光合作用的發(fā)現(xiàn)
化學先生 / 2019-09-03
光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成有機物儲存能量，并且釋放出氧的過程。我們每時每刻都在吸人光合作用釋放的氧。我們每天吃的食物，也都直接或間接地來自光合作用產(chǎn)物。那么，光合作用是怎樣發(fā)現(xiàn)的呢?
直到18世紀中期，人們一直以為植物體內(nèi)的全部營養(yǎng)物質(zhì)，都是從土壤中獲得的，井不認為植物體能夠從空氣中得到什么。1771 年，英國科學家普利斯特利發(fā)現(xiàn)，將點燃的蠟燭與綠色植物一起放在 一個密閉的玻璃罩內(nèi)，蠟燭不容易熄滅；將小鼠與綠色植物-起放在玻璃罩內(nèi)，小限也不容易室息而死。因此，他指出植物可以更新空氣。
但是，他并不知道植物更新了空氣中的哪種成分，也沒有發(fā)現(xiàn)光在這個過程中所起的關(guān)鍵作用。后來，經(jīng)過許多科學家的實驗，才逐漸發(fā)現(xiàn)光合作用的場所、條件、原料和產(chǎn)物。1864 年，德國科學家薩克斯做了這樣一個實驗:把綠色葉片放在暗處幾小時，目的是讓葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)消耗掉。然后把這個葉片一半曝光，男一半遮光，過段時間后， 用碘蒸氣處理葉片，發(fā)現(xiàn)速光的那一半葉片沒有發(fā)生顏色變化，曝光的那一半葉片則星深藍色。
這一實驗成功地證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。1880年， 德國科學家恩吉爾曼用水綿進行了光合作用的實驗:把載有水綿和好氧細W的臨時裝片放在沒有空氣并且黑暗的環(huán)境里，然后用極細的光東照射水綿。通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，好氧細菌只集中在葉綠體被光束照射到的部位附近，如果上述臨時裝片完全暴露在光下，好氧細菌則集中在葉綠體所有受光部位的周圍。
恩吉爾曼的實驗證明:氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。從總體上看，光合作用是一個氧化還原過程。在光合作用的原料中，二氧化碳是碳的最高氧化狀態(tài)，氧在水中卻是一種還原的狀態(tài)。在光合作用的產(chǎn)物中，糖類則是碳的還原狀態(tài)。通過反應(yīng)，二氧化碳被還原到糖類的水平，水中的氧則被氧化為分子態(tài)氧。我們知道，在常溫常壓下，自然界是實現(xiàn)不了這個反應(yīng)的。
而在綠色植物體內(nèi)，僅僅由于葉綠素吸收光能作為反應(yīng)的推動力，就能使-個很難被氧化的水分子去還原一個很難被還原的二氧化碳分子，并能使個基本不含能量的二氧化碳變成一個富含能量的有機物。光合作用的過程包括一系列的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)變。根據(jù)目前的認識，能量的積蓄首先是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽浯问前央娔苻D(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學能，最后則是把活躍的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學能。
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