光合作用的研究历史
光合作用探究历程及过程
光合作用探究历程及过程光合作用是生物体中最为重要的能量转化过程之一、它将光能转化成化学能，为生物体提供了所需的能量和有机物质。
光合作用的探究历程可以追溯到19世纪。
以下将详细介绍光合作用的探究历程和过程。
在1804年，意大利医生和物理学家亚历山大·沃尔塔发现了电池，这为电化学提供了重要的工具。
在随后的几十年里，科学家们开始研究电池和化学反应，并发展了电化学理论。
然而，直到19世纪末，科学家们才开始认识到光能可以通过化学反应转化为电能。
1883年，荷兰物理学家和化学家雅各布斯·赫尔丁（Jacobus Henricus van 't Hoff）提出了光合作用的基本概念。
他认为植物通过吸收光照射转化二氧化碳和水为有机物，并释放出氧气。
他的理论得到了广泛的认可，成为了现代光合作用的基础。
接下来，科学家们开始进行实验以验证光合作用的过程和机制。
1894年，德国生物化学家奥古斯特·威力（F.Č.v.Wettstein）通过将植物放在不同光强下进行实验，发现植物在光照下能够吸收二氧化碳并释放氧气。
他还发现，当植物处于黑暗或弱光条件下时，它们无法进行光合作用。
随着科学技术的进步，科学家们开始利用更先进的仪器和技术来研究光合作用的机制。
在1930年代，英国生物化学家罗宾·希尔（RobinHill）发现了光合作用的化学过程。
他发现，当植物叶片暴露在光照下时，产生的氧气和高能物质可以被光强较弱的光线所代替，推断出植物中存在着一个光合作用过程，将光能转化为化学能。
随后的几十年里，科学家们不断完善和深化对光合作用的理解。
1939年，美国生物物理学家罗兰·马特赛尔（Robert Emerson）证实了光合作用的光能捕获过程和传导；1954年，英国生物学家格利尔·真斯（Melvin Calvin）发现了光合作用中的碳固定过程，即光合作用产生的NADPH和ATP能够将二氧化碳转化为有机物质。
光合作用的探究历程与基本过程
光合作用是自然界中实现碳循环非常重要的一环，对我们现在生物圈能维持这样的稳定性有着非常重要的作用，那么我们今天就来详细了解一下什么是光合作用，光合作用的过程和实质是什么？一、光合作用的定义光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程。
发现者：英国科学家普利斯特利二、光合作用的过程1、光反应（1）场所：叶绿体的类囊体上。
（2）条件：光照、色素、酶等。
（3）物质变化：叶绿体利用吸收的光能，将水分解成[H]和O2，同时促成ADP和Pi 发生化学反应，形成ATP。
（4）能量变化：光能转变为ATP中的活跃的化学能。
2、暗反应（1）场所：叶绿体内的基质中。
（2）条件：多种酶参加催化。
（3）物质变化：CO2的固定：CO2与植物体内的C5结合，形成C3；C3的还原：在有关酶的催化作用下，C3接受ATP水解释放的能量并且被还原，经过一系列的变化，形成葡萄糖和C5。
（4）能量变化：ATP中活跃的化学能转变为有机物中的稳定的化学能。
反应的化学方程式为：6CO2+6H2O---光照+叶绿素---C6H12O6+6O2三、光合作用的实质1、物质上，将无机物转换成有机物2、能量上，将活跃的化学能转化为稳定的化学能四、光合作用中的光的要求光合作用主要靠可见波段的光来进行，波长390-410nm紫光可活跃叶绿体运动;波长600-700nm红光，可增强叶绿体的光合作用;波长500-560nm绿光，会被叶绿体反射和透射，使光合作用下降。
所以，凡是落在这一范围内的光都可以进行光合作用(绿光不好)。
五、植物的光合作用有什么好处1、将光能转变成化学能。
绿色植物在同化二氧化碳的过程中，把太阳光能转变为化学能，并蓄积在形成的有机化合物中。
人类所利用的能源，如煤炭、天然气、木材等都是如今或过去的植物通过光合作用形成的;2、吸收空气中的二氧化碳，释放氧气，这就在一定程度上保证了生物圈中的碳——氧平衡3、光合作用制造的有机物，既为植物的生长发育提供营养物质，也为动物和人提供食物来源;4、光合作用将光能转化并储存在有机物里，为动、植物和人类生命活动提供能量来源;。
光合作用的研究历程
光合作用的研究历程
光合作用是生物界中最重要的能量转化过程之一，它使得植物和一些细菌能够利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。
对光合作用的研究历程可以追溯到18世纪。
在18世纪末，瑞士科学家亨利·德·桑特-伯万提出了光合作用的概念。
他观察到，绿色植物在光照下会释放出氧气，并假设这些植物通过吸收光能将水分解为氢和氧气。
然而，他并没有将光合作用与二氧化碳的转化联系起来。
19世纪，德国植物生理学家朱利叶斯·冯特教授继续研究光合作用，他发现了光合作用的化学反应方程式，并提出了植物中的叶绿素是光合作用的关键物质。
冯特的研究奠定了现代光合作用理论的基础。
20世纪初，美国植物生理学家约翰·麦克尔迪尔和亚瑟·希勒合作进行了一项重要实验，该实验确定了光合作用的光反应和暗反应两个阶段。
麦克尔迪尔和希勒使用了氧气浓度的变化来测量光反应的速率，并发现光合作用是一个光化学过程，产生的氧气来自于水的分解。
随着科技的发展，人们对光合作用的研究也日益深入。
通过利用放
射性同位素示踪技术，科学家们确定了光合作用的具体化学过程，揭示了光合作用的分子机制。
同时，通过基因工程和生物化学技术，科学家们还研究了光合作用调控机制和光合作用相关蛋白质的功能。
如今，对光合作用的研究已经涵盖了从分子水平到生态系统水平的多个层面。
科学家们致力于深入理解光合作用的基本原理，开发新型的光合作用模型和技术，以应对日益严重的能源和环境问题。
光合作用的研究不仅在农业和生物能源领域具有重要意义，也为其他科学领域的发展提供了重要的基础。
光合作用的研究历史
时间事件1648 荷兰人van Helmont 。
柳树种植实验，认为柳树增加的重量来自于灌溉用的水。
1727 英国Stephan Hales 《静力学短论，包括植物静力学或关于植物浆液的一些静力学试验的考察》。
植物从空气中得到了一部分营养。
1748,177 0 1748 俄国罗蒙诺索夫1770 法国Antoine Lavoisier 质量守恒定律1770-1785化学家气体收集及分析1771 及之Joseph Priestley1776 《对不同种空气的试验和观察》植物改善空气的发现后1773 荷兰人Jan Ingenhouse 听闻上述实验.1773 年，做了500 次以上关于植物影响空气的实验。
10 月，发表《关于植物的实验，它们是日光下改善空气和在阴暗处和夜间损坏空气的强大力量的发现》1782 瑞士Jean Senebier 《关于日光影响的三界物质，特别是植物界所起变化的物理化学论文集》固定的空气（二氧化碳）溶于水就是植物从周围空气中吸取的营养，这也是它们转化固定空气，供应纯净空气的来源。
1804 日内瓦Nicolas Theodore de Saussure 《关于植物化学的研究》植物产生的有机物质总量以及它们释放的氧量，远远超过它们消耗的固定空气（二氧化碳）的量。
光合作用必定还用水作为反应物。
1817 法国化学家P.J.Pollotier 和J.B.Caventou 提出“chorophyll ”叶绿素一词。
来源于希腊文？“chloros ”绿色和“phyllon ”叶。
1845 德国医生Julius Robert Mayer 《有机体的运动及其与代谢的关系》植物取得一种力量——光，并产生另一种力量——化学差异。
将能量转化定律公式化。
1864 法国植物生理学家T.B. Boussinganltu ，研究多种陆生植物，发现光合作用比值“吸收二氧化碳量/释放氧气量=1 ”1864 德国植物生理学家Julius Sachs 植物半叶实验。
光合作用的研究历史概述
实验有时成功有时失败，为什么？
A
B
问题1、为什么先在暗处放置12小时？ 问题2、为什么在加碘液前要用放在酒精中加热？
实验设计原则：
对照原则 单一变量原则
* 选用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长
的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地ห้องสมุดไป่ตู้布在细 胞中，便于观察和分析研究。
*临时装片放在黑暗并且没有空气中，排除了光 线和氧的影响，从而确保实验能正常进行。
*选用极细的光束照射，并且用需氧菌进行检测， 从而能判断出水绵细胞中释放氧的部位。 *进行黑暗（局部光照）和曝光的对比试验，从 而明确实验结果完全是由光照引起的。
1880年恩格尔曼实验 1939年鲁宾（美）同 位素标记法 光合作用产生淀粉
光合作用的场所是叶绿体 光合作用释放的氧来自于水
20世纪40年代卡尔文 探明了CO2转化成有机物的途径 （美）实验
五年后
柳树增重74.47kg 土壤减少0.06kg
水分是建造植物体的唯一原料
水 绵
叶绿体
恩格尔曼设计的巧妙之处
第2节 光 合 作 用
一、光合作用的研究历史
？
威尔史戴特
費雪
卡尔文
伍德沃德
哈特姆特· 米歇尔
光合作用的发现
1642年范 •赫尔蒙特（比）实验 植物的养料来自于水 1771年普里斯特利（英）实验 1779年英格豪斯（荷）实验 植物能更新空气 光照是植物放氧的条件
光合作用的发现
1864年萨克斯（德） 实验
光合作用的研究历史
1941年
主要来自水,而不是土壤。
1665年显微镜的发现
双子叶植物的气孔
公元前 二、1771年英国科学家普利斯特利
3世纪
1648年
1771年 1779年
自变量：植物的有无 因变量：小鼠的存活时间
1845年
1864年
1980年
甲
1941年
结论：植物 可以更新污 浊的空气。
乙
公元前 三、1779年荷兰的科学家英格豪斯
3世纪
1629年 1771年 1779年 1845年
500多次植物更新空气的 实验，又有何新发现？
自变量：光照的有无 因变量：小鼠的存活时间
1864年 1980年
结论:植物体只有在 光下才能更新污浊的 空气。
1941年
甲
1785年发现了空气的组成成分， 才明确绿叶在光下放出的是氧气， 吸收的是二氧化碳。
D
•A. 实验中a处和b处两部分对照说 明光合作用发生于叶绿体 •B. 实验中a处和c处两部分对照说 明光合作用需要CO2 •C. 实验中a处和遮光纸遮挡部分 对照说明光合作用需要光 •D. 实验中光照的时间越长，效果 越明显
公元前 四、1845年德国科学家梅耶
3世纪
理论依据
1648年
能量守恒定律：能量既不会消
失，也不会创生，它只会从一
1771年
种形式转化为其他形式，或者
1779年
从一个物体转移到另一个物体，
而在转化和转移的过程中，能
1845年
量的总量保持不变。
1864年
结论
光合作用时将光能转变
1980年
成有机物中的化学能
光合作用的研究历史
“2017年全球十大新兴技术榜单”之 ——人工树叶
光合作用的发现历程
光合作用的发现历程光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化成为有机化合物和氧气的生物化学过程。
光合作用的发现历程始于17世纪初，经历了一系列研究，最终在20世纪初被完全阐明。
下面将详细介绍光合作用的发现历程。
早在公元木纹时期，人们就观察到植物在阳光照射下会生长，并且得到实验证明光是植物生长所必需的。
然而，直到17世纪初，光合作用的本质还不为人们所知。
1648年，荷兰科学家Jan Baptist van Helmont进行了一项著名的实验，他将一棵柳树幼苗种在一固定重量的土壤中，仅给予水作为营养源。
五年后，他惊讶地发现柳树幼苗的体重增加了164磅，而土壤的重量仅增加了2磅。
这个实验被认为是光合作用观念的先驱，但当时并没有对这一观念展开深入的研究。
1779年，Jan Ingenhousz发表了一篇名为《植物生命的新发现》的论文。
他通过实验证明了在阳光下，植物具有释放氧气的能力。
他发现在光照条件下，植物能够释放氧气，而在无光照条件下则反而释放二氧化碳。
他得出的结论是植物只有在光照条件下才能进行光合作用，并产生氧气。
十九世纪初，法国生物学家Joseph Priestley和瑞士化学家Jean Senebier进一步研究了植物对氧气和二氧化碳的利用。
他们发现植物对光的反应是一种顺序性的反应，即先吸收二氧化碳，然后释放氧气。
这一观察为后来的研究奠定了基础。
到了十九世纪末和二十世纪初，德国生物学家和植物生理学家在光合作用的研究中取得了重大突破。
1883年，薄叶片（F.F.Félix Dujardin研究的一种叶状藻类）被发现可以根据光线的强度来改变它的生长方向。
1905年，德国生物学家Einstein首次提出光合作用与光的物理性质之间的关系。
他认为光合作用是通过光子能量的吸收和转换来实现的。
并通过实验证明了光是光合作用所必需的能量源。
1905年，德国生物学家Wilhelm Pfeffer提出了关于光合作用的另一个重要名词，“光合反应”的概念。
光合作用的历史
光合作用的历史一、古代发现在古代，人们已经开始观察到一种神奇的现象，即植物在太阳下生长茂盛。
古埃及人相信太阳是所有生命的创造者，植物能够通过太阳的光线进行某种转化来生长。
这种现象引发了人们对光合作用的好奇与探索。
二、植物光合作用的启示17世纪，“生命之火”的理论被研究者鲍因提出，他认为光合作用如同植物的呼吸一样，是植物生存的关键。
这种启发促使科学家们开始深入研究植物如何利用阳光进行光合作用的过程。
三、光合作用的关键发现19世纪末20世纪初，科学家们对光合作用的研究取得了重大突破。
荷兰科学家范尼尔发现植物只有在光照下才能释放氧气，他发现了氧气的来源是水分子，这一发现揭开了光合作用的核心过程。
四、光合作用的机制解析20世纪，科学家们对光合作用的机制有了更深入的理解。
他们发现叶绿体是光合作用的主要场所，光能被捕获并转化为化学能。
通过光合作用，植物可以将二氧化碳和水转化成糖类物质，并释放出氧气。
五、现代光合作用研究随着科学技术的飞速发展，现代对光合作用的研究变得更加深入和细致。
科学家们利用分子生物学、蛋白质结构等技术手段，揭示了光合作用背后更为复杂的化学过程。
六、光合作用的意义与展望光合作用作为自然界中一个重要的生命过程，对地球生态系统的稳定起着至关重要的作用。
通过光合作用，植物制造出氧气、提供能量和营养物质，为整个生物圈的生存发展做出了巨大贡献。
结语光合作用的历史早已悠久，经过多个阶段的探索与发现，人类对光合作用的了解不断深化，这一生命之源的奥秘仍然让我们充满好奇和探求。
愿科学家们继续保持对光合作用的研究热情，揭示更多有关这一生命过程的秘密。
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光合作用的研究历史
17世纪海尔蒙特(比利时) 柳树实验
图
图B
图C
图
A
D
结论： 植物生长所需的养料主要来自于水， 而不是土壤。
普 利 斯 特 利 实 验
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
1779
结论：只有在阳光照射下才能成功，
年 英 格 豪 斯 的 实 验 （ 荷 兰 ）
1785年，由于发现了空气的组成,人们才明确 绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧 化碳。
何作用？
何作用？
思考： （1）为什么用碘蒸 气处理之后会变蓝？
（2）为什么要先进 行暗处理？
（3）为什么一半遮光，一半曝光？
（4）从这个实验中，你可以得到什么结论？
证明：绿叶的光合作用产物除氧气以外, 还有淀粉。
(1)为什么选用水绵？
水绵，细胞中有细长、带状且螺旋状分布 的叶绿体，利于观察
(2)好氧菌的作用？
最终的研究结果发现, CO2固定的C3途径是一个循环过 程,称为C3循环,由于这一循环是卡尔文发现的,故又称卡尔 文循环。
光合作用的总反应式:
光能 CO2 + H2O 叶绿体 (CH2O) + O2
条件:光照 原料:CO2、H2O 产物:(CH2O)糖类、O2 场所:叶绿体
光合作用的探究历程：
（1）1771年普利斯特利：植物可 更新
空气→1979年英格豪斯：普利斯特利实
验只有在 阳光照射 下才能成功，植物
体只有 绿叶 才能更新污浊的空
气→1845年梅耶：植物在进行光合作用
时把 光 能转换成 化学能
能
储存起来→1864萨克斯：光合作用产物
除氧气外还有 淀粉 →1880年恩格
尔曼：光合作用场所是叶绿体→1939年
鲁宾、卡门：光Байду номын сангаас作用释放的氧气来
18O218O2 18O2
18O128O2
1188OO2218O2 H2181O8O218O2
18O218O182O2
18O2 CO2
18O2 18O2
小资料：
放射性同位素可用于追踪物质的运行和 变化规律。用放射性同位素标记的化合物， 化学性质不会改变。科学家通过追踪放射 性同位素标记的化合物，可以弄清化学反 应的详细过程。这种方法叫做同位素标记 法。
CO2中的碳在光合作用中转 化成有机物中的碳的途径， 这一途径称为卡尔文循环。
小资料：
二次世界大战之后,美国加州大学贝克利分校的梅尔 文·卡尔文和他的同事们用14C标记的CO2供小球藻进行光 合作用,来研究小球藻在光合作用中怎样固定CO2的。
在卡尔文的实验中,发现标记的CO2转变成有机物的速 度很快,几秒钟之内,在第一个中间产物(三碳化合物)中发现 了放射性, 所以将CO2的这种固定途径称为C3途径,将通过 这种途径固定CO2的植物称为C3植物。
自水 。
光合作用的场所： 光合作用的原料： 光合作用的条件： 光合作用的产物：
叶绿体 二氧化碳和水 有光照 淀粉、氧气
科学家的实验设计思想及方法，对 你有什么启发？
（1）设置对照实验（如萨克斯的曝光和遮光实验、 扬·英根豪斯将枝条放在光下和放在暗处）；
（2）控制单一变量（鲁宾和卡门分别标记水和二氧 化碳中的氧）；
同
位
设计实验
素
标
A
B
记
结果分析 A中气体无放射性，B中气体具有放射性
法
光合作用产生的氧气来自于水，而不 得出结论 是来自于二氧化碳。
1939，鲁宾和卡门(美国)
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2 H2O
OO2 O2 2 O2 O2 O2
O2O2C18O2
O2 O2 O2
O2 OO22 O2
18O2 18O2
(3)为什么临时装片要放 在没有空气的黑暗环境里？
黑暗、无空气；排除环境中的光线、氧气对实验的影响
(4)为什么临时装片要放在没有空气的曝 光环境里？
氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光 合作用的场所。
1939年（美国） 鲁宾和卡门实验
提出问题 光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳？
作出假设 光合作用产生的氧是来自于水（或者是二氧化碳）。
1845年，德国科学家梅耶（R.Mayer）根据 能量转换和守恒定律明确指出，植物在进行 光合作用时，把光能转换成化学能储存起来
1864年德国科学家萨克斯的实验及结论
目的？
实验：把绿色叶片放在暗处几小时，然后把 这个叶片一半曝光，另一半遮光。过一段时间后， 放入酒精中隔水加热,再用碘蒸气处理叶片。