知道植物光合作用可以产生我们赖以生存的能源物质(糖类)时,我一直梦想着:如果人只靠晒太阳就能“吃饱”,那该多好啊 。
显然,这只是我的青春,没有任何基本前提的漫无目的的白日梦 。
然而,事实上,很多伟大的科学家已经“想象”出了我的想法 。
对于光合作用的重大科学研究,诞生了六个诺贝尔奖,可见光合作用对于人类认知世界的重要性 。
发明光合作用历史年鉴(编者注:里面有很多技术词汇,不知道也没关系,快速跳过即可)
17世纪以前,人们看到植物把根插入土壤,于是不假思索地认为植物生长的所有元素都应该来自土壤 。
17世纪中叶,荷兰科学家范·赫耳蒙特在一个大花盆里种了一棵柳树,然后不停地给它浇水 。柳树长大后,他称柳树得到75公斤,但土壤一点没变,只有0.1公斤的差别 。
赫耳蒙特的实验
赫耳蒙特想知道额外的74.6公斤植物从何而来 。然而不幸的是,他曾短暂地认为这部分重量来自灌溉用水 。
1771年,英国化学家JPriestley把老鼠和蜡烛放在一个密封的钟罩里 。老鼠很快就会死去,蜡烛也会熄灭 。后来他把植物放在密闭的钟罩里,这样老鼠就不会死,蜡烛也不会灭 。
普里斯特利的实验
于是普里斯特利得出结论:“植物可以净化空气!”
然而,令普里斯特利苦恼的是,他后来重复了多次实验,结果并不总是一致 。
那是因为他之一次做实验是在有光的情况下做的,而其他几次都是在没有光的情况下做的 。
后来,荷兰医生J. Ingenhousz通过多次实验指出了这一点 。
也就是从那时起,光合作用就被人类发明了 。
1782年,瑞士人让·斯内比尔用化学 发明了它:二氧化碳是光合作用的必要物质,氧气是光合作用的产物 。
1804年,瑞士人N. T .德索绪尔通过详细的实验和称重证明了光合作用和水参与了反应 。
1864年,J. V. Sachs发明,受光照的叶子接触碘会变蓝,证明光合作用形成碳水化合物(淀粉) 。
也就是说,人们到了这里,才知道光合作用的原料是空气体中的二氧化碳和土壤中的水,产物是糖和通过光的氧气 。
然而,光合作用的具体机制尚不清楚 。
上世纪初,随着显微镜等技术的发展,终于在1915年,威尔施塔特提取了植物光合作用的结构单位——叶绿体 。
因此,威尔施塔特获得了诺贝尔奖(之一个) 。
威尔施塔特
不久之后,英国和德国的科学家用藻类做了实验,表明光合作用可以分为两个阶段:需要光参与的光响应阶段和不需要光的暗响应阶段 。
上世纪中期,M. Calvin等人用同位素碳讨论了光合反应,详细解释了碳在二氧化碳中的命运 。
1961年,M. Calvin获得了诺贝尔奖(二等奖),因为其实验 对未来的分子生物学研究,也对光合作用的进一步探讨具有重要意义 。
米(meter的缩写))卡尔文在现场接受了诺贝尔奖
后来,人们用类似的 证实了光合作用中的两条途径:C4途径(甘蔗、玉米等植物的光合作用途径)和景天属植物的酸代谢途径(菠萝等植物的光合作用途径) 。
然而,此时由于实验的复杂性,人们还没有完全发明出植物界最常见的C3方式 。
1954年,美国科学家D. I. Arnon等 。,通过实验分析认为光反应可以产生一种“红豆博客同化力”来促进暗反应,而暗反应的本质就是利用这种“同化力”将无机碳(二氧化碳)转化为有机碳(糖) 。
1960年,Hill等人提出了双光系统的概念,将接收长波长光的系统称为光系统I (PS I),接收短波长光的系统称为光系统II (PS II) 。
1965年,R. B .伍德沃德(R. B. Woodward)在实验室人工合成叶绿素分子,被授予诺贝尔奖(三等奖) 。
R.b .伍德沃德
20世纪80年代后期,Deisenhofer等人确定了光合细菌反应中心的结构,在理解膜蛋白复合体的细节和光合作用的初级反应方面取得了突出的进展,并于1988年获得了诺贝尔奖(第四个奖项) 。
1992年,马库斯因研究生命系统的电子传递理论,包括光合作用的电子传递,获得诺贝尔奖(第五个奖项) 。
马库斯
90年代末,催化光合作用的光合磷酸化和呼吸作用的氧化磷酸化的酶的动态结构和响应机制的研究取得了很大进展 。沃克·博耶和沃克·博耶获得了1997年的诺贝尔奖(第六个奖) 。
光合作用的过程如果把植物的叶子放在显微镜下,我们可以看到植物体内有绿色的小体,这就是绿叶 。
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