根据光合作用的基本过程填充下图（光合作用科学填坑史）

光合作用科学填坑史

今天我们要学习光合作用的科学史，先来看一道新鲜出炉的高考题。

2019年全国卷I生物第3题 将一株质量为20g黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植物达到40g，其增加的质量来自于（ ） A.水、矿质元素和空气 B.光、矿质元素和水 C.水、矿质元素和土壤 D.光、矿质元素和空气

这道2019高考题so easy，but道出了光合作用的整个发现史。

从亚里士多德和赫尔蒙特的世纪填坑对话开始

（公元前3世纪）首先登场的一号男主角，不仅大牌而且伟大，几乎所有学科都有提到他，他曾经说过：“我爱柏拉图，我更爱真理。”

没错就是古希腊科学、教育、哲学的集大成者---亚里士多德。

千年前的对于植物生长发育的讨论。

（1642年）在17世纪比利时的一位医生范·赫尔蒙特提出了异议。

一天，小范折了一截柳树枝插在装满土的木桶里，盖好铁盖，只浇雨水。这一等就是五年，当年的小树苗增重了74.47千克，但是土壤只减少了0.06千克。

小范得出结论：柳树的增重只来源于（ ）？ A．土壤 B．空气 C．水

看来范·赫尔蒙特受《圣经》中“神说，水之间要有穹苍，把水和水分开”的影响比较大，坚持水是唯一的元素。

光合作用的实验为什么要将老鼠折腾的死去活来

（1771年）一晃就是一个世纪，英国化学家约瑟夫·普利斯特利把一支点燃了的蜡烛和一只小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久熄灭了，小白鼠也很快死去了。接着他又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，植物能长时间活着，蜡烛也没有熄灭。阿普兴奋了，于是他把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里，植物和小白鼠也都正常活着。

我思故我在，普利斯特利满意的得出结论： （ ）能够更新由于燃烧或呼吸而变得污浊的空气。 A．植物 B．蜡烛 C．动物

这项实验一直被模仿，可是却不是所有人都能成功。Why?

（1779年）荷兰科学家英格豪斯看不下去了，仅仅给对比实验加了一个条件就解开了人们的疑惑。What?

英格豪斯将一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里，然后又把它们放在黑暗处，结果小白鼠很快就死了。他总共做了500多次重复实验，得出结论：植物更新空气需要（ ）？ A．黑暗 B．光照 C．密闭环境

见证奇迹的时刻，看植物如何无中生有

然而，由于当时化学发展水平的限制，人们尚不了解植物吸收和释放的究竟是什么气体。直到1785年发现空气的组成后，人们才明白绿叶在光照下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳。

（1864年）德国植物学家萨克斯，抱着科学的质疑精神，阳光下植物只能制造氧气？

我想知道，阳光下植物除了能制造氧气外，还能否制造别的产物？于是决定折腾一片绿叶。开始，将叶片放在暗处数小时，此方法叫“饥饿处理”。叶片饿的不行把营养物质完全消耗了，小萨又将叶片放阳光下，用道具将叶子的一半遮住。一段时间后，又用碘液对那片叶子染色。呀，科学真奇妙。叶子被阳光照射的那一半显出深蓝色，而遮光的部分没有任何颜色变化。

大家还记得碘液遇（ ）变蓝？ A.葡萄糖 B.麦芽糖 C.淀粉 萨克斯得出结论：光照后，叶片除了能产生氧气，还能制造（ ）？ A.葡萄糖 B.麦芽糖 C.淀粉

这些气哪来的？

（1880年）德国植物学家恩格尔曼脑洞大开，研究气，那就用好氧细菌和水绵做实验。

一天，恩格尔曼将好氧细菌和水绵制成临时装片放在无空气和无光照的地方。然后用极细的光束照射水绵，通过光学显微镜观察他发现，好氧细菌集体会奔向叶绿体被光束照射到的部位，一心向光的心如此坚决像极了太阳的后裔。但是当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。

恩格尔曼思考，好氧细菌喜欢什么？氧气。好氧细菌为什么聚集在光照下的叶绿体周围？因为光照下的叶绿体能释放氧气。

恩格尔曼得出结论： 氧气是（ ）释放的，它是进行光合作用的场所。 A.线粒体 B.中心体 C.叶绿体

氧气和二氧化碳的前世今生

都20世纪了，“这些气哪来的”这个问题，得用先进的科技手段去证明。

（1939年）美国科学家鲁宾和卡门，决定用先进的同位素标记法来实验。他们做了个对照实验，第一组向同种绿色植物提供水和标记氧18的二氧化碳，第二组向绿色植物提供标记氧18的水和二氧化碳，结果发现只有第二组产生的氧气含有特殊标记。

你信或不信，真相就在这里。

鲁宾卡门的实验结论是：光合作用释放的氧气来自（ ）？ A. CO2 B. H2O C. 叶绿体

（20世纪40年代）美国科学家卡尔文，注意不是达尔文，为光合作用画了一个“圈”。

前面科学家研究了“这些气（氧气）哪来的”问题，卡尔文和同事决定就研究“这些气（二氧化碳）哪去了”，看来科学家们喜欢研究气，而且还都得懂点运气。选什么材料研究呢？叶绿体含量多的单细胞植物小球藻，就你了。用碳14标记的CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性发现这标记的碳转化到有机物中了。

这一过程中间产物不断被再生，于是被称为卡尔文循环。而且二氧化碳转化成有机物后，有机物被吃掉后，又被转化成二氧化碳等物质返回自然界，所以又有了我们后面要说的碳循环。卡尔文画的这个“圈”是极好的。

结论：二氧化碳的碳转化到有机物中，这一途径称为（ ） A．柠檬酸循环 B.碳循环 C.卡尔文循环

现在我们是不是应该仰望星空，然后再低头思考下面问题。

在你的心目中，哪些生物是以光合作用为生的呢？大概你会想到植物和藻类，但是事实上还有更多其他物种，包括海蜗牛、海绵、水螅等等。

学完光合作用科学史，大家有没有发现就合成了咱们的光合作用总反应方程式：

前面的高考题你们都会了吗？

,