光合作用是指綠色植物通過葉綠體,把光能用二氧化碳和水轉化成化學能,儲存在有機物中,并且釋放出氧的過程。光合作用的第一步是光能被葉綠素吸收并將葉綠素離子化。產生的化學能被暫時儲存在三磷酸腺苷(ATP)中,并最終將二氧化碳和水轉化為碳水化合物和氧氣。
1864年,德國科學家薩克斯做了這樣一個實驗:把綠色葉片放在暗處幾小時,目的是讓葉片中的營養物質消耗掉。然后把這個葉片一半曝光,另一半遮光。過一段時間后,用碘蒸氣處理葉片,發現遮光的那一半葉片沒有發生顏色變化,曝光的那一半葉片則呈深藍色。這一實驗成功地證明了綠色葉片在光合作用中產生了淀粉。
1880年,德國科學家恩吉爾曼用水綿進行了光合作用的實驗:把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣并且是黑暗的環境里,然后用極細的光束照射水綿。通過顯微鏡觀察發現,好氧細菌只集中在葉綠體被光束照射到的部位附近;如果上述臨時裝片完全暴露在光下,好氧細菌則集中在葉綠體所有受光部位的周圍。恩吉爾曼的實驗證明:氧是由葉綠體釋放出來的,葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。
將一片脫去淀粉的紫羅蘭葉片放在陽光下數小時之后用碘試劑檢測,可以發現只有葉片上綠色的區域變色而白色區域沒有,也就是說只有綠色區域有淀粉存在。這顯示了光合作用在缺乏葉綠素的情況下無法進行,葉綠素存在是光合作用的必要條件。
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