备课素材：光合作用发现史 高一上学期生物人教版必修1.docxVIP

光合作用发现史

一、光合作用的发现历程

俗话说万物生长靠太阳，太阳几乎是地球所有能量的来源。我们本身无法直接利用这些能量，但经过亿万年的进化，“光合作用”成为了生物摄取这些能量的有效途径。如果将太阳比喻为一座巨大的能量宝藏，那么光合作用则是我们拿到这宝藏的藏宝图。

光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。?其主要包括光反应、暗反应两个阶段，涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。

人类认识光合作用只有三百年左右时间，但是植物早在30亿年之前就进化出这一功能，科学家通过观察南罗得西亚石灰岩中原始藻类的构造得到这一结论。随后经过26亿年的水中生活和4亿年的陆地生活，现代生物进化出现在的光合系统。

两千多年前，人们受到古希腊著名哲学家亚里士多德的影响，认为植物是由“土壤汁”构成的，即植物生长发育所需要的物质完全来自土壤。

然而，1648年比利时医生海尔蒙特通过种植柳树的实验，却得到了意想不到的结果。他将柳树和土壤称量后种植，五年后发现柳树增重75千克，但是土壤只减少了57克。海尔蒙特认为柳树的生长物质来自他浇树用的水，但他忽视了植物生长需要空气跟阳光。不过，这是植物营养研究中第一次定量实验的伟大尝试。

1727年，英国植物学家斯蒂芬.黑尔斯才提出植物生长要以空气为营养的观点。而英国的著名化学家约瑟夫.普利斯特里用实验的方法证明了绿色植物从空气中吸收养分。

1771年，英国的普利斯特里发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变“坏”了的空气。他做了一个有名的实验，把一直点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭了，小白鼠也很快死了。接着他把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里，他发现植物能够长时间的活着，蜡烛也没有熄灭。同样植物和小白鼠在密闭的玻璃罩中也能够正常的活着。最后他得出结论：植物能够更新蜡烛燃烧和动物呼吸变得污浊的空气。但是他并没有发现光照的重要性。由于他的杰出贡献和实验完成与1771年，因此把这一年定为发现光合作用的年份。

说个冷知识，其实普利斯特利最初猜想是水能净化空气，因此他想把污浊的空气通入到水中清洗更新，也试图把污浊的空气和水混合。所以普利斯特利无意中发明了碳酸饮料，今天我们大口喝肥宅水也是有他的功劳呢。不过在这个时期，人们还不知道空气的成分都有什么，所以普利斯特利并不知道污浊的空气是什么，以及植物是怎样更新污浊的空气。

?1782年，空气的组成成分终于被揭开，科学家也明确了绿叶释放了氧气，知道了污浊的空气是二氧化碳。

?1804年，尼古拉斯·德·索绪尔进行了细致的实验，在了解植物如何利用空气方面取得了重要进展。在一项实验中，德索绪尔在密封的玻璃容器中种植植物，并控制二氧化碳的含量。过了一段时间，他测量了容器中的空气是如何变化的，以及有多少物质(碳)被添加到植物中。他发现，随着植物的生长，它们耗尽了密封容器中的二氧化碳。这表明二氧化碳也是植物合成有机物的原料。

1779年，科学家英格豪斯重复了普利斯特利的实验，发现只有在绿色植物中，并且只有在有光的条件下，实验才能成功。也就是植物光合作用需要光。那么光能去哪里了呢?

?1845年，德国科学家梅耶根据能量守恒定律，提出植物通过光合作用,把光能转换成化学能储存起来。这意味着，植物应该合成了某种稳定的化合物。1864年，德国科学家萨克斯通过实验证明了淀粉是光合作用的产物，证实了梅耶的猜测。

图1萨克斯的实验

至此，科学家已经知道了光合作用的过程就是绿色植物在光的作用下利用二氧化碳和水生成氧气和有机物的过程。但是仍有多个谜题没有解开，如发生光合作用的场所在哪里？怎么证明呢？光合反应又是如何发生的呢？

?1880年，美国科学家恩格尔曼用水绵进行了光合作用的实验：

?他制作了水绵和好氧细菌的临时装片，将其放置在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵，再通过显微镜进行观察，结果发现好氧细菌集中分布在叶绿体被光束照射到的部位。如果把装片完全暴露在光照下，那么好氧细菌分布于叶绿体所有的受光部位。证明了光合作用的场所位于叶绿体，且氧气是在叶绿体释放出来的。

图2恩格尔曼的实验

针对光合作用的发生具体过程，科学家们提出了不同的看法。19世纪末，德国化学家冯.贝尔提出CO2在光作用下分解为CO和O2,之后CO被还原为甲醛,再聚合成糖类，即认为氧气来自于二氧化碳。

?1923年，德国化学家桑伯格从氧化还原的角度认识光合作用的反应,提出光合作用的过程是H2O脱氢被氧化，而CO2通过加氢被还原。??

1940年前后，英国植物学家希尔制备了离体的叶绿体悬浮液，并向其中加入铁离子，置