1、2019-2020年高中生物第五章第四節(jié)能量之源-光與光合作用教學(xué)設(shè)計(jì)新人教版必修1一、學(xué)情分析學(xué)生在小學(xué)的科學(xué)和初中生物課中已學(xué)習(xí)過有關(guān)光合作用的知識，在生活實(shí)踐中對光合作用也有所了解。這些知識、經(jīng)驗(yàn)和技能是學(xué)好本節(jié)內(nèi)容的重要基礎(chǔ)。對于光合作用中的物質(zhì)代謝和能量代謝過程的學(xué)習(xí)學(xué)生會有些困難。針對這種情況，在教學(xué)過程中教師可以多角度提出問題，引導(dǎo)學(xué)生圍繞問題進(jìn)行分析、推理，從而得出結(jié)論。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識目標(biāo)：說明光合作用的原理和光合作用的過程。2、能力目標(biāo)：通過對光合作用探究歷程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生分析、推理的思維能力；通過對光合作用過程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生知識整合的能力。3、情感目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生進(jìn)

2、行科學(xué)探究的興趣；感受科學(xué)家實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、堅(jiān)忍不拔的意志品質(zhì)；養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，樹立創(chuàng)新的科學(xué)精神。三、教學(xué)重點(diǎn)光合作用的原理和光合作用的過程。四、教學(xué)難點(diǎn)光合作用的過程中物質(zhì)變化和能量變化。五、教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件。六、教學(xué)方法討論法、探究法、分析法、講授法等相結(jié)合。七、教學(xué)策略1. 對多個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效的整合光合作用的探究歷程中有一系列的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)這些探究實(shí)驗(yàn)的過程也就是學(xué)習(xí)光合作用原理的過程。有些實(shí)驗(yàn)學(xué)生在小學(xué)和初中時就有所接觸，對于這些探究實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)采取以學(xué)生自學(xué)為主，教師從多角度提出問題，讓學(xué)生帶著問題去閱讀、思考、討論，在學(xué)生解答的基礎(chǔ)上教師再加以適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥，引導(dǎo)學(xué)生歸納出

3、光合作用的反應(yīng)式。通過對反應(yīng)式中元素的來源和去向的探究把學(xué)生引入魯賓、卡門實(shí)驗(yàn)和卡爾文實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，這兩個實(shí)驗(yàn)對大部分學(xué)生而言較為陌生，教師先講授實(shí)驗(yàn)過程，再提出問題，接著引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，讓學(xué)生體驗(yàn)、感受科學(xué)家實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性。2. 對教材中的某些知識做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整在講授探究氧氣來源的實(shí)驗(yàn)時穿插介紹光合作用光反應(yīng)的內(nèi)容；在講授探究碳元素的轉(zhuǎn)移途徑的實(shí)驗(yàn)時穿插介紹暗反應(yīng)的內(nèi)容，這樣處理不僅將光合作用的探究歷程與光合作用的過程進(jìn)行了有機(jī)的整合，便于學(xué)生把握它們的聯(lián)系；還突出了教學(xué)中的重點(diǎn)、突破了教學(xué)中的難點(diǎn)。3. 師生共同總結(jié)光合作用的過程，不僅可以引導(dǎo)學(xué)生從整體上把握光合作

4、用中的物質(zhì)變化和能量變化，還可以培養(yǎng)了學(xué)生對知識歸納、整合的能力?？偨Y(jié)過程中教師還逐步畫出光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程的板圖，使教師對光合作用的過程教學(xué)變得更加完整，更有利于學(xué)生得掌握。八、教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)程序教學(xué)過程設(shè)計(jì)意圖教師活動學(xué)生活動復(fù)習(xí)舊課,引入新課投影：復(fù)習(xí)上一節(jié)課內(nèi)容過度：通過前面的學(xué)習(xí)我們知道了葉綠體上不僅分布著許多吸收光能的色素分子，還分布著許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。那么，這些色素吸收的光能將會轉(zhuǎn)移到何處？這些酶催化了哪些生化反應(yīng)？今天就讓我們來共同學(xué)習(xí)這些內(nèi)容。板書：第四節(jié)能量之源一一光與光合作用二.光合作用的原理和應(yīng)用回憶上節(jié)課所學(xué)，期待新課的學(xué)習(xí)。建立新舊知識的連接。新課教學(xué)1.1

5、642年比利時海爾蒙特實(shí)驗(yàn)2.1771年英國普利斯特利實(shí)驗(yàn)3.1779年荷蘭英格豪斯4.1845年德國博耶光合作用的探究歷程疑問：植物為什么長大？所需營養(yǎng)物質(zhì)來自哪里？課件展示背景資料觀點(diǎn)是否正確？怎樣證實(shí)？（課前已發(fā)給學(xué)生相關(guān)資料閱讀，并要求將數(shù)據(jù)整理成表格）投影12名學(xué)生設(shè)計(jì)的表格實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后重量變化柳苗土壤此實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論呢？通過實(shí)驗(yàn)，海爾蒙特推翻了亞里士多德的錯誤觀點(diǎn)，那他的實(shí)驗(yàn)結(jié)論完全正確嗎？從植物生活環(huán)境的角度分析，還應(yīng)考慮什么因素？引導(dǎo)提出問題:空氣對植物的生長有影響嗎？投影圖片實(shí)驗(yàn)過程，引導(dǎo)思考：1幾組實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是什么？2.有無植物的兩組實(shí)驗(yàn)裝置起什么作用？3該實(shí)驗(yàn)裝置中玻

6、璃罩有什么作用？（引導(dǎo)分析，并指出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的基本原則：對照、單一變量等）普利斯特利的實(shí)驗(yàn)看似簡單，但后人做得實(shí)驗(yàn)很多不能成功，這是為什么呢？引導(dǎo)提出問題。鋪墊：簡介荷蘭科學(xué)家英格豪斯直到1785年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確這一結(jié)果?？梢娚锟茖W(xué)的發(fā)展需要建立在其他學(xué)科的基礎(chǔ)上。在這一過程中，光能哪去了？鋪墊：簡介德國科學(xué)家博耶過渡：光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，貯存于什么物質(zhì)中呢？問題：植物光合作用除了釋放氧氣，還產(chǎn)生什么物質(zhì)呢？引導(dǎo)思考：1. 暗處理這一步是否可以省略？為什么？2. 本實(shí)驗(yàn)是否存在對照組？若有，請指出單一變量。回憶所學(xué)，聯(lián)系生活經(jīng)驗(yàn)，暢談對光合作用的認(rèn)識。引導(dǎo)回憶舊知，聯(lián)系生活

7、實(shí)際，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生自主學(xué)習(xí)并圍繞問題進(jìn)行思考、討論。培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力。引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析并得出結(jié)論，培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力。在討論、交流的基礎(chǔ)上由學(xué)生提出不能很好解決的問題。學(xué)生聯(lián)系所學(xué)，寫出光合作用的反應(yīng)式。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識的能力。學(xué)生嘗試歸納概念。學(xué)生觀察反應(yīng)式，思考后各抒己見。培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維。學(xué)生觀察課件，聆聽老師講授。通過講授科學(xué)家探究實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，再設(shè)計(jì)問題，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論，最終獲得正確結(jié)論。同時讓5. 1864年德國薩克斯實(shí)驗(yàn)6. 1939年美國魯賓、卡門實(shí)驗(yàn)7. 20世紀(jì)40年代美國卡爾文實(shí)驗(yàn)總結(jié)3.這個實(shí)驗(yàn)可得出什么結(jié)論？（強(qiáng)化科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方

8、法、原則）補(bǔ)充：除淀粉外，還可產(chǎn)生其他有機(jī)物，表示為（CHp。結(jié)合課件引導(dǎo)歸納每個實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并同步板書：條件問題：應(yīng)標(biāo)記哪一元素？怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？點(diǎn)評學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，肯定他們的優(yōu)點(diǎn)，指出存在的不足。課件簡要展示實(shí)驗(yàn)過程，并引導(dǎo)得出結(jié)論。問題:光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的呢？簡述卡爾文循環(huán)通過學(xué)習(xí)，我們可以看到幾代科學(xué)家歷經(jīng)三百多年才對光合作用這一生理過程有了較清楚的認(rèn)識，可見科學(xué)發(fā)展的道路是很艱難的,不僅包含了科學(xué)家們的艱辛和智慧，還與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展密切相關(guān)。光合作用是個非常復(fù)雜的過程，仍有許多未知領(lǐng)域，對光合作用更深層次的探索，目前仍在進(jìn)行，希望在以后的研究成果中能看到同學(xué)們的名字。

9、今天我們只是簡單了解光合作用的生理過程，具體是如何進(jìn)行的呢？學(xué)生圍繞問題積極思考、展開討論。學(xué)生思考。學(xué)生認(rèn)真聽講。學(xué)生緊跟老師設(shè)問積極思考。學(xué)生聯(lián)系前面所學(xué)的同位素標(biāo)記法，認(rèn)真聽課，積極思考。學(xué)生感受科學(xué)家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)與科學(xué)。激發(fā)學(xué)生探知新知的欲望。層層設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生完成對光合作用過程的探知。師生共同學(xué)習(xí)：光合作用的過程授新課光反應(yīng)過程暗反應(yīng)過程（二）光合作用的過程播放視頻動畫，引導(dǎo)學(xué)生思考相關(guān)問題：1.光反應(yīng)階段：葉綠體中色素吸收的光能發(fā)揮了哪兩方面的用途？（1）物質(zhì)變化有哪些？（H2O變成了（H）和。2ADP和Pi變成了ATP）能量變化有哪些？（光能轉(zhuǎn)化成ATP中的化學(xué)能）場所是類囊體

10、的薄膜。（教師邊總結(jié)邊畫光反應(yīng)階段的板圖）HQ-y%、水在光下分解乙/光能叫ATPJy酶*vADP+PLV光反應(yīng)階段過度：光反應(yīng)生成了兩種非常重要的物質(zhì)1H和ATP,這兩種物質(zhì)被轉(zhuǎn)移到葉綠體基質(zhì)中去，繼續(xù)參與暗反應(yīng)。2.暗反應(yīng)階段：物質(zhì)變化：CO2的固定C3的還原能量變化：ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成糖類中化學(xué)能場所是葉綠體基質(zhì)。（教師同時畫出暗反應(yīng)階段的板圖）H”/2C3+CO2.供能*多種酶”疋ATP+jj1還參加催化”c5.酶）卞丿、原/ADP+Pi丿、/、（CH2O）Vz暗反應(yīng)階段”引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)，建知識結(jié)構(gòu)，提升學(xué)科能力。教師通過逐步畫板圖表示光合作用的過程，可幫助學(xué)生整合知識、理解知識

11、。同時讓學(xué)生明確光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程中的每一個物質(zhì)變化的來龍去脈和相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化過程，以便從整體上認(rèn)識和理解光合作用。課堂鞏固課件中表格比較光反應(yīng)和暗反應(yīng)：練習(xí)：1光合作用釋放的氧氣來自。2光合作用發(fā)生的部位是。3光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì)是和。4.某科學(xué)家用含14C的二氧化碳來追蹤光合作用中的碳原子，此碳原子的轉(zhuǎn)移途徑是（）A. 二氧化碳一三碳化合物一糖類B. 二氧化碳一五碳化合物一三碳化合物一糖類C. 二氧化碳一葉綠素一ADPD. 二氧化碳一葉綠體一ATP及時通過反饋，了解學(xué)生對重點(diǎn)知識的掌握情況。作業(yè)略鞏固新知板書設(shè)計(jì)第四節(jié)能量之源一一光與光合作用二.光合作用的原理和應(yīng)用（一）探究歷程光C0

12、+H0一（CHO）+022葉綠體22（二）光合作用的過程1.光反應(yīng)階段：物質(zhì)變化：H20變成了和02ADP和Pi變成了ATP能量變化：光能轉(zhuǎn)化成ATP中的化學(xué)能場所：類囊體薄膜2暗反應(yīng)階段：物質(zhì)變化：CO?的固定C3的還原能量變化：ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成糖類中化學(xué)能場所：葉綠體基質(zhì)（光反應(yīng)、暗反應(yīng)階段板圖見上面）2019-2020年高中生物第五章光合作用的原理和應(yīng)用素材教案新人教版必修1全析提示光合作用的探究過程可以總結(jié)成以下一、光合作用的探究過程公元前3世紀(jì)，古希臘學(xué)者亞里士多德曾經(jīng)提出，植物生長在土壤中，土壤是構(gòu)成植物體的原材料。這一觀點(diǎn)長期被奉為經(jīng)典，直到17世紀(jì)初比利時布魯塞爾的醫(yī)生v

13、anHelmont（海爾蒙特）做了一個簡單而有意義的試驗(yàn)，才把這個觀點(diǎn)推翻了。vanHelmont將一株2.3kg重的小柳樹種在重90.8kg的干土中，用雨水澆灌，小柳樹長成重76.7kg的植株，而土壤重量只比試驗(yàn)開始時減少57g。他由此得出結(jié)論，即植物是從水中取得生長所需的物質(zhì)的?，F(xiàn)在看來，他只說對了一半。1727年黑爾斯（Hales）提出，植物的部分營養(yǎng)元素來自于大氣，光也以某種方式參與了營養(yǎng)元素的獲得過程。當(dāng)時還不知道空氣含有不同的氣體成分1771年，英國JosephPriestley（普里斯特利，英國牧師和化學(xué)家）報(bào)道，在密閉器中蠟燭燃燒污染了空氣，使放于其中的小鼠窒息；但若在密閉器中

14、，放入一枝薄荷，小鼠生命就可得到挽救（如下圖）。他的結(jié)論是，植物能凈化空氣。但是他未注意到，植物凈化空氣需要照光，所以他的試驗(yàn)有時成功（照光），有時則失?。ú徽展猓：髞?，即1779年，荷蘭醫(yī)生JanIngenhousz才確定植物凈化空氣是依賴于光的。1782年，森尼別（SenebierJ）證明了動物和植物在黑暗中產(chǎn)生的有害氣體促進(jìn)植物在光下產(chǎn)生“凈化空氣”。到這個時候就已證明了有兩種氣體參與光合作用。拉瓦錫（Lavoisier）和其他人的工作證明這兩種氣體實(shí)際上是CO和O。22流程，要注意科學(xué)家們研究問題的思路:1648年海爾蒙特種植柳樹，認(rèn)為植物是從水中取得生長所需的物質(zhì)的1727年黑爾斯

15、提出，植物的部分營養(yǎng)元素來自于大氣1771年,普里斯特利得出，植物能凈化空氣如圖為普利斯特利的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綀D1804年，NTdeSaussure發(fā)現(xiàn)，植物光合作用后增加的重量大于CO2吸收和O2釋放所引起的重量變化，他認(rèn)為這是由于水參與了光合作用。他還注意到，在光合作用過程中CO2和O大約以相等的體積被交換。這一結(jié)論可說是在新的水平上證實(shí)了vanHelmont的觀點(diǎn)。（而在此前8年，即1796年，JanIngenhousz就曾提出，植物在光合作用中所吸收的CO2中的碳構(gòu)成有機(jī)物的組成成分）至此，柳樹生長之謎才算完全解決，即柳樹的有機(jī)物是由H2O和CO2在光合作用中合成的，光合作用的產(chǎn)物保證了柳樹的

16、生長。當(dāng)然，礦物質(zhì)的吸收也是必不可少的。1782年拉瓦錫證明光合作用氣體是CO?和-1796年Ingenhousz提出CO2中的碳構(gòu)成有機(jī)物1804年Saussure發(fā)現(xiàn)水參與了光合作用，并且CO2和O2大約以相等的體積被交換1864年，薩克斯光合作用產(chǎn)生淀粉1880年，恩格爾曼發(fā)現(xiàn)葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所，以及光合作用的作用光譜1937年，希爾發(fā)現(xiàn)光合作用產(chǎn)生的O2不是來自co，而是來自Ho并將光22合作用區(qū)分為兩個階段:光反應(yīng)和暗反應(yīng)魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法權(quán)威性實(shí)驗(yàn)肯定了希爾的科學(xué)預(yù)見，即光合作用產(chǎn)生的02不是來自CO，而是來自Ho22未遮光遮光部僉深藍(lán)色部處未變藍(lán)色部少18

17、64年，薩克斯（SachsJ）觀察到只有在照光的葉綠體中淀粉粒才會增大，也只有在曝光的葉片中才能檢測到淀粉。顯然這是由光合作用產(chǎn)生的葡萄糖合成的。（如下圖）如圖為薩克斯的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綀D問題思考：為什么讓葉片一半曝光另一半遮光呢?這個實(shí)驗(yàn)說明了什么?經(jīng)典提示：葉片一半曝光，一半遮光是為了對照（這是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的對照原則），這個實(shí)驗(yàn)說明了綠葉在光下制造了淀粉。1880年，德國科學(xué)家恩格爾曼用水綿進(jìn)行了光合作用的實(shí)驗(yàn)：把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時裝片放在沒有空氣并且是黑暗的環(huán)境里，然后用極細(xì)的光束照射水綿。通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，好氧細(xì)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(xì)

18、菌則集中在葉綠體所有受光部位的周圍。恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)證明：氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。如圖為恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綀D全析提示水綿是低等的藻類植物。問題聚集：恩格爾曼在實(shí)驗(yàn)過程中，為什么選用水綿作為實(shí)驗(yàn)材料?為什么選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境?為什么先用極細(xì)光來照射水綿，而后又讓水綿完全曝露光下?經(jīng)典提示：選用水綿作為實(shí)驗(yàn)材料，是因?yàn)樗d不僅有細(xì)而長的帶狀葉綠體，而且螺旋分布在細(xì)胞中，便于進(jìn)行觀察和分析研究。先選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境，是為了排除實(shí)驗(yàn)前環(huán)境中光線和氧的影響，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。選用極細(xì)光束，用好氧細(xì)菌檢測，能準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中釋放氧的部位，而后用完全曝光的

19、水綿與之對照，從而證明實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是光照引起的，并且氧是由葉綠體釋放出來的。1937年，希爾（R.Hill）從細(xì)胞中分離出葉綠體，他發(fā)現(xiàn)，在電子受體，如鐵氰化物或染料亞甲基藍(lán)（氧化時藍(lán)色，還原時綠色）存在的條件下，給分離的葉綠體照光，葉綠體在沒有CO（和NADP+）存在的條件下就能放出02，同時使電子受體還原。這一實(shí)驗(yàn)有力地證明，光合作用產(chǎn)生的O不是來自CO，而只可能來自屯0。更有意義的是，這一發(fā)現(xiàn)將光合作用區(qū)分為兩個階段：第一階段為光誘導(dǎo)的電子傳遞以及水的光解和。2的釋放，這一過程又稱為希爾反應(yīng)（Hillreaction）；這一階段之后才是CO?的還原和有機(jī)物的形成。第二階段是不需要光的。美

20、國科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法研究了這個問題。他們用氧的同位素一一即，分別標(biāo)記h2o和CO，使它們分別成為0和C18O2，然后進(jìn)行兩組光合作用實(shí)驗(yàn)：(1)供給植物含同位素180的水，即0,結(jié)果植物光合作用產(chǎn)生的氧為1802；(2)如果供給植物的水是正常的H0,供給植物的二氧化碳是C180，植物產(chǎn)生的氧則是160，這一權(quán)威性實(shí)驗(yàn)肯定了vanNiel和希爾的科學(xué)預(yù)見，即光合作用產(chǎn)生的0不是來自C0而是來自水。20世紀(jì)40年代，美國科學(xué)家卡爾文(M.Calvin)等用小球藻做實(shí)驗(yàn)，最終探明了C02中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑(卡爾文循環(huán))(如下圖)二、光合作用的過程反應(yīng)式C0+H0(

21、CH0)+02222若要表示光合作用過程各元素的來源和去向，可用下式表示6C02+12He0-jC6H06+6H20+.602思維拓展光合作用是綠色植物體內(nèi)一項(xiàng)復(fù)雜的生理過程，不能同化學(xué)上的反應(yīng)式等同對待。光反應(yīng)階段必須有光才能進(jìn)行。光反應(yīng)的場所是葉綠體的類囊體薄膜上。葉綠體色素的功能是吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換光能。理解：根據(jù)同位素標(biāo)記法測定，光合作用過程中釋放的氧氣全部來自于參與反應(yīng)的水，而葡萄糖中的C、0全部來自于C02，并且測出每生成1分子C6H1206就產(chǎn)生6分子02,所以產(chǎn)生6分子02就必須分解12分子H20,而12分子H20提供了24分子H,.He中用了12分子H,從而剩余12分子H與C0

22、2提供的6分子氧就生成了6分子H20,因此反應(yīng)式右端的水是新產(chǎn)生的水，不是參與反應(yīng)的水剩余的。1. 光反應(yīng)階段(1)光能吸收和轉(zhuǎn)化葉綠體中的4種色素的功能不完全相同。絕大多數(shù)的葉綠體色素的功能是吸收太陽光能，這類色素又稱為聚光色素。大多數(shù)葉綠素a和全部的葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素，都屬于這類色素。另外，少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a不僅能吸收光能，還能接受其他色素傳遞來的光能，通過一系列復(fù)雜過程，將光能轉(zhuǎn)換成電能，這類色素又稱為反應(yīng)中心色素。能量在色素之間的傳遞效率很高，類胡蘿卜素所吸收的光能傳遞給葉綠素a的效率可達(dá)90%，葉綠素b吸收的光能傳遞給葉綠素a的效率接近100%，這樣聚光色素就像透鏡把光束

23、集中到焦點(diǎn)一樣，把大量的光能吸收、聚集，并迅速傳遞給反應(yīng)中心色素，然后轉(zhuǎn)換成電能。光反應(yīng)階段的能量變化是：(2)水的分解葉綠體中的色素吸收太陽光能，一方面將水分解成氫H和氧O1氧直接以分子形式從葉氣孔逸出，而H則與NADP+（輔酶II）結(jié)合，形成NADPH（還原型輔酶II）,進(jìn)入葉綠體基質(zhì)中，作為還原劑參與暗反應(yīng)。另一方面在有關(guān)酶和反應(yīng)中心色素的作用下，光能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成活躍的化學(xué)能，暫時儲存在ATP和NADPH中，為暗反應(yīng)提供能量。HO2H+2e+O22NADP+2e+H+NADPHADP+Pi+能量ATP2. 暗反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段不需光，在有光無光的條（1）CO2的固定：植物通過葉片的氣孔從

24、外界吸收來的CO件下都可進(jìn)行。暗反應(yīng)的場所是葉綠體的基質(zhì)中。2先與植物體內(nèi)的一種五碳化合物（C）結(jié)合形成三碳化合物。5CO+C2C253暗反應(yīng)階段的能量變化是：（2）三碳化合物的還原：三碳化合物在有關(guān)酶的催化作用下，接受ATP和NADPH釋放出來的能量并被NADPH還原，再經(jīng)過一系列復(fù)雜的變化，最終形成糖類等有機(jī)物，并重新生成五碳化合物用以固定CO，從而使暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)循環(huán)往復(fù)地進(jìn)行下去。特別提醒：（課本P的思考與討論問題答案參照于此）104理解光合作用過程中光反應(yīng)與暗反應(yīng)的關(guān)系。光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供還原劑和能量，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供了一些原料。光反應(yīng)和暗反應(yīng)既有區(qū)別又有聯(lián)系，是缺一不可的整

25、體。掌握光合作用的過程，應(yīng)從光反應(yīng)和暗反應(yīng)的參與物和生成物入手，光反應(yīng)的參與物有：光、葉綠體的色素、水、酶和ADP+Pi，生成物有：氧氣（全部來自于參與反應(yīng)的水中的氧）、H和ATP。暗反應(yīng)的參與物有：光反應(yīng)提供的H和ATP、CO2和酶，生成物有：葡萄糖和水?？珊唵螝w納為：光反應(yīng)一葉酶TPDIAfeltfl冊酶f光CTT2r暗反應(yīng)酶t酶nnu5二2由此可以看出：光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，因?yàn)樗鼮榘捣磻?yīng)提供了還原劑NADPH和能量ATP。暗反應(yīng)可以與光反應(yīng)同時進(jìn)行，也可以在黑暗中進(jìn)行。反過來，暗反應(yīng)的進(jìn)行推動了光反應(yīng)，因?yàn)樗牧斯夥磻?yīng)產(chǎn)生的H和ATP，它產(chǎn)生的ADP+Pi又供給光反應(yīng)使用。因此，沒有

26、光反應(yīng)就沒有暗反應(yīng)，反之亦然，兩者是相輔相成的。從光反應(yīng)和暗反應(yīng)的參與物上看，還能聯(lián)系到影響光合作用的條件：光（分光照強(qiáng)度和光照長度）、CO濃度、溫度（主要影響酶的活性）及水肥條件。這些因素中，任何一種因素的改變都將會影響光合作用過程的進(jìn)行。光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，它為暗反應(yīng)提供了能量和還原劑一H,暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)，可以與光反應(yīng)同時進(jìn)行，也可以在黑暗中進(jìn)行。（詳見下表）光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)實(shí)質(zhì)光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，并放出O2同化CO形成（CHO）（酶促反應(yīng)）時間短促，以微秒計(jì)較緩慢條件需葉綠素和光不需葉綠素和光，需要多種酶場所在葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上進(jìn)行在葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中進(jìn)行物質(zhì)

27、轉(zhuǎn)化2HO2H+22e+O2NADP+2e+HNADPHADP+PiATPCO的固定：2CO+Cf2C2 53CO的還原：22CO(CHO)3 2能量轉(zhuǎn)化葉綠素把光能f活躍化學(xué)能，并貯存在ATP和NADPH中NADPH和ATP中的活躍化學(xué)能f有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能要點(diǎn)警示： 色素分子都能吸收光能，但能利用光能的僅是少數(shù)葉綠素a分子，它接受光能后處于激發(fā)態(tài)，易失電子而帶正電荷，而這種帶正電荷的葉綠素分子能從周圍水分子中奪得電子而恢復(fù)原狀，水則被分解。葉綠素分子失去的電子經(jīng)傳遞，可將一部分能量轉(zhuǎn)移給ADP+Pi形成ATP，電子最后傳遞給輔酶II（NADP+）,并使之帶有負(fù)電荷而與水光解產(chǎn)生的氫結(jié)合形

28、成NADPH并貯存部分能量。輔酶II既易與氫結(jié)合也易與氫分離。所以輔酶II上的氫即H可以供給暗反應(yīng)中的三碳化合物作還原劑。 暗反應(yīng)中co?的固定，即co與一分子五碳化合物結(jié)合形成兩個三碳化合物。大部分的三碳化合物經(jīng)過復(fù)雜的變化，又重新形成五碳化合物，用于再次固定co，所以暗反應(yīng)每進(jìn)行一次只能固定一個“C”，要經(jīng)過六次暗反應(yīng)過程才能形成一個六碳的葡萄糖分子。全析提示光是光合作用的動力，光照強(qiáng)度影響光合速率。（光合速率是指單位時間內(nèi)植物通過光合作用合成糖類的速率，光合速率與光合強(qiáng)度正相關(guān)）三、光合作用原理的應(yīng)用1. 影響農(nóng)作物光合作用的環(huán)境因素（1）光照強(qiáng)度不同的農(nóng)作物對光照強(qiáng)度的要求是不同的，同

29、一農(nóng)作物在不同的光照強(qiáng)度下光合作用速率不同。在一定范圍內(nèi)，光合速率隨光照強(qiáng)度的增加而加快。當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到某一點(diǎn)時，光合速率不再隨光照強(qiáng)度的增加而增加，這種現(xiàn)象叫光飽和現(xiàn)象，這時的光照強(qiáng)度稱為光飽和點(diǎn)。隨光照強(qiáng)度的減弱，光合速率逐漸降低，最后到達(dá)一點(diǎn)，即在同一時間內(nèi)，有機(jī)物的產(chǎn)生和消耗相等，這時的光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn)（如下圖）。植物在光補(bǔ)償點(diǎn)時，白天不能積累有機(jī)物，而晚間還要消耗有機(jī)物，因此，從全天來看，植物所需的最低光照強(qiáng)度，必須高于光補(bǔ)償點(diǎn)，植物才能正常生長。0co；放出C02光照強(qiáng)度全析提示大氣中CO濃度約為0.03%,這個濃度2對于農(nóng)作物來說，處在一個co2饑餓狀態(tài)。（2）CO的濃度2在

30、一定光照強(qiáng)度下，隨CO2濃度的增加，農(nóng)作物光合速率加快，弱光條件下，農(nóng)作物只能利用較低濃度的CO2，光合速率慢,隨光照強(qiáng)度加強(qiáng)，農(nóng)作物就能吸收較高濃度的co2，光合速率加快。如下圖：要點(diǎn)提煉不同的環(huán)境因素不是單一地影響光合作用，而是相互作用的，在生產(chǎn)中必須考慮各種因素的綜合作用。各種因素時刻發(fā)生著變化，在生產(chǎn)上要根據(jù)不同地區(qū)、不同氣候、不同作物的具體情況采取不同的措施。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。此圖表示在一定光照強(qiáng)度下co2濃度與光合速率的關(guān)系（3）溫度光合作用中的生化反應(yīng)離不開酶的催化，而溫度直接影響酶的活性，進(jìn)一步影響光合速率。一般植物可在10C35C條件下正常地

31、進(jìn)行光合作用，其中以25C30C最適宜，在35C以上時光合作用就下降，40C50C時即完全停止。（4）無機(jī)鹽氮、鎂、鐵等是合成葉綠素所必需的，磷和鉀會影響光合作用產(chǎn)物糖類的轉(zhuǎn)化和運(yùn)輸，磷還參與ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化過程和能量傳遞。因此，無機(jī)鹽離子會直接或間接影響光合作用。另外光質(zhì)、光照長短、水分、氧氣等環(huán)境因素也會影響光合作用強(qiáng)度。2. 增加農(nóng)作物產(chǎn)量的措施增加農(nóng)作物產(chǎn)量的措施就是設(shè)法提高光合作用的強(qiáng)度，提高光合作用效率。（1）間作、套作。這種措施是指在一年內(nèi)巧妙地搭配各種農(nóng)作物，從時間和空間上更好地利用光能，縮短耕地的空閑時間，延長單位土地面積上農(nóng)作物的光合作用時間。（2）合理密植。該措施

32、是增加農(nóng)田植物的綠色面積，以及培育矮稈、葉直而小、分蘗密集的新作物品種，以增加光合面積，充分利用光能。適當(dāng)增加CO2濃度。對農(nóng)田里的農(nóng)作物來說，確保良好的通風(fēng)透光，既有利于充分利用光能,又可以使空氣不斷流過葉面，有助于提供較多的CO。對溫室農(nóng)作物來說，通過增施農(nóng)家肥料或使用CO發(fā)生器等措施，可以提高溫室內(nèi)CO?濃度，提高農(nóng)作物的光合作用效率。（4）控制好冬季溫室大棚內(nèi)的溫度。白天適當(dāng)提高大棚內(nèi)的溫度以提高酶的活性，增強(qiáng)光合作用；夜晚適當(dāng)降低大棚內(nèi)溫度，降低酶的活性，降低呼吸作用，減少呼吸消耗，有利于提高大棚蔬菜的產(chǎn)量。（5）夏天正午適當(dāng)給一些農(nóng)作物遮蔭。全析提示不同植物對光照強(qiáng)弱的需要不同，在

33、較強(qiáng)光下生長良好的植物叫陽生植物，如玉米、水稻等。在較弱光下生長良好的植物叫陰生植物，如三七、人參、胡椒等。有些農(nóng)作物進(jìn)行光合作用不需要太強(qiáng)的光，太強(qiáng)的光不利于光合作用，這類農(nóng)作物屬于陰生植物。夏天正午由于農(nóng)作物蒸騰作用過于強(qiáng)烈，造成植物氣孔關(guān)閉，CO2進(jìn)不到葉片內(nèi)，從而影響光合作用的進(jìn)行。因此適當(dāng)給一些農(nóng)作物（特別是陰生植物）遮蔭，阻止氣孔關(guān)閉，有利于提高光合作用強(qiáng)度。（6）在培育水稻秧苗時，用藍(lán)色塑料薄膜。研究發(fā)現(xiàn)，不同的色光對光合產(chǎn)物的成分有影響：在藍(lán)紫光照射下，光合產(chǎn)物中蛋白質(zhì)和脂肪含量較多，在紅光照射下，光合產(chǎn)物中的糖類含量較多。因此在培育水稻秧苗時，選擇藍(lán)色的塑料薄膜有利于培育壯秧

34、。（7）合理施肥。滿足不同農(nóng)作物不同生長發(fā)育期對各種無機(jī)鹽離子的需求。（8）合理灌溉。探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響（1）探究光照強(qiáng)弱對光合作用強(qiáng)度的影響特別提示：步驟2的目的就是讓小圓形葉片內(nèi)原有的氣體（包括02、CO2等）逸出，葉片的細(xì)胞間隙中充滿清水。步驟3中把逸出氣體的小圓形葉片放在黑暗處盛有清水的燒杯中，如果放在光下會怎樣呢?就會通過光合作用又產(chǎn)生氣體影響后面實(shí)驗(yàn)的對比。步驟4中的CO是作為光合作用的原料。步驟5中用強(qiáng)、中、弱三種不同的光照強(qiáng)度作對照。這屬于對照原則中的條件對照。預(yù)測結(jié)果：在同一時間段內(nèi)，強(qiáng)、中、弱三種不同光照條件下的圓形小葉片浮起的數(shù)量依次遞減。如果沒有可調(diào)式加溫器，可以加入溫度相當(dāng)?shù)臒崴?，插入溫度?jì)，也可以用酒精燈加熱保持水溫。如果實(shí)驗(yàn)時氣溫高于20C，可以在第一只燒杯的清水中加入冰結(jié)果分析：當(dāng)光照較強(qiáng)時，圓形小葉片的光合作用較強(qiáng)，產(chǎn)生較多的氧氣，氧氣使圓形小葉片浮起，光照越強(qiáng)產(chǎn)生的氧氣越多，單位時間內(nèi)浮起的葉片越多。思維拓展探究溫度對光合作用強(qiáng)度的影響（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉁囟仁怯绊懝夂献饔脧?qiáng)度的因素之一。（2）實(shí)驗(yàn)材料