光合作用

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光合作用（ photosynthesis ），是植物、藻類等生產者和某些細菌，利用光能把二氧化碳、水或硫化氫變成碳水化合物的過程。可分為產氧光合作用和不產氧光合作用。

植物之所以稱為食物鏈的生產者，是因為它們能夠透過光合作用利用無機物生產有機物並且貯存能量，其能量轉換效率約為6%。通過食用，食物鏈的消費者可以吸收到植物所貯存的能量，效率為10%左右。對大多數生物來說，這個過程是賴以生存的關鍵。而地球上的碳氧循環，光合作用是其中最重要的一環。

目錄

歷史發展

雖然一些在光合作用中的步驟仍不能被完全理解，但是整體的光合方程序自19世紀以來是已知的。

• 古希臘哲學家亞里士多德認為，植物生長所需的營養全來自土中。

• 1642年比利時人范·海爾蒙特做了「柳樹實驗」，推論植物的重量主要不是來自土壤而是來自水。但他沒有發現空氣中的物質也參與了有機物的形成。

• 1771年，英國的普里斯特利發現植物能夠更新由於蠟燭燃燒或動物呼吸而變得污濁了的空氣；但他並沒有發現光的重要性。普里斯特利還發現置於密封玻璃罩內的老鼠極易窒息，但是如果加入一片新鮮薄荷葉，老鼠就可以甦醒。

• 1773年，荷蘭的英格豪斯證明只有植物的綠色部分在光下才能起使空氣變「好」的作用。

• 1774年，英國的普里斯特利發現綠色的植物會製造、釋放出氧氣。

• 1782年，瑞士的瑟訥比埃發現，即使植物沒有受到陽光照射，照樣會釋放出氧氣。

• 1804年，瑞士的索緒爾通過定量研究進一步證實二氧化碳和水是植物生長的原料。

• 1845年，德國的邁爾發現植物把太陽能轉化成了化學能。

• 1864年，德國的薩克斯發現光合作用會產生澱粉。

• 1880年，德國的恩格爾曼發現葉綠體是進行光合作用的場所。

• 1883年，德國的恩格爾曼運用三稜鏡將太陽光折射出各色光，照射絲狀海綿。一段時間後放入好氧細菌，發現植物在紅光與藍光區釋放較多氧氣。

• 1897年，美國的Charles Reid Barnes首次在教科書中稱它為光合作用。

• 1930年，范尼爾藉由對紫硫菌的研究推論植物光合作用產生的氧來自水而非二氧化碳，革新了當時的觀念。

• 1941年，美國的魯賓和卡門利用同位素標記法進行探究。證明光合作用釋放氧氣來自於水。

• 1945-1957年，梅爾文·卡爾文利用碳14當追蹤標的，找出植物將二氧化碳轉化成碳水化合物的途徑。

• 1961年，彼得·米切爾發表化學滲透理論解釋光反應中ATP的生成。

• 諾貝爾獎得主、科學家魯道夫·馬庫斯發現電子轉移鏈的作用和意義。

• 奧托·海因里希·瓦爾堡和迪安·伯克發現I-量子光合作用的反應，分裂CO2，由呼吸作用激活。

• 2018年6月，美國《科學》雜誌刊登的一項新研究說，藍藻可利用近紅外光進行光合作用，其機制與之前了解的光合作用不同。

這一發現有望為尋找外星生命和改良作物帶來新思路。新研究發現，上述藍藻在有可見光的情況下，會正常利用"葉綠素a"進行光合作用，但如果處在陰暗環境中，缺少可見光，就會轉為利用"葉綠素f"，使用近紅光進行光合作用。

原理

光合作用文字方程式：二氧化碳+水+光能->葡萄糖+氧氣+水

植物與動物不同。對於綠色植物來說，在陽光充足的白天，將利用陽光的能量來進行光合作用，以獲得生長發育必需的養分，就是所謂的自養生物。

這個過程的關鍵參與者是內部的葉綠體。葉綠體在陽光的作用下，把經由氣孔進入葉子內部的二氧化碳和由根部吸收的水轉變成為葡萄糖，同時釋放出氧氣。

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