광합성은 보통 녹색 식물 (조류 포함) 이 빛 에너지를 흡수하고 이산화탄소와 물을 고에너지 유기물로 합성하면서 산소를 방출하는 과정을 말한다. 주로 광반응과 암반응 두 단계로 구성되며, 광흡수, 전자전달, 광합인산화, 탄소 동화 등 중요한 반응 단계는 자연계의 에너지 전환을 실현하고 대기 중 탄소산소 균형을 유지하는 데 중요한 의미를 갖는다.
인간은 광합성이 약 300 년 동안 사용되었다는 것을 알고 있지만, 식물은 일찍이 30 억 년 전에 이 기능을 진화시켰다. 과학자들은 남로디지아 석회암에 있는 원시 조류의 구조를 관찰함으로써 이 결론을 얻었다. 그런 다음 물속에서 26 억 년을 살았고 육지에서 4 억 년을 산 후 현대 생물은 광합 시스템에서 진화했다.
2000 여 년 전에 사람들은 고대 그리스의 저명한 철학자 아리스토텔레스의 영향을 받아 식물이' 토즙' 으로 이루어져 있다고 생각했는데, 즉 식물의 성장과 발육에 필요한 물질은 완전히 토양에서 나온 것이라고 생각했다.
그러나 1648 년에 벨기에 의사 헤르몬트는 버드나무 재배를 통해 예상치 못한 결과를 얻었다. 그는 버드나무와 토양의 무게를 재어 심었다. 5 년 후, 그는 버드나무가 75 킬로그램 증가했지만 토양은 57 그램만 줄었다는 것을 발견했다. 헤르몬트는 버드나무의 성장 물질이 그가 나무에 물을 주는 데 사용한 물에서 나온 것이라고 생각했지만, 그는 식물의 생장에 공기와 햇빛이 필요하다는 것을 무시했다. 그러나, 이것은 식물 영양 연구에서 정량 실험의 첫 번째 위대한 시도이다.
영국 식물학자 스티븐 헤르스는 1727 년까지 공기가 식물 성장의 영양으로 사용되어야 한다는 견해를 제시했다. 영국의 유명한 화학자 조셉 플리스트렐은 녹색 식물이 공기에서 양분을 흡수한다는 것을 실험으로 증명했다.
177 1 년, 영국의 프리스틀리는 식물이 촛불 연소로 인해' 나쁜' 공기가 회복될 수 있다는 것을 발견했다. 그는 유명한 실험을 했다. 그는 불을 붙인 촛불과 쥐 한 마리를 닫힌 유리커버 안에 넣었다. 촛불이 금방 꺼졌고, 쥐는 곧 죽었다. 그런 다음 그는 식물 한 대야와 불을 붙인 촛불을 닫힌 유리창에 넣었다. 그는 식물이 오래 살 수 있고 촛불도 꺼지지 않는다는 것을 발견했다. 마찬가지로 식물과 쥐는 폐쇄된 유리커버 속에서 정상적으로 살 수 있다. 마지막으로, 그는 식물이 촛불의 연소와 동물이 숨쉬는 오염된 공기를 업데이트할 수 있다고 결론 내렸다. 그러나 그는 빛의 중요성을 발견하지 못했다. 그의 뛰어난 공헌과 실험 완성은 177 1 년이기 때문에 이 해를 광합성이 발견된 해로 정했다.
그러나 그의 실험을 반복하는 것이 항상 성공한 것은 아니다. 1779 년까지 네덜란드 식물 생리학자 Ingenhaus 는 식물이 충분한 조명을 제공해야 공기를 "정화" 할 수 있다는 것을 발견했다. 또한 그는 식물이 어둠 속에서 공기를 정화할 수 있을 뿐만 아니라 동물처럼 좋은 공기를 악화시킬 수 있다는 것을 발견했다. 이 실험들은 인류가 광합성을 이해하는 기초를 다졌다.
1782 년 스위스의 J.Senebier 는 화학분석을 통해 식물이 공기를 정화하는 활성성은 빛 외에 고정된 공기 (즉 나중에 알게 된 이산화탄소) 에 의존한다고 지적했다. 하지만 당시 화학발전 수준으로 인해 식물이 어둠 속에서 어떤 가스를 방출했는지 알 수 없었다.
1785 사람들이 공기의 성분을 알 때까지 식물의 광합성은 산소를 방출하고 이산화탄소는 호흡 과정에서 방출된다는 것을 분명히 깨달았다. 이때 인류는 광합성용에 대해 더 깊은 인식을 갖게 되었다.
앞으로 200 년 동안 수많은 과학자들이 광합성에 대한 심도 있는 연구를 계속하여 많은 성과를 거두었다.
1804 년 스위스인 N.T. 데소쉬르는 정량 실험을 통해 식물이 생산하고 방출하는 유기물의 총량이 소비된 CO2 보다 크다는 것을 증명하며 광합성용과 물이 반응에 참여했다는 것을 더욱 증명했다.
1864 년, J. V. Sachs 는 요오드에 노출된 잎이 파랗게 변해 광합성이 탄수화물 (전분) 을 형성한다는 것을 발견했다.
19 말 광합성용 원료는 공기 중 CO2 와 토양 중 H2O, 에너지는 태양복사, 산물은 설탕과 O2 임을 증명했다.
20 세기 초에 광합성의 분자 메커니즘이 돌파구를 만들었다. 이정표식 작업은 윌슈타트 등 (19 15) 이 엽록소를 정제하고 화학구조를 밝히는 것으로 노벨상을 수상했다.
1940s 부터 1950s 말까지 M. Calvin 은 14C 로 광합탄소 동화작용을 연구하여 CO2 가 유기물로 변하는 생화학 경로를 설명했다. M. Calvin 196 1 노벨상 수상. 그 후 CAM 경로 (M. Thomas, 1960) 와 C4 경로 (M. D. Hatch 및 C. B. Slack,1;
1965 년 R.B. 우드워드는 엽록소 분자의 전합성에서 노벨상을 수상했다.
1980 년대 말, Deisenhofer 등은 광합 세균 반응센터의 구조를 확정해 막 단백질 복합체의 세부 사항과 광합 초급반응 연구에 두드러진 진전을 보이며 1988 노벨상을 수상했다.
1992 년 마르쿠스는 광합성용 전자전송을 포함한 생명시스템 전자전송 이론을 연구해 노벨상을 수상했다.
1990 년대 말 광합인산화와 호흡산화인산화를 촉진하는 효소의 동적 구조와 반응기계의 연구가 크게 진전되었다. 워커와 보이가 1997 의 노벨상을 수상했다.
또한, 세 가지 광합성 시스템인 C3, C4, CAM 식물이 자연에서 발견되었다는 점도 주목할 만하다.
생물은 수십억 년의 진화를 통해 이 신기한 능력을 얻어 태양열을 화학에너지로 변환하여 형성된 유기화합물에 저장한다. 매년 광합성용 동화된 태양열은 인류가 필요로 하는 에너지의 약 10 배입니다. 유기물에 저장된 화학에너지는 식물 자체와 모든 이양생물에게 이용될 뿐만 아니라 인간의 영양과 활동의 에너지원이기도 하다. 연구가 깊어짐에 따라 인류의 에너지 이용 능력을 새로운 차원으로 끌어올리는 더 많은 중요한 발견이 있을 것이라고 믿는다.