公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德认为：植物生长所需的物质全来源于土中。
　　1627年，荷兰人范•埃尔蒙做了盆栽柳树称重实验，得出植物的重量主要不是来自土壤而是来自水的推论。他没有认识到空气中的物质参与了有机物的形成。
　　1648年，比利时科学家海尔蒙特（Jan Baptist van Helmont）出于对亚里士多德观点的怀疑，做了类似范•埃尔蒙的实验：将一棵重2．5kg的柳树苗栽种到一个木桶里，木桶里盛有事先称过重量的土壤。以后，他每天只用纯净的雨水浇灌树苗。为防止灰尘落入，他还专门制作了桶盖。五年以后，柳树增重80多千克，而土壤却只减少了100g，海尔蒙特为此提出了建造植物体的原料是水分这一观点。 但是当时他却没有考虑到空气的作用。
　　1771年，英国的普里斯特利（J.Priestley,1733-1804）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，他把一支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，小白鼠很快也死了。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地活着，蜡烛也没有熄灭。他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现植物和小白鼠都能够正常地活着，于是，他得出了结论：植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气。但他并没有发现光的重要性。
　　1779年，荷兰的英格豪斯(J.Ingen-housz)证明：植物体只有绿叶才可以更新空气，并且在阳光照射下才成功。
　　1785年，随着空气组成成分的发现，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　
　　1804年，法国的索叙尔通过定量研究进一步证实：二氧化碳和水是植物生长的原料。
　　1845年，德国科学家梅耶（R.Mayer） 根据能量转化与守恒定律明确指出，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，德国的萨克斯发现光合作用产生淀粉。他做了一个试验：把绿色植物叶片放在暗处几个小时，目的是让叶片中的营养物质消耗掉，然后把这个叶片一半曝光，一半遮光。过一段时间后，用碘蒸汽处理发现遮光的部分没有发生颜色的变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色。这一实验成功的证明绿色叶片在光和作用中产生淀粉。
　　1880年，美国的恩格尔曼发现叶绿体是进行光合作用的场所，氧是由叶绿体释放出来的。他把载有水绵（水绵是多细胞低等绿色植物，其细而长的带状叶绿体是螺旋盘绕在细胞内）和好氧细菌的临时装片放在没有空气的暗环境里，然后用极细光束照射水绵通过显微镜观察发现，好氧细菌向叶绿体被光照的部位集中：如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围。恩格尔曼的实验证明了氧气是从中叶绿体释放出来的；叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
　　1939年，美国科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门(M.Kamen)采用同位素标记法研究了“光合作用中释放出的氧到底来自水，还是来自二氧化碳”这个问题，这一实验有利地证明光合作用释放的氧气来自水。
　　20世纪40年代，美国科学家卡尔文（M.Calvin）用小球藻做实验：用14C标记的CO2（其中碳为14C）供小球藻(一种单细胞的绿藻)进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径被成为卡尔文循环。

1771年，英国化学家普利斯特列（Joseph Priestley）发现，把薄荷枝条和燃着的蜡烛放在一只密闭的钟罩里，蜡烛不容易熄灭；把小鼠和植物放在同一钟罩里，小鼠也不易窒息死亡。因此他提出植物可以“净化”空气。1779年，荷兰人英格豪茨（Jan Ingen-housz）进一步证实，绿色植物只有在日光下才能“净化”空气。

　　1782年，瑞士的森尼别（Jean Senebier）用化学分析证明二氧化碳是光合作用所必需的，氧气是光合作用的产物。1804年索苏尔（Nicholes.Th.de.Saussare）证实了植物光合作用以二氧化碳和水作原料。 1864年，萨克斯（Julius Sachs）发现只有照光时，叶绿体中的淀粉粒才会增大，指出光合作用的产物是氧气和有机物。

恩尔曼

最早的光合作用
1990年，一种红藻化石在加拿大北极地区被发现，这种红藻是地球上已知的第一种有性www.rixia.cc繁殖物种，也被认为是已发现的现代动植物最古老祖先。对红藻化石的年龄此前没有形成统一看法，多数观点认为它们生活在距今约12亿年前。[5]
图2 进行光合作用的苦涩植物
为了确定这种红藻化石的年龄，研究人员专门到加拿大巴芬岛收集包含这种红藻化石的黑页岩并用铼锇同位素测年法分析，认为红藻化石有10.47亿年的历史。[5]
在确认红藻化石年龄基础上，研究人员用一种名为“分子钟”的数学模型来计算基于基因突变率的生物进化事件。他们的结论是，约12.5亿年前，真核生物开始进化出能进行光合作用的叶绿素。[5]
主要研究进展
17世纪以前，普遍认为植物生长所需的全部元素是从土壤中获得的。[1]
17世纪中叶，荷兰科学家Van Helmont进行了柳树盆栽实验。连续5年只浇水，柳树重量增加了75 kg，土壤质量只减少了6www.rixia.cc0 g。因此，他错误地认为柳树生长所需的物质主要不是来自土壤，而是来自灌溉土壤的水。[1]
1771年，英国牧师、化学家J. Priestley进行密闭钟罩试验。他发现有植物存在的密闭钟罩内蜡烛不会熄灭，老鼠也不会窒息死亡。于是在1776年，他提出植物可以“净化”空气。但是他不能多次重复他的实验，即表明植物并不总是能够使空气“净化”。[1]
荷兰医生J. Ingenhousz在Priestley研究的基础上进行了多次实验，发现Priestley实验不能多次重复的原因是他忽略了光的作用，植物只有在光下才能“净化”空气。以上3位科学家便是光合作用研究的先驱，一般以J．Priestley为光合作用的发现者，把1771年定为光合作用的发现年。
1782年，瑞士人Jean Snebier用化学方法发现：CO2是光合作用必需物质，O2是光合作用产物。
1804年，瑞士人N. T. De Saussure通过定量实验证明：植物所产生的有机物和所放出的总量比消耗的CO2多，进而证实光合作用还有水参与反应。
1864年J. V. Sachs发现照光叶片遇碘会变蓝，证明光合作形成碳水化合物（淀粉）。
19世纪末，证明光合作用的原料是空气中的CO2和土壤中的H2O，能源是太阳辐射能，产物是糖和O2。
20世纪初，光合作用的分子机理有了突破性进展，里程碑式的工作主要是：Wilstatter等（1915）由于提纯叶绿素并阐明其化学结构获得诺贝尔奖。
随后，英国的Blackman和德国的O. Warburg等人用藻类进行闪光试验证明：光合作用可以分为需光的光反应（light reaction）和不需光的暗反应（dark r日夏养花网eaction）两个阶段。
1932年，R. Emersen和W. Arnold通过小球藻（chlorella）悬浮液做闪光试验定义了“光合单位”（photosynthetic unit），即释放1分子或同化1分子CO2所需的2500个叶绿素的分子数目。随后在1986年，Hall等人指出：光合单位应是包括两个反应中心的约600个叶绿素分子（3002）以及连结这两个反应中心的光合电子传递链。而多数人赞同霍尔的看法，即：所谓的“光合单位”，就是指存在于类囊体膜上能进行完整光反应的最小结构单位。
1940年代～1950年代末，M. Calvin等用14C研究光合碳同化，阐明了CO2转化为有机物的生化途径。M. Calvin于1961年获得诺贝尔奖。之后相继确定了CAM途径（M. Thomas，1960）和C4途径（M. D. Hatch和C. B. Slack，1966）。
1954年，美国科学家D. I. Arnon等在给叶绿体照光时发现，当向体系中供给无机磷、和时，体系中就会有和产生。同时，只要供给和，即使在黑暗中，叶绿体也可将CO2转变为糖。因此，得出结论：光反应的实质在于产生“同化力”（assimilatory power）去推动暗反应的进行，而暗反应的实质在于利用“同化力”将无机碳（CO2）转化为有机碳（CH2O）。
1957年，Emerson观察到小球藻在用远红光照射时补加了一点稍短波长的光（如650 nm的光），则量子产额比这两种波长的日夏养花网光单独照射的总和还要高。这种在长波红光之外再加上较短波长的光促进光合效率的现象被称为双光增益效应，或叫爱默生增益效应（Emerson enhancement effect）。后来才知道，这是因为光合作用需要两个光化学反应的协同作用。
1960年，Hill等人提出了双光系统（two photosystem）的概念，把吸收长波光的系统称为光系统（photosystemⅠ，PSⅠ），吸收短波长光的系统称为光系统Ⅱ（photosystemⅡ，PSⅡ），推动了PSⅠ和PS的分离、纯化等生物化学与分子生物学的研究。
1965年，R. B. Woodward因全合成叶绿素分子等工作获得了诺贝尔奖。
1980年代初，P. Mitchell提出化学渗透假说。Jagendorf等用叶绿体进行光合磷酸化分阶段研究，证明光合磷酸化的高能态就是化学渗透假说中的跨膜质子梯度。这不仅使人们了解光合作用中能量转换机制，并且导致将质子动力势与离子运转、类囊体结构动态变化和能量转换反应调控过程联系起来研究。
1980年代末期，Deisenhofer等测定了光合细菌反应中心结构，取得了解膜蛋白复合体细节及光合原初反应研究的突出进展，获得了1988年的诺贝尔奖。
1992年，Marcus因研究包括光合作用电子传递在内的生命体系的电子传递理论而获得诺贝尔奖。
1990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与反应机理研究获得了重大进展。Walker和Boyer获得了1997年的诺贝尔奖。
中国的光合作用研究自20世纪50年代开始，取得了长足的进展。如中国科学院上海植物生理研究所在光合作用能量转换、光合碳代谢的酶学研究等日夏养花网方面，中国科学院植物研究所在光合作用的原初反应和光合色素蛋白复合体研究等方面都有所发现和创新。
尽管光合作用研究历史不算长，但经过众多科研工作者的努力探索，已取得了举世瞩目的进展，为指导农业生产提供了充分的理论依据。
意义
将太阳能变为化学能
植物在同化无机碳化物的同时，把太阳能转变为化学能，储存在所形成的有机化合物中。每年光合作用所同化的太阳能约为人类所需能量的10倍。有机物中所存储的化学能，除了供植物本身和全部异养生物之用外，更重要的是可供人类营养和活动的能量来源。[4]因此可以说，光合作用提供今天的主要能源。绿色植物是一个巨型的能量转换站。
把无机物变成有机物
植物通过光合作用制造有机物的规模是非常巨大的。[6]据估计，植物每年可吸收CO2约合成约的有机物。地球上的自养植物同化的碳素，40%是由浮游植物同化的，余下60%是由陆生植物同化的。人类所需的粮食、油料、纤维、木材、糖、水果等，无不来自光合作用，没有光合作用，人类就没有食物和各种生活用品。换句话说，没有光合作用就没有人类的生存和发展。
维持大气的碳-氧平衡
大气之所以能经常保持21%的氧含量，主要依赖于光合作用（光合作用过程中放氧量约）。光合作用一方面为有氧呼吸提供了条件，另一方面，的积累，逐渐形成了大气表层的臭氧（O3）层。臭氧层能吸收太阳光中对生物体有害的强烈的紫外辐射。植物的光合作用虽然能清除大气中大量的CO2，但大气中CO2的浓度仍然在增加，这主要是由于城市化及工业化所致。
反应阶段
光反应阶段
光反应阶段的特征是在光驱动下水分子氧化释放的电子通过类似于线粒体呼吸电子传递链那样的电子传递系统传递给NADP+，使它还原为NADPH。电子传递的另一结果是基质中质子被泵送到类囊体腔中，形成的跨膜质子梯度驱动ADP磷酸化生成ATP。
图3光合作用过程图解
反应式：
暗反应阶段
暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同化作用，使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。
反应式：
总反应式：
；其中，
表示糖类。

光合作用是自然科学中非常伟大的发现，它的基本原理在指导人类的生产生活中发挥着巨大的作用，但是它的发现却是一个很曲折的过程。
（1）古希腊哲学家亚里士多德认为：植物生长所需的物质全来源于土中．
（2）1627年，荷兰人范•埃尔蒙做了盆栽柳树称重实验，得出植物的重量主要不是来自土壤而是来自水的推论．此结论不科学的原因是他没有认识到空气中的物质参与了有机物的形成．
（3）1771年，英国的普里斯特利做了一个有名的实验，他把一支点燃的蜡烛和一只小白鼠分别和到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭了，小白鼠很快也死了，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地活着，蜡烛也没有熄灭．他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里，他发现植物和不白鼠都能够正常地活着．于是，他得出了结论是植物进行光合作用产生氧气．
（4）1979年，荷兰的英恩豪斯设计了两组实验，将一只小白鼠和一盆植物放到密闭的玻璃罩里，一组放在光下，一组放在黑暗处，结果放在光下的一组中的小白鼠能够存活，而另一组小白鼠死亡，它可以证明植物的绿色部分只有在光下才能使空气娈“好”的作用．
（5）1864年，德国的萨克斯发现光合作用产生淀粉，他做了一个试验：把绿色植物叶片放在暗处几个小时，目的是让叶片中的营养物质消耗掉，然后把这个叶片一半曝光，一增遮光，过一段时间后，用碘蒸汽发现遮光的部分没有发生颜色的变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色，这一实验成功的证明光合作用的必要条件是光．
（6）1880年，美国的恩格尔曼把载有水绵（水绵的叶绿体是条状，螺旋盘绕在细胞内）和好氧细菌（只有在氧气的环境中才能生存）的临时装片放在没有空气的暗环境里，然后用极细光束照射水绵，通过显微镜观察发现，好氧细菌向叶绿体被光照的部位集中如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围．它的实验证明了叶绿体是光合作用的场所．

光合作用通常是指绿色植物（包括光合细菌）利用自身的光合色素吸收光能，经过酶的催化作用，将二氧化碳和水合成有机物并释放氧的过程。光合作用是生物界中规模最大的有机物合成过程，每年约有 2x10¹⁸ kcal 的太阳光能转化为化学能（糖类物质），放出的氧气约为 5.35x10¹¹ t，同化的碳素约2x10¹¹ t。

光合作用是绿色植物及某些细菌的叶绿素吸收光能、同化二氧化碳和水等简单无机物，合成复杂有机物并放出氧的过程。光合作用产生的有机物主要是碳水化合物。

公元前，古希腊哲学家亚里士多德认为：植物生长所需的物质全来源于土中。 1627年，荷兰人范埃尔蒙做了盆栽柳树称重实验，得出植物的重量主要不是来自土壤而是来自水的推论。他没有认识到空气中的物质参与了有机物的形成。 1648年，比利时科学家海尔蒙特（Jan Baptist van Helmont）由于对亚里士多德观点的怀疑，做了类似范埃尔蒙的实验：把把一棵重2．5kg的柳树苗栽种到一个木桶里，木桶里盛有事先称过重量的土壤。以后，他每天只用纯净的雨水浇灌树苗。为防止灰尘落入，他还专门制作了桶盖。五年以后，柳树增重80多千克，而土壤却只减少了100g，海尔蒙特为此提出了建造植物体的原料是水分这一观点。 但是当时他却没有考虑到空气的作用。 1771年，英国的普里斯特利（J.Priestley,1733-1804）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，他把一支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，小白鼠很快也死了。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地活着，蜡烛也没有熄灭。他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现植物和小白鼠都能够正常地活着，于是，他得出了结论：植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气。但他并没有发现光的重要性。 1779年，荷兰的英格豪斯(J.Ingen-housz)证明：植物体只有绿叶才可以更新空气，并且在阳光照射下才成功。 1785年，随着空气组成成分的发现，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 1804年，法国的索叙尔通过定量研究进一步证实：二氧化碳和水是植物生长的原料。 1845年，德国科学家梅耶（R.Mayer） 根据能量转化与守恒定律明确指出，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，德国的萨克斯发现光合作用产生淀粉。他做了一个试验：把绿色植物叶片放在暗处几个小时，目的是让叶片中的营养物质消耗掉，然后把这个叶片一半曝光，一半遮光。过一段时间后，用碘蒸汽处理发现遮光的部分没有发生颜色的变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色。这一实验成功的证明绿色叶片在光和作用中产生淀粉。 1880年，美国的恩格尔曼发现叶绿体是进行光合作用的场所，氧是由叶绿体释放出来的。他把载有水绵（水绵是多细胞低等绿色植物，其细而长的带状叶绿体是螺旋盘绕在细胞内）和好氧细菌的临时装片放在没有空气的暗环境里，然后用极细光束照射水绵通过显微镜观察发现，好氧细菌向叶绿体被光照的部位集中：如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围。恩格尔曼的实验证明了氧气是从中叶绿体释放出来的；叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 1897年，首次在教科书中被称为光合作用。 1939年，美国科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门(M.Kamen)采用同位素标记法研究了“光合作用中释放出的氧到底来自水，还是来自二氧化碳”这个问题，这一实验有利地证明光合作用释放的氧气来自水。 20世纪40年代，美国科学家卡尔文（M.Calvin）用小球藻做实验：用14C标记的CO2（其中碳为14C）供小球藻(一种单细胞的绿藻)进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径被成为卡尔文循环。 21世纪初，合成生物学的兴起，人工设计与合成生物代谢反应链成为改造生物的转基因系统生物技术，2003年美国贝克利大学成立合成生物学系，开展光合作用的生物工程技术开发，同时美国私立文特尔研究所展开藻类合成生物学的生物能源技术开发，将使光合作用技术开发在太阳能产业领域带来一场变革。

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植物能通过光合作用提供自身需要的氧气和养分