光合作用
教學(xué)目標(biāo)
一、知識方面
1、使學(xué)生了解光合作用的發(fā)現(xiàn)過程。
2、使學(xué)生了解葉綠體中色素的種類、顏色及其吸收的光譜；初步學(xué)習(xí)光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布。
3、掌握光合作用的概念、實質(zhì)、總反應(yīng)式、光反應(yīng)、暗反應(yīng)的具體過程、光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義。
4、應(yīng)用所學(xué)的光合作用的知識，了解植物栽培與合理利用光能的關(guān)系。
二、能力方面
1、通過葉綠體色素的提取與分離實驗，初步訓(xùn)練學(xué)生的實驗室操作技能及相關(guān)儀器、藥品的使用能力。
2、通過探討光合作用的氧來源，初步訓(xùn)練學(xué)生的實驗設(shè)計能力。
3、通過分析、討論光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)具體過程，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)。
三、情感、態(tài)度、價值觀方面
1、通過學(xué)生對綠色植物的光合作用意義的理解，增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識。
2、通過學(xué)生討論“如何利用光合作用的原理提高作物產(chǎn)量”這一問題，加強(qiáng)對科學(xué)、技術(shù)、社會（STS）的關(guān)注。
④很多植物的葉片到秋天會變紅，很多植物的花在一天的不同時間中也會呈現(xiàn)不同的顏色，學(xué)生知道這是什么的原因嗎？
本題涉及了植物細(xì)胞中色素及其比例變化的問題。一般來說，正常葉片的葉綠體中有兩大類光合色素，其中葉綠素和類胡蘿卜的分子比例為三比一，葉綠素a和葉綠素b也約三比一，葉黃素和胡蘿卜的比為二比一。由于綠色的葉綠素比黃色的類胡蘿卜素多，占優(yōu)勢，所以正常葉子總是呈現(xiàn)綠色。秋天、條件不正常或葉衰老時，由于葉綠素較易被破壞或先降解，數(shù)量減少，而類胡蘿卜素比較穩(wěn)定，所以葉片呈現(xiàn)黃色。
至于紅葉，不是葉片中葉綠體的色素造成的，而是由細(xì)胞液泡中的花色素引起的。因秋天溫度降低，植物體內(nèi)積累較多糖分以適應(yīng)寒冷，體內(nèi)的可溶性糖多了，就形成較多的花色素儲存于液泡中。而花色素類似于酸堿指示劑，從堿性到酸性會呈現(xiàn)從藍(lán)色到紅色顏色漸變，具體而言是，pH=7~8 時呈淡紫色；pH<3時，呈紅色；pH>11則呈藍(lán)色。由于秋天時液泡中花色素增多，且細(xì)胞液pH值又偏酸性，因此葉子就變紅了。
不僅如此，花色素的顏色也會隨環(huán)境中存在的不同的金屬離子而改變，所以同一種花色素在不同的花中，或是同一種花由于種植的土壤不同，都能顯出不同的顏色。
學(xué)生可以回家做一個小實驗，找一朵開紅花的牽牛花，用手把花瓣使勁揉一揉，使花瓣細(xì)胞的液泡破裂，然后把這朵花放到洗衣粉水中（堿性環(huán)境），花瓣的顏色會由紅色變?yōu)樗{(lán)色。這樣學(xué)生就可以理解其中的原因了。
第二課時
1、引言
教學(xué)時可從光合作用的總反應(yīng)式入手，或從與初中階段的光合作用總反應(yīng)式的比較入手，可采用老師講授，或?qū)W生討論，或?qū)W生根據(jù)總反應(yīng)式提出光合作用氧來源假設(shè)，即水中的氧是來源于水還是二氧化碳，還是共同來源于二者，條件好的班還可讓學(xué)生想辦法證明這些假設(shè)，以訓(xùn)練學(xué)生的實驗設(shè)計能力。
在搞清楚光合作用中的全部氧氣來自于水中的氧后，讓學(xué)生回憶初中生物學(xué)課本中的光合總反應(yīng)式，并讓學(xué)生對該反應(yīng)式配平，要求尤其要求反應(yīng)式左右氧原子的配平，通過這個工作，可使學(xué)生深切認(rèn)識到，光合作用的反應(yīng)物與產(chǎn)物中都需要水這一重要生物學(xué)事實。
2、光合作用的具體過程
可以教師講解為主，可用板圖、掛圖、或多媒體課件的形式盡量把微觀的物質(zhì)變化形象化。
在講清楚光合作用光反應(yīng)與暗反應(yīng)的過程后，應(yīng)把重點放在光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別和聯(lián)系上，可利用表解的形式讓學(xué)生分析討論：
光反應(yīng)
暗反應(yīng)
區(qū)
別
反應(yīng)性質(zhì)
光化學(xué)反應(yīng)
酶促反應(yīng)
與光的關(guān)系
必須在光下進(jìn)行
與光無直接關(guān)系，在光下和暗處都能進(jìn)行
與溫度的關(guān)系
與溫度無直接關(guān)系
與溫度關(guān)系密切
場所
葉綠體基粒片層結(jié)構(gòu)的薄膜上
葉綠體的基質(zhì)中
必要條件
光、葉綠體光合色素、酶
多種酶
物質(zhì)變化
水光解為還原性氫和氧氣；由ADP合成ATP
二氧化碳的固定、三碳化合物的還原、五碳化合的再生
能量變化
光能轉(zhuǎn)變ATP中活躍的化學(xué)能
ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑裙夂袭a(chǎn)物中穩(wěn)定的化學(xué)能
聯(lián)系
準(zhǔn)備階段：為暗反應(yīng)的順利進(jìn)行準(zhǔn)備了還原性氫和能量ATP
完成階段：在多種酶的作用下，接受光反應(yīng)提供的還原性氫和ATP，最終將二氧化碳還原為葡萄糖。
之后，還可提出一些綜合性的問題，加深學(xué)生對光合作用的理解，例如可以提出下面的問題：
“當(dāng)光合作用的光反應(yīng)過程被人為阻斷，你認(rèn)為暗反應(yīng)會停止嗎？反過來，當(dāng)暗反應(yīng)過程被人為阻斷，你認(rèn)為光反應(yīng)會怎樣變化？”
通過以上的分析可以看出，光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)是相互聯(lián)系的，而它們之間的聯(lián)系紐帶是還原力，即ATP和還原性氫。當(dāng)光反應(yīng)停止時（如植物在黑暗條件下），暗反應(yīng)的ATP和還原性氫的來源被阻斷，暗反應(yīng)會停止；而反過來，當(dāng)暗反應(yīng)停止時（如植物在氣孔完全關(guān)閉，或無二氧化碳），光反應(yīng)是不是也受到影響呢？答案是肯定的，暗反應(yīng)停止，光反應(yīng)也會隨之停止，因為光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和還原性氫沒有被暗反應(yīng)消耗，根據(jù)化學(xué)平衡的原理，相當(dāng)于光反應(yīng)的產(chǎn)物濃度升高，化學(xué)平衡會向反向進(jìn)行，從而光反應(yīng)就停止了。
時間允許的話，還可引導(dǎo)學(xué)生討論影響光合作用的因素，進(jìn)而討論“如何提高光合效率的途徑”，“采取哪些措施提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量？”等問題，使學(xué)生體會到學(xué)習(xí)生物學(xué)理論的實際價值，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)以致用、理論聯(lián)系的理念。例如，可提出下面的問題供學(xué)生討論：
“你能利用光合作用原理，提出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量的具體措施嗎？”
對光合作用的影響
在生產(chǎn)上的應(yīng)有
光
光合作用是光化學(xué)反應(yīng)，所以光合作用隨著光照強(qiáng)度的變化而變化。光照弱，光合作用減慢，光照逐步增強(qiáng)時光合作用隨著加快；但是光照增強(qiáng)到一定程度，光合作用速度不再增加，另外，光的波長也影響光合作用速度，通常在紅光下光合作用最快，藍(lán)、紫光次之，綠光最差。
延長光合作用時間；通過輪作，延長全年內(nèi)單位土地面積上綠色植物進(jìn)行光合作用的時間，是合理利用光的一項重要措施。
增加光合作用面積，合理密植是增加光合作用面積的一項重要措施。
溫度℃
光合作用的暗反應(yīng)是酶促反應(yīng)，溫度低，酶促反應(yīng)慢，光合速率降低，隨著溫度提高，光合作用加快；溫度過高時會影響酶的活性，使光合作用速率降低，一般植物的光合作用最適溫度在25-30℃之間。
適時播種：溫室栽培植物時，可以適當(dāng)提高室內(nèi)溫度。
二氧化碳濃度
二氧化碳是光合作用的原料，原料增加，產(chǎn)物必然增加，大氣中的二氧化碳含量是0.03%，如果濃度提高到0.1%， 產(chǎn)量可提高一倍。如果濃度提高到一定程度后，產(chǎn)量不再提高。如果二氧化碳濃度降低到0.005%，光合作用就不能正常進(jìn)行。
施用有機(jī)肥：溫室栽培植物時，可以適當(dāng)提高室內(nèi)的二氧化碳濃度。
總之，光合作用涉及的知識多、綜合性強(qiáng)，在復(fù)習(xí)時要全面，特別是光合作用的反應(yīng)場所、總反應(yīng)式、反應(yīng)具體過程、條件、反應(yīng)物、產(chǎn)物、釋放能量、光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的相互聯(lián)系與區(qū)別、影響光合作用的諸多因素等方面做全面的比較、總結(jié)，并注重這些知識能與生產(chǎn)生活等實際相聯(lián)系，培養(yǎng)分析、綜合、讀圖、理論聯(lián)系實際的能力。
3、進(jìn)行光合作用的意義的教學(xué)時，可以在課前自己收集或讓學(xué)生收集諸如當(dāng)今世界面臨的糧食、化石能源、環(huán)境污染、生物多樣性受到破壞等資料，課上可以采取分組討論的形式，選擇幾個典型的事例，圍繞光合作用的生態(tài)意義這個中心，引發(fā)學(xué)生的思考和討論，使學(xué)生切實體會到“光合作用是生物界最基本的能量和物質(zhì)代謝”和生產(chǎn)、環(huán)境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
探究活動
探究光強(qiáng)、光質(zhì)、溫度、二氧化碳濃度對光合作用的影響
【實驗?zāi)康摹繉W(xué)習(xí)光強(qiáng)、光質(zhì)、溫度、二氧化碳濃度等外界條件對光合作用的影響
【實驗原理】
因為影響光合作用的內(nèi)部及外部因素不斷變化而相起，因此植物光合作用強(qiáng)度經(jīng)常改變著。影響光合作用的外界因素主要有光強(qiáng)、光質(zhì)、溫度、二氧化碳濃度。影響光合作用的內(nèi)部因素主要有葉片葉綠素的含量、葉片含水量、葉片的發(fā)育階段等等。
一般而言，光強(qiáng)增加，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)。但由于植物的生活習(xí)性不同，在光強(qiáng)增加相同的情況下，光合作用強(qiáng)度的增強(qiáng)程度并不相同，并且當(dāng)光強(qiáng)增加到一定限度時，光合作用不再增加了。
因光合色素對不同性質(zhì)的光的吸收值是不同的，因此不同顏色的光也會影響光合作用的強(qiáng)度，紅光、藍(lán)紫光光合作用強(qiáng)度大，其它顏色的光會使光合強(qiáng)度下降，綠光的光合強(qiáng)度幾乎為零。
因溫度直接影響光合作用過程中光反應(yīng)與暗反應(yīng)酶的催化活性，因此也會影響光合作用的強(qiáng)度。一般而言，溫度在0℃-35℃之間時，每增加10℃光合強(qiáng)度增加一倍；但超過40℃-50℃后，光合強(qiáng)度下降。
因二氧化碳是光合作用的底物之一，因此它的含直接影響光合強(qiáng)度，在一定的濃度范圍內(nèi)，增加二氧化碳濃度，光合作用強(qiáng)度加強(qiáng)。
【實驗材料和用具】黑藻或金魚藻、碳酸氫鈉、高瓦數(shù)聚光燈、溫度計、大燒杯等。
【實驗步驟】
1、光強(qiáng)度對光合作用的影響。
取幾條黑藻或金魚藻，將其剪成幾段，放在裝有自來水的大燒杯中（杯中已放入少量的碳酸氫鈉以產(chǎn)生二氧化碳），使燒杯中水高于植物體2-3厘米。
把此裝置放在聚光燈下，很快有氣泡從切口中冒出。
把此裝置放在距光源分別為10cm、30cm、50cm的地方（用冰塊控制各燒杯中的水溫，用溫度計監(jiān)測水溫）。
每個距離都每隔一定的時間計數(shù)排出的氣泡數(shù)。
2、光質(zhì)對光合作用的影響。
取幾條黑藻或金魚藻，將其剪成幾段，放在裝有自來水的大燒杯中（杯中已放入少量的碳酸氫鈉以產(chǎn)生二氧化碳），使燒杯中水高于植物體2-3厘米。
把此裝置放在聚光燈下，很快有氣泡從切口中冒出。
把此裝置放在距光源300cm地方（控制各燒杯中的水溫一致），分別用紅色、藍(lán)色、黃色、綠色的透明玻璃紙把該裝置包起來。
每種顏色的光質(zhì)都每隔一定的時間計數(shù)排出的氣泡數(shù)。
3、溫度對光合作用的影響。
取幾條黑藻或金魚藻，將其剪成幾段，放在裝有自來水的大燒杯中（杯中已放入少量的碳酸氫鈉以產(chǎn)生二氧化碳），使燒杯中水高于植物體2-3厘米。
把此裝置放在聚光燈下，很快有氣泡從切口中冒出。
把此裝置放在距光源300cm地方，用冰塊和熱水控制各燒杯中的水溫在室溫、0攝氏度、50攝氏度。
每種溫度都每隔一定的時間計數(shù)排出的氣泡數(shù)。
4、二氧化碳濃度對光合作用的影響。
取幾條黑藻或金魚藻，將其剪成幾段，放在裝有自來水的大燒杯中，使燒杯中水高于植物體2-3厘米。
放在黑暗處一天，使黑藻或金魚藻體內(nèi)的機(jī)物消耗掉。
把此裝置放在聚光燈下，很快有氣泡從切口中冒出。
把此裝置放在距光源300cm地方（控制各燒杯中的水溫一致），各燒杯中放入碳酸氫鈉量分別從0依次增加一些，并用玻璃棒攪拌一下。
每個燒杯都每隔一定的時間計數(shù)排出的氣泡數(shù)。
探究觀察氣孔運動及估測氣孔數(shù)量
【實驗?zāi)康摹繉W(xué)習(xí)觀察氣孔運動和估測氣孔數(shù)量的技術(shù)和方法
【實驗原理】
用透明直尺與顯微鏡測量氣孔數(shù)量的方法：
1、微米是一毫米的一千分之一。用符號表示微米就是 。
2、可以通過將微觀物體的大小與圓形視野的大小做比較而估計出微觀物體的大小。要確定視野的大小,可以在載物臺上放一把透明的直尺,用低倍物鏡獲得尺子上分格的清晰圖像。小心移動尺子使它有刻度的一邊通過視野的正中心，并數(shù)在你的視野中所看到的分格的數(shù)目。尺子上刻度將顯示得相當(dāng)寬,l 是從一個刻度的中心到另一個刻度的中心的距離。用 記錄你的顯微鏡中低倍物鏡的視野直徑。
3、計算高倍物鏡的視野直徑是多少毫米,使用下面的等式：
高倍物鏡的放大倍數(shù)/低倍物鏡的放大倍數(shù)=A
低倍物鏡的視野直徑/A=高倍物鏡的視野直徑
例如,如果你的低倍物鏡的放大倍數(shù)是12X，而你的高倍物鏡的放大倍數(shù)是48X,則A=4。若低倍物鏡的視野直徑是l.6mm,則高倍物境的視野直徑是1.6mm/4,或0.4mm。
【實驗材料和用具】
顯微鏡、透明直尺（最小刻度為1mm）、載玻片、蓋玻片、鑷子、解剖針、清水、滴管等；吸水紙、50%甘油、不同種的植物葉片等。
【實驗步驟】
一、觀察氣孔的運動
實驗前把植物放在光線充足及比較濕潤的地方，以便使用時氣孔更好地張開。撕下葉子的下表皮，放在載玻片上的清水中，展平后蓋上蓋玻片。然后在顯微鏡下觀察正常狀態(tài)的氣孔。
找到清晰的開放著的氣孔物像后，在蓋玻片的一側(cè)滴加2-3滴50%的甘油，同時在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙吸，同時在顯微鏡下觀察。此時可以觀察保衛(wèi)細(xì)胞開始發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，氣孔也隨之關(guān)閉了。
10-15分種后，由于甘油可透過保衛(wèi)細(xì)胞的原生質(zhì)層而進(jìn)入液泡，從而導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象，這時會發(fā)現(xiàn)氣孔又隨之張開了。
在蓋玻片的一側(cè)滴加2-3滴清水，同時在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙吸，同時在顯微鏡下觀察。此時可以觀察到由于保衛(wèi)細(xì)胞大量吸水而導(dǎo)致氣孔張得更大了。
二、估測葉片氣孔的數(shù)量
1、請用自己組的設(shè)計方案，或者用參考的設(shè)計方案來研究：
�。�1）同種植物單位面積葉片上、下表皮氣孔數(shù)量有何差異？
（2）不同植物單位面積葉片上的氣孔數(shù)量差異如何？
2、一些提示：
臨時裝片的制作方法要點：滴清水、撕葉片表皮（只要透明部分）、展平、蓋蓋玻片（注意防氣泡）、觀察（注意顯微鏡的正確使用）。
3、實驗步驟
�。�1）拿起葉片,使下表面朝上,以一定角度撕取一部分下表皮。撕下的應(yīng)是伸到葉片綠色部分以外的、窄而無色的邊緣部分。
�。�2）把表皮放在載玻片上,用解剖刀切成小塊,滴加一滴清水,蓋上蓋玻片,勿使表皮干燥。
�。�3）在低倍境下找到一些氣孔。換到高倍鏡下觀察。
（4）在高倍鏡下,數(shù)出下表皮5個不同區(qū)域中的氣孔數(shù)目。計算每 葉表皮上的平均氣孔數(shù)目(方法見前面的實驗原理部分)。
�。�5）用同樣的方法對同一葉片的上表皮上的氣扎進(jìn)行計數(shù),盡可能現(xiàn)察多種類型的葉。比較每類葉的上、下表皮上的每 的氣孔教目。
4、測量記錄：
你所用的顯微鏡，其低倍物鏡的視野直徑及視野面積
視野直徑
視野面積
氣孔數(shù)目個
你所用的顯微鏡，其高倍物鏡的視野直徑及視野面積
視野直徑
視野面積
氣孔數(shù)目個
植物種類
上表皮
下表皮
5、討論：
（1）葉片上表皮不同區(qū)域每平方毫米的氣孔數(shù)目有何不同？葉片下表皮不同區(qū)域的氣孔數(shù)目有何不同？葉片上表皮與下表皮相比，氣孔數(shù)目有何不同？在你得出結(jié)論前，必須做出什么假設(shè)？
（2）不同的植物葉片上表皮或下表皮氣孔數(shù)目及分布有何差異？教學(xué)建議
教材分析
因為光合作用在綠色植物的新陳代謝以及整個生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動中，具有十分重要的意義，所以本節(jié)是本章的重點內(nèi)容之一。教材這一節(jié)主要講述了光合作用的發(fā)現(xiàn)過程、葉綠體和其中的色素（并且安排了葉綠體中色素的提取和分離的學(xué)生實驗）、光合作用的過程、光合作用的重要意義以及植物栽培與光能的合理利用。義務(wù)教育初中生物教材已經(jīng)講述了光合作用的基礎(chǔ)知識，安排了綠葉在光下制造淀粉的實驗。本節(jié)在此基礎(chǔ)上，更加深入地從產(chǎn)物和場所等方面講述了光合作用發(fā)現(xiàn)過程中的幾個著名的實驗；講述葉綠體和其中的色素、讓學(xué)生學(xué)會提取和分離葉綠體色素。
一、教材首先向?qū)W生展示了人類研究光合作用這種地球上最重要的生理過程的艱苦歷程，同時介紹了在研究光合作用過程中的幾個著名實驗，如：1771年，英國科學(xué)家普利斯特利證明植物可以更新空氣實驗；1864年，德國科學(xué)家薩克斯證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生淀粉的實驗；1880年，德國科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所，并從葉綠體放氧的實驗；20世紀(jì)30年代美國科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部來自水的實驗。介紹這些實驗的目的是使學(xué)生懂得實驗是探究生物科學(xué)的基本方法，從而培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度、不斷探求新知識的創(chuàng)新精神。
二、葉綠體中的色素是本節(jié)的重點，實驗是本節(jié)的難點。
學(xué)生必須在搞清楚葉綠體中色素的種類及其吸收光譜，基粒片層結(jié)構(gòu)的垛疊形式、色素在片層上的分布、基粒和基質(zhì)的關(guān)系基礎(chǔ)上，才有可能深刻理解光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)及其相互關(guān)系。
教材在介紹葉綠體中的色素時，設(shè)計了一個學(xué)生實驗，即《葉綠體中色素的提取和分離》，使學(xué)生易于對葉綠體色素有一個感性認(rèn)識。本實驗可以在講授完葉綠體色素后作為驗證實驗處理，也可用于葉綠體色素的探究實驗；另外教材中葉綠體中各色素的吸收光譜也可作為課上學(xué)生討論葉綠體色素生理作用的探究課題處理。
三、教材中光合作用的過程是本節(jié)的重點內(nèi)容，也是本節(jié)的難點。
1、其中光合作用的總反應(yīng)式，即
概括出了光合作用的場所、條件、原料、產(chǎn)物及氧氣的來源，但是，該反應(yīng)式不足以表示光合作用的具體過程。因此，教材以圖解的形式簡明扼要地介紹了光合作用的兩個重要過程，即光反應(yīng)和暗反應(yīng)。
2、光反應(yīng)階段
教材中光反應(yīng)階段可概括為光反應(yīng)場所和光反應(yīng)過程兩個方面。
（1）光反應(yīng)場所：葉綠體基粒片層結(jié)構(gòu)的薄膜（類囊體）上進(jìn)行。
（2）光反應(yīng)過程：光反應(yīng)的本質(zhì)是由可見光引起的光化學(xué)反應(yīng)，可分為兩方面內(nèi)容：
①水的光解反應(yīng)：通過光合色素對光能的吸收、傳遞，在其中部分光能作用下把水分解為氫和氧，氧原子結(jié)合形成氧氣釋放出去，氫與NADP結(jié)合形成NADPH，用[H]表示，叫做還原性氫，作為還原劑參與暗反應(yīng)。
�、贏TP的合成反應(yīng)：另一部分光能由光合色素吸收、傳遞的光能轉(zhuǎn)移給ADP，結(jié)合一個磷酸形成ATP，也就將光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能儲存在高能磷酸鍵上。
3、暗反應(yīng)階段
教材中暗反應(yīng)階段也可概括為暗反應(yīng)場所和暗合應(yīng)過程兩個方面。
（1）暗反應(yīng)場所：葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行。
（2）暗反應(yīng)過程：暗反應(yīng)實際上是一個由多種酶的催化才能完成的酶促反應(yīng)，光對暗反應(yīng)沒有影響。主要包括三個步驟：
�、俣趸嫉墓潭ǎ阂粋�二氧化碳分子與一個五碳化合物分子結(jié)合形成兩個三碳化合物分子，這個反應(yīng)的作用在于使反應(yīng)活性不高的二氧化碳分子活化。
②三碳化合物的還原：在有關(guān)酶的催化下，一些三碳化合物接受光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP分解時釋放的能量并被光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]還原，經(jīng)一系列復(fù)雜的變化，形成糖類，一部分氨基酸和脂肪也是由光合作用直接產(chǎn)生的。
③五碳化合物的再生：另一些三碳化合物則經(jīng)復(fù)雜的變化，又重新生成五碳化合物，從而使暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去。
4、教材中光合作用的意義可從以下幾個方面歸納：光合作用是生物界有機(jī)物的來源； 光合作用是生物生命活動所需要能量的來源；光合作用可調(diào)節(jié)大氣中氧氣和二氧化碳的含量；光合作用在生物的進(jìn)化具有重要作用，即：使無氧呼吸進(jìn)化為有氧呼吸成為可能，同時為水生生物進(jìn)化到陸生生物創(chuàng)造了條件。
教材在最后總結(jié)道：“光合作用是生物界最基本的能量和物質(zhì)代謝”，充分概括光合作用在生態(tài)系統(tǒng)中的地位。
5、植物栽培與光能的合理利用是教材的選學(xué)內(nèi)容，其目的是使學(xué)生意識到科學(xué)、技術(shù)、社會（STS）的理念，這部分內(nèi)容易于調(diào)動起學(xué)生的討論熱情。
教法建議
1、引言
因為與光合作用相關(guān)的問題涉及面非常廣泛，尤其是一些廣為人們關(guān)注的話題，所以本節(jié)可引入的話題很多，如可從全世界面臨的一些生態(tài)危機(jī)，如糧食、化石能源、環(huán)境污染等，或從花卉、農(nóng)作物、果蔬的栽培方法或增產(chǎn)的措施；或從一些自然災(zāi)害，蝗災(zāi)、沙塵暴等入手；或動物、植物的同化作用區(qū)別等等方面切入光合作用的。這樣的引入方式，可有意識地培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感，也可較好地體現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)、社會的教育的精神。
2、光合作用的發(fā)現(xiàn)
這部分的教學(xué)要特別重視，這不僅僅是進(jìn)行科學(xué)史的教育，學(xué)生可從科學(xué)家二百多年的研究歷程體會到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱難；同時還能感受到科學(xué)研究方法的重要；實驗設(shè)計的巧妙，如1880年德國科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所，并從葉綠體放氧的實驗；以及新技術(shù)、新理論的發(fā)現(xiàn)和綜合應(yīng)用在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的重要作用，再一次體驗科學(xué)、技術(shù)、社會的理念。例如，沒有核科學(xué)的進(jìn)展，就不會有放射性同位素示技術(shù)，也就不會有美國科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部來自水的實驗。
3、引導(dǎo)學(xué)生討論葉綠體中的光合色素及其生理功能時，《實驗八 葉綠體中色素的提取和分離》可以在講授完光合色素后作為驗證實驗處理，也可用于光合色素的探究實驗，這樣做不但可使學(xué)生學(xué)會有關(guān)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，還可加深對這部分知識的認(rèn)識，同時訓(xùn)練其實驗探究能力；在引導(dǎo)學(xué)生討論葉綠體中各色素的吸收光譜時，教材上的光合色素吸收光譜曲線可作為課本探究的素材，以訓(xùn)練學(xué)生分析曲線的能力。
4、光合作用過程的的教學(xué)是本節(jié)的核心內(nèi)容。教學(xué)時可從光合作用的總反應(yīng)式入手，或從與初中階段的光合作用總反應(yīng)式的比較入手，可采用老師講授，或?qū)W生討論，或?qū)W生根據(jù)總反應(yīng)式提出光合作用氧來源假設(shè)，即水中的氧是來源于水還是二氧化碳，還是共同來源于二者，條件好的班還可讓學(xué)生想辦法證明這些假設(shè)，以訓(xùn)練學(xué)生的實驗設(shè)計能力。通過總反應(yīng)式的分析，應(yīng)使學(xué)生明確光合作用氧來源這一關(guān)鍵問題。
在學(xué)生理解了光合作用總反應(yīng)式的基礎(chǔ)上，使學(xué)生明確另一個重要觀點，即光合作用是非常復(fù)雜的多步反應(yīng)，總反應(yīng)式不能表示光合作用具體的進(jìn)行歷程，這樣很自然地就引入了光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程的學(xué)習(xí)。
光合作用光反應(yīng)與暗反應(yīng)教學(xué)時，因為都是較為枯燥的化學(xué)反應(yīng)過程，且又無法在實驗中讓學(xué)生看到這些變化，可采取圖解、表解或多媒體動畫的方式展示給學(xué)生，這樣學(xué)生一是樂于接受，二是學(xué)生能“親眼看到”物質(zhì)的微觀化學(xué)變化，也降低了理解這部分知識內(nèi)容的難度。還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生討論光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的區(qū)別和聯(lián)系，尤其是二者的聯(lián)系應(yīng)多加注意。
時間允許的話，還可引導(dǎo)學(xué)生討論影響光合作用的因素，進(jìn)而討論“如何提高光合效率的途徑”，“采取哪些措施提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量？”等問題，使學(xué)生體會到學(xué)習(xí)生物學(xué)理論的實際價值，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)以致用、理論聯(lián)系的理念。
5、進(jìn)行光合作用的意義的教學(xué)時，可以在課前自己收集或讓學(xué)生收集諸如當(dāng)今世界面臨的糧食、化石能源、環(huán)境污染、生物多樣性受到破壞等資料，課上選擇幾個典型的事例，圍繞光合作用的生態(tài)意義這個中心，引發(fā)學(xué)生的思考和討論，使學(xué)生切實體會到“光合作用是生物界最基本的能量和物質(zhì)代謝”。
6、植物栽培與光能的合理利用的教學(xué)，可以綜合性討論題的形式，比如：學(xué)生能利用光合作用原理，提出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量的具體措施嗎？這樣的問題容量使學(xué)生有更大的想象和思維的空間，也易于在高中學(xué)生中展開討論。
教學(xué)設(shè)計方案
【課題】 第三節(jié) 光合作用
【教學(xué)重點】光合作用的發(fā)現(xiàn)過程；葉綠體中色素的種類；顏色及其吸收的光譜；光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布；光合作用的概念、實質(zhì)、總反應(yīng)式、光反應(yīng)、暗反應(yīng)的具體過程；光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義；植物栽培與合理利用光能的關(guān)系。
【教學(xué)難點】光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布；光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義
【課時安排】2課時
【教學(xué)手段】板圖、掛圖、多媒體課件、實驗
【教學(xué)過程】
第一課時
1、引言
本節(jié)可引入的話題很多，如：
①可從全世界面臨的一些生態(tài)危機(jī)，如糧食、化石能源、環(huán)境污染等入手；
�、诨驈幕ɑ�、農(nóng)作物、果蔬的栽培方法或增產(chǎn)的措施入手；
�、刍驈囊恍┳匀粸�(zāi)害，蝗災(zāi)、沙塵暴等入手；
�、芑騽游铩⒅参锏耐饔脜^(qū)別等等方面切入光合作用；
⑤還可通過教材提供的光合作用的發(fā)現(xiàn)所列舉的幾個著名實驗為切入點進(jìn)入光合作用的學(xué)習(xí)，其中較易作為切入點的實驗有：德國科學(xué)家薩克斯成功地證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生淀粉的實驗（學(xué)生在初中就做過）；德國科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用場所，且氧由葉綠體釋放出來的實驗；20世紀(jì)30年代美國科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部來自水的實驗。
教師應(yīng)特別重視光合作用發(fā)現(xiàn)這部分內(nèi)容的教學(xué)，因為通過分析科學(xué)家對光合作用的研究歷程，學(xué)生可以不僅了解到放射性元素示蹤技術(shù)在生物學(xué)研究中的重要作用，從中也可以深切體會到技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，特別是物理、化學(xué)技術(shù)的使用對生物學(xué)起到的推動作用，因此有人說“技術(shù)是人類延長了的手臂”。
2、葉綠體及其光合色素
用板圖或掛圖顯示出葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，提問復(fù)習(xí)葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu)，教師應(yīng)適時指出，光合作用所以能在葉綠體中進(jìn)行一是由于其中含有催化光合作用的酶系，這些酶分布在葉綠體的基質(zhì)中和片層的薄膜上；二是在基粒片層的薄膜上，有吸收轉(zhuǎn)化光能的色素，這樣就引出了葉綠體上的光合色素這一教學(xué)內(nèi)容。
（1）學(xué)生做《實驗八 葉綠體中色素的提取和分離》
可作為探究實驗，也可作為驗證實驗，但實驗過程都應(yīng)讓學(xué)生自己看書總結(jié)，之后引導(dǎo)學(xué)生討論下面的問題：
①“想要做好《葉綠體中色素的提取和分離》實驗，學(xué)生應(yīng)注意哪些問題？
這個實驗是高中生物學(xué)實驗難度較大的一個，涉及的藥品多，實驗原理復(fù)雜，實驗操作也較煩瑣，而且實驗現(xiàn)象也不是很明顯。如何才能順利地完成這個實驗?zāi)�？下面就這個實驗要注意的問題做一些說明。
提取光合色素過程中，關(guān)鍵是速度。提取光合色素過程中，因為光合色素都是脂溶性的，因此用丙酮這種有機(jī)溶劑作為提取液，因為丙酮易揮發(fā)且有一定毒性，因此提取過程要速度要快，同時提取液要用膠塞塞好，以防止其揮發(fā)；利用二氧化硅硬度極大的特點，其粉末可增加研磨時磨擦力，加快研磨的速度；又因為葉綠素容易破壞，因此需要保護(hù)，而碳酸鈣的作用是防止葉綠素被破壞；把綠葉剪碎的目的也是為了加快研磨速度。
劃濾液細(xì)線是本實驗的結(jié)果明顯清晰的關(guān)鍵。濾液細(xì)線必須待第一次完全干燥后才能劃第二遍，重復(fù)次數(shù)可多一些，濾液細(xì)線要齊、細(xì)、顏色深，其中齊更重要一些。
用紙層析法分離色素時，特別要注意濾液細(xì)線一定要處于層析液的上面，否則光合色素會溶解于層析液中，而不會沿層析液向上擴(kuò)散、分離，這會使實驗效果極差，甚至不發(fā)生分離，導(dǎo)致實驗無效；另外，層析液是石油醚、丙酮、苯等有機(jī)溶劑的混合液，具有揮發(fā)性且有毒，要注意密閉。
正常的實驗現(xiàn)象從上到下應(yīng)為：胡蘿卜素（橙黃色）、葉黃素（黃色）、葉綠素（a）、葉綠素（b），一般可看到下面三種色素，最上面的胡蘿卜素如果操作不適當(dāng)效果可能不很明顯。
還有這個實驗過程用了有毒的有機(jī)藥品，因此實驗后要用肥皂把手洗干凈。
在學(xué)生觀察的基礎(chǔ)上，教師總結(jié)光合色素的種類、色素顏色、色素的吸收光譜及在濾紙條分布。
�、趯W(xué)生實驗結(jié)束后，教師可給學(xué)生演示葉綠體的色素吸收光譜的現(xiàn)象。方法是：用紅、橙黃、綠、藍(lán)紫色的薄膜，分別遮住同一光源。把盛有葉綠體的色素提取液的試管，分別放在紅、橙黃、綠、藍(lán)紫色光前、讓學(xué)生觀察這些光透過色素提取液的情況。可明顯地看到紅和藍(lán)紫色光透過的較少（暗），橙黃和綠色光透過的較多（亮）。引導(dǎo)學(xué)生分析這些現(xiàn)象，得出葉綠體中的色素，主要吸收紅光和藍(lán)紫光。在此基礎(chǔ)上，出示教材中的光合色素吸收光譜曲線，引導(dǎo)學(xué)生分析曲線含義，總結(jié)光合色素吸收光波的不同特點。
③教師還可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析葉綠體結(jié)構(gòu)特點與其光合作用功能相適應(yīng)的特點，例如：與光合作用有關(guān)的各種酶集中分布于葉綠體中，有利于光合反應(yīng)高效地進(jìn)行；再如，葉綠體內(nèi)的片層薄膜，垛疊成基粒，每個基粒由10~100個片層結(jié)構(gòu)組成，這樣的結(jié)構(gòu)可增大葉綠體內(nèi)的膜表面，擴(kuò)大色素的附著面，有利于提高光能的利用效率
�。�2）有條件的學(xué)校或班級還可引導(dǎo)學(xué)生對色素、光合色素有關(guān)的問題做較為深入的討論，比如可討論下面幾個問題：
�、賹W(xué)生知道我們平常吃的韭黃和蒜黃是怎么培育出來的嗎？
這個問題涉及到了植物葉綠素合成時的條件問題。
葉綠素是光合色素中最重要的一類色素。綠色植物的葉綠體中有四種色素，綠色植物只在光下才能合成葉綠素，這樣學(xué)生已經(jīng)知道這個問題的答案了。韭黃、蒜黃是在黑暗條件下培育出來的，因為植物此時不能合成葉綠素，只能長成黃化苗，而黃化苗的薄壁細(xì)胞比較多，所以吃起來比較嫩，口感比韭菜、蒜苗好一些。但要注意，植物不能長期處于無光條件下，這個道理學(xué)生應(yīng)該是明白的。
葉綠素的形成除了有光照之外，還與什么因素有關(guān)呢？葉綠素是一種較復(fù)雜有機(jī)化合物，其中心存在一個鎂離子，因此葉綠素的形成還與鎂這種礦質(zhì)元素有關(guān)，沒有鎂，葉綠素也是形成不了的。
�、谌绻寥蓝唐谌辨V，植物的葉片會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？
可給學(xué)生適當(dāng)?shù)奶崾荆V與葉綠素是以不穩(wěn)定化合物的形式存在的。學(xué)生可以想一想我們在植物礦質(zhì)代謝中學(xué)習(xí)的內(nèi)容，還記得嗎？有兩類礦質(zhì)元素可以移動，一是像氮、磷、鉀這樣以離子態(tài)運輸?shù)牡V質(zhì)元素，還有一就是像鎂這樣與不穩(wěn)定化合態(tài)存在的礦質(zhì)元素；另一類礦質(zhì)元素不能自由地在植物體內(nèi)移動，如鈣、鐵這樣以穩(wěn)定難溶的狀態(tài)存在的化合物。能移動的礦質(zhì)元素才能被重復(fù)利用，而且這些礦質(zhì)元素一般都運輸?shù)街参矬w生長比較活躍的地方，如莖尖、芽尖、幼葉等處。因此土壤中短期缺乏鎂這種可移動的離子時，整個植物體中的葉片受損傷的程度是不一樣的，此時老葉先受損變黃，而幼葉暫時不會受到缺鎂的損傷，依然鮮綠。反之，如果土壤中缺乏的是鈣、鐵這些不能移動的離子，植物體首先受損傷的則是新葉。
③淺海中自上而下為什么會出現(xiàn)綠藻、褐藻、紅藻等藻類植物的分層分布現(xiàn)象？
這也是一個和光有關(guān)的生物學(xué)問題。
我們平�？吹降奈矬w的顏色實際上是這個物體反射的光，如學(xué)生看到葉片是綠色，說明葉片反射綠光，而吸收了其它色光；學(xué)生看到一個物體是白色的，說明這個物體不吸收任何光，并全部反射回來；學(xué)生看到一個物體是黑色的，說明這個物體把所有光都吸收了，沒有反射任何光。這是理解這個問題的關(guān)鍵。通過上面的分析學(xué)生可能已經(jīng)知道，綠藻反射了綠光；褐藻反射了黃光，而紅藻反射了紅光。
綠藻中含有葉綠素等光合色素，紅藻中有藻紅蛋白（藻紅素）和類胡蘿卜素等光合色素。圖1是太陽光的光譜示意圖；圖2中A是藻紅蛋白的吸收光譜示意圖。
圖1
圖2
通過學(xué)生所學(xué)的物理學(xué)知識，知道光子能量E=hυ，光速c =λυ， 則：υ=c/λ，從而E=（h c）/λ，即波長越短，光子的能量越高。由此可知，水層對光波中的紅、橙部分吸收顯著多于對藍(lán)、綠部分的吸收，即水深層的光線相對富含短波長的光。
所以吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層；含藻紅蛋白和類胡蘿卜素，吸收由藍(lán)紫光和綠色光較多的紅藻分布于海水深的地方。這是植物在演化過程中，對于深水中光譜成分發(fā)生變化的一種生理適應(yīng)。
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