《光合作用的原理和應(yīng)用》的教學(xué)設(shè)計(jì)

1、精品教學(xué)教案 光合作用的原理和應(yīng)用的教學(xué)設(shè)計(jì) 【考綱要求】 (1) 光合作用的基本過程 (U) (2) 影響光合作用速率的環(huán)境因素 (U) 【三維目標(biāo)】 知識(shí)與能力： (1) 構(gòu)建光合作用過程圖解，掌握光合作用的基本過程； (2) 通過分析光照和C02濃度變化對(duì)光合作用過程中各物質(zhì)合成量的影響， 理解光合作用過程中光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系。 過程與方法： (1) 通過學(xué)生構(gòu)建光合作用過程圖解，幫助學(xué)生理解光合作用的基本過程， 并加深理解光合作用中光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系，理順光合作用過程知識(shí)點(diǎn)之間 的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生觀察聯(lián)想、歸納綜合、靈活分析和應(yīng)用知識(shí)的能力。 (2) 通過師生互動(dòng)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主分

2、析和主動(dòng)探索的技能、技巧。 情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)： 通過對(duì)光合作用原理的認(rèn)識(shí)，緊密聯(lián)系生產(chǎn)和生活中現(xiàn)象，滲透 STS 教育。 【教學(xué)重點(diǎn)】 (1) 光合作用的過程及光反應(yīng)、暗反應(yīng)的相互關(guān)系。 (2) 影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。 【教學(xué)難點(diǎn)】 (1) 光反應(yīng)和暗反應(yīng)的場(chǎng)所與條件、物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換的關(guān)系。 (2) 影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。 【教學(xué)過程設(shè)計(jì)】 基礎(chǔ)要點(diǎn)回扣 (學(xué)生預(yù)習(xí)并完成下列提綱) 1葉綠體結(jié)構(gòu) 葉綠體呈扁平的橢球形，主要由 _ 、 _ 、 _、 _ 四部 分組成，光和色素主要分布在 _ ，酶主要分布在 _ 。 2光合作用過程 (1) 光反應(yīng)階段： 部位： _ 條件：光、色素、酶

3、； 過程：水的光解：2H2O4 + _ (為暗反應(yīng)供H) ATP 的形成：ADP+Pi4能量-ATP為暗反應(yīng)供能) 能量變化：_ 能- _ 能 (2) 暗反應(yīng)階段： 部位： _ 條件：多種_ 過程：CQ的 _ : CQ+ _ 2 _ 精品教學(xué)教案 C 3 的 _ : 2G + _ (H做還原劑，消耗 _ )精品教學(xué)教案 高頻考點(diǎn)突破 1光合作用的過程 根據(jù)是否需要光能，可將其分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段。 IIZ) j _ _ -v - 總反應(yīng)式： GCO.+llH QH+O+61 實(shí)質(zhì)：把無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物，把光能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中的化學(xué)能 光合作用中光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較 比較項(xiàng)目 光反應(yīng) 暗反應(yīng)

4、 反應(yīng)場(chǎng)所 葉綠體基粒 葉綠體基質(zhì) 反應(yīng)條件 光、色素、酶 酶,不需光 物質(zhì)變化 H - H + Q ATP Pi - ATP CO+ NADPHATP - (CHO)+ ADP Pi + NADF+ H2O 能量變化：ATP中活躍的化學(xué)能 3影響光合作用的因素 (1) 光合速率或光合速度：是衡量光合作用強(qiáng)弱的指標(biāo)。其的大小可用單位時(shí) 間、單位葉面積所吸收的 _ 量或釋放的 _ 量表示,亦可用單位時(shí)間、單 位葉面積所積累的干物質(zhì)量表示。 (2) 內(nèi)部因素：植物種類，葉齡，同種植物不同部位葉片 外部因素: _ 參考答案： 1 外膜內(nèi)膜基質(zhì) 2 (1)類囊體薄膜 (2)葉綠體基質(zhì) 穩(wěn)定化學(xué)能 3

5、CO2 O 2 基粒類囊體薄膜上 O2 固定 溫度、光、 光能 C 5 C CQ濃類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì) 活躍化學(xué)能 3 還原 CH 2O C 5 ATP 必需礦質(zhì)元素，水 葉綠侔中| C 舟加H譽(yù)卡匕 C；H2O)箸 / 精品教學(xué)教案 能量變化 光能 電能 活躍化學(xué)能穩(wěn)定化學(xué) 精品教學(xué)教案 電能活躍化學(xué) 能 匕匕 厶冃 聯(lián)系 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供 ATP和H，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提 供合成ATP的原料ADR和Pi 【典型例題】 例1. （2011年浙江卷）下列有關(guān)葉綠體及光合作用的敘述，正確的是 A. 破壞葉綠體外膜后，Q不能產(chǎn)生 B. 植物生長過程中，葉綠體內(nèi)各種色素的比例保持不變 C. 與夏季相

6、比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時(shí)間縮短 D. 離體的葉綠體基質(zhì)中添加 ATR NADP和CO后，可完成暗反應(yīng) 答案：選D。解析：光合作用過程中，氧氣是葉綠體的類囊體上產(chǎn)生的， 故破壞葉綠體的外膜內(nèi)，氧氣仍可繼續(xù)產(chǎn)生， A錯(cuò)誤；植物生長過程中，葉綠 體內(nèi)各種色素的比例是會(huì)發(fā)生變化的， B錯(cuò)誤；植物在冬季光合速率低的主要 原因是濕度低，C錯(cuò)誤；適宜條件下，只要保證光合作用所需的原料和酶，也 可完成碳反應(yīng)，D正確。 例2（ 10海南卷）光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì)是 A. H和 H2O B . H和 ATP C. ATP和 CO2 D . H2O和 CO2 答案：B。解析：本試題考查光反應(yīng)的相

7、關(guān)知識(shí)，光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系。 2影響光合作用的因素及在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 （1）光對(duì)光合作用的影響 光的波長：葉綠體中色素的吸收光波主要在紅光和藍(lán)紫 光。 光照強(qiáng)度：植物的光合作用強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)隨著光照 強(qiáng)度的增加而增加，但光照強(qiáng)度達(dá)到一定時(shí)，光合作用的 二從秋 強(qiáng)度不再隨著光照強(qiáng)度的增加而增加 光照時(shí)間：光照時(shí)間長，光合作用時(shí)間長，有利于植物的生長發(fā)育。 （2）溫度 溫度低，光和速率低。隨著溫度升高，光合速率加快, 溫度過 高時(shí)會(huì)影響酶的活性，光和速率降低。生產(chǎn)上白天升溫, 增強(qiáng)光合 作用，晚上降低室溫，抑制呼吸作用， 晝夜溫差有利于有機(jī)物積累 (3) CO濃度 在一定范圍內(nèi)，植物光合作用強(qiáng)度

8、隨著 CO濃度的增加而增加， 但達(dá)到一 定濃度后，光最適溫唐 蠱度 精品教學(xué)教案 合作用強(qiáng)度不再增加。生產(chǎn)上使田間通風(fēng)良好，供應(yīng)充足的 CO （4） 水分 當(dāng)植物葉片缺水時(shí)，氣孔會(huì)關(guān)閉，減少水分的散失，同時(shí)影響 CO 進(jìn)入葉內(nèi)，暗反應(yīng)受阻，光合作用下降。生產(chǎn)上應(yīng)適時(shí)灌溉，保證植物生長所需 要的水分。 （5） 礦質(zhì)元素 N、 P: ATP的成分 K :糖類的合成和運(yùn)輸 Mg:葉綠素的成分 （6）影響光合作用的某個(gè)條件在短時(shí)間內(nèi)對(duì)葉綠體中某些化合物含量的影響 變化 含量 光 照 二氧化碳 較強(qiáng)-弱（黑 暗） 弱-較強(qiáng) 較咼低 低較咼 ATP、H 減少 增加 增加 減少 C3 增加 減少 減少 增加

9、 C5 減少 增加 增加 減少 (CH2O) 減少 增加 減少 增加 【典型例題】 例3番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時(shí)間后， 與對(duì)照組相比，其葉片光合作 用強(qiáng)度下降，原因是（B） A. 光反應(yīng)強(qiáng)度升高，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低 B. 光反應(yīng)強(qiáng)度降低，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低升高 C. 反應(yīng)強(qiáng)度不變，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低降低 D. 反應(yīng)強(qiáng)度降低，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低不變 【解析】考查光合作用。Mg是葉綠素的成分，而葉綠素存在葉綠體的類囊體 薄膜上，光反應(yīng)也在類囊體薄膜上進(jìn)行，因此在缺 Mg的培養(yǎng)液中培養(yǎng)光反應(yīng)受 影響，暗反應(yīng)需要光反應(yīng)為其提供還原劑和能源物質(zhì)， 因此光反應(yīng)強(qiáng)度降低，暗 反應(yīng)強(qiáng)度也降低。 例4:下圖是夏季晴朗

10、的白天，某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度的曲線圖。分析 （1）為什么710時(shí)的光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)？（ 710時(shí)的光照不斷增強(qiáng), 所以光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。） （2）為什么12時(shí)左右的光合作用強(qiáng)度明顯減弱？ （ 12時(shí)左右的溫度很高，蒸 精品教學(xué)教案 騰作用很強(qiáng)，氣孔關(guān)閉，二氧化碳供應(yīng)減少，所以光合作用強(qiáng)度明顯減弱。 ） 為什么1417時(shí)的光合作用強(qiáng)度不斷下降？ （ 1417時(shí)的光照不斷減弱, 所以光合作用強(qiáng)度不斷減弱。） 3 光合作用和呼吸作用的區(qū)別和聯(lián)系 光合作用 呼吸作用 區(qū) 別 細(xì)胞類型 綠色植物細(xì)胞 植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞 與光關(guān)系 只在光照下發(fā)生 有光無光都發(fā)生 場(chǎng)所 葉綠體 線粒體和細(xì)胞

11、質(zhì)基質(zhì) 物質(zhì)轉(zhuǎn)變 合成有機(jī)物 分解有機(jī)物 能量轉(zhuǎn)換 儲(chǔ)能過程 主要為放能過程 聯(lián) 光合放氧為呼吸使用；呼吸釋放CO2被光合同化；呼吸 作用分解的有機(jī)物正是光合作用所制造的 系 中間產(chǎn)物（三碳化合物）可交替使用；共用 ATP 一般以光合速率和呼吸速率（即單位時(shí)間單位葉面積吸收和放出 CO的量或 放出和吸收Q的量）來表示植物光合作用和呼吸作用的強(qiáng)度，并以此間接表示 植物合成和分解有機(jī)物的量的多少。 （1） 在黑暗條件下植物不進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行呼吸作用，因此此時(shí)測(cè)得的 氧氣吸收量（即空氣中Q2的減少量）或二氧化碳釋放量（即空氣中的CQ增加量） 直接反映呼吸速率。 （2）在光照條件下， 植物同時(shí)進(jìn)行

12、光合作用和呼吸作用， 此時(shí)測(cè)得的空氣中 氧氣的增加 量（或二氧化碳減少量）比植物實(shí)際光合作用所產(chǎn)生的 Q量（或消 耗的CQ量要）少，因?yàn)橹参镌诠夂献饔玫耐瑫r(shí)也在通過呼吸作用消耗氧氣、放 出二氧化碳。因此此時(shí)測(cè)得的值并不能反映植物的實(shí)際光合速率，而反映出表觀 光合速率或稱凈光合速率。 光合作用實(shí)際產(chǎn)氧量二實(shí)測(cè)的氧氣釋放量+呼吸作用耗氧量 光合作用實(shí)際二氧化碳消耗量二實(shí)測(cè)的二氧化碳消耗量+呼吸作用二氧 化碳釋放量 光合作用葡萄糖凈生產(chǎn)量二光合作用實(shí)際葡萄糖生產(chǎn)量一呼吸作用葡萄 糖消耗量精品教學(xué)教案 總光合作用=凈光合作用+呼吸作用； （光合作用）制造的有機(jī)物=合成的有機(jī)物=積累的有機(jī)物干物質(zhì)量+消

13、耗的 有機(jī)物（呼吸作用）； 葉綠體固定的C02光合作用所需要的C02從外界吸收的C02呼吸釋放的 C02 【典型例題】 例5（ 10天津卷）在葉肉細(xì)胞中，C02的固定和產(chǎn)生場(chǎng)所分別是 葉綠體基質(zhì) 類囊體薄膜 線粒體基質(zhì) 線粒體內(nèi)膜 A. B. C. D. 答案A。思路分析：綠葉通過氣孔從外界吸收進(jìn)來的二氧化碳，必須首先 與植物體內(nèi)的C5 （種五碳化合物）結(jié)合，形成 C3 （種三碳化合物），這個(gè) 過程稱為C02的固定，C02的固定屬于光合作用暗反應(yīng)， 暗反應(yīng)階段發(fā)生在葉 綠體基質(zhì)中。 有氧呼吸過程分三個(gè)階段，第二階段：丙酮酸進(jìn)入線粒體的基質(zhì) 中，丙酮酸被氧化分解成二氧化碳；所以在葉肉細(xì)胞中， C

14、02的產(chǎn)生場(chǎng)所是線 粒體基質(zhì)。 例6如圖為原來置于黑暗環(huán)境中的綠色植物曝于光下后，根據(jù)其吸收 C02量制 成的曲線。下列敘述正確的是（ ） A 曲線AB段表示綠色植物沒有進(jìn)行光合作用 B 曲線BC段表示綠色植物僅進(jìn)行光合作用 C. 在B點(diǎn)顯示綠色植物光合作用和呼吸作用的速率相等 D. 整段曲線表明，隨光照強(qiáng)度的遞增，光合作用增強(qiáng)，呼 吸作用減弱 隨堂檢測(cè) 1下列關(guān)于葉綠體的描述，錯(cuò)誤的是 A .基粒由類囊體堆疊而成 B.葉綠體被膜由雙層膜組成 C.暗反應(yīng)發(fā)生在類囊體膜上 D.類囊體膜上具有葉綠素和酶 2. 下列關(guān)于光合作用和呼吸作用的敘述，正確的是 A. 光合作用和呼吸作用總是同時(shí)進(jìn)行 B.

15、光合作用形成的糖類能在呼吸作用中被利用 C. 光合作用產(chǎn)生的ATP主要用于呼吸作用 D. 光合作用與呼吸作用分別在葉肉細(xì)胞和根細(xì)胞中進(jìn)行 3. 溫室栽培可不受季節(jié)、地域限制，為植物提供最適宜的條件，利于提高作物 的品質(zhì)和產(chǎn)量。在封閉的溫室內(nèi)栽培農(nóng)作物，以下哪種措施不能提高作物的產(chǎn) 量（） A .增加室內(nèi)二氧化碳的濃度 B.增大室內(nèi)晝夜溫差 C.增加光照強(qiáng)度 D .采用綠色玻璃蓋頂 4. 圖2-7為光照強(qiáng)度與光合作用固定 C02的量（光合量）之間的關(guān)系，對(duì)這 一曲線的敘述，錯(cuò)誤的是（ ） A. 在A點(diǎn)時(shí)，光合量與呼吸量相等 B. 在過B點(diǎn)后，再提高光照強(qiáng)度，光合量不再提高精品教學(xué)教案 圖厶7 5

16、. 右上圖是夏季晴朗的白天，玉米和花生凈光合速率（時(shí)間單位、單位葉面積 吸收C2的量）的變化曲線，下列敘述錯(cuò)誤的是 A. 在9： 3011: 00之間，花生凈光合率下降的原因是暗反應(yīng)過程減緩 B. 在 11： C. 在 17： D. 在 18： 6在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在 C02濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到 C02濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中C3和C5化合物微摩爾濃度的變 化趨勢(shì)如下圖?；卮饐栴}： 圖中物質(zhì)A是 _ （C3化合物、C5化合物） 在CO2濃度為1%的環(huán)境中，物質(zhì)B的濃度比A的低，原因是 ;將CO2濃度從1%迅速降低到0.003%后，物質(zhì)B濃度升 高的原因是

17、 若使該植物繼續(xù)處于CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，暗反應(yīng)中 C3和C5化合物濃度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，物質(zhì)A的濃度將比B的 _ （低、高）。 CO2濃度為0.003%時(shí)，該植物光合速率最大時(shí)所需要的光照強(qiáng)度比 CO2濃 度為1%時(shí)的 _ （高、低），其原因 _ o 7回答下列I、U小題： I 試管苗的光合作用能力較弱，需要逐步適應(yīng)外界環(huán)境才能往大田移栽。研 究人員進(jìn)行了改變植物組織培養(yǎng)條件縮短試管苗適應(yīng)過程”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)在適宜 溫度下進(jìn)行，圖甲和圖乙表示其中的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 C. 在B點(diǎn)時(shí)，總的光合量為7mg/m h 在A點(diǎn)時(shí)，總的光合量為 -t -L 十 光照強(qiáng)度 0012： 30之間，00時(shí)，玉

18、米和花生的單位葉面積釋放 02速率相同 30時(shí)，玉米即能進(jìn)行光反應(yīng)，也能進(jìn)行暗反應(yīng)答案： B 萬勒克司十2萬勒克司 T L T T T 1- T I T 6 4 2 * X 1140 If 理 I* J4 IT It MW 精品教學(xué)教案 請(qǐng)回答： （1） 圖甲的實(shí)驗(yàn)是在大氣C02濃度下進(jìn)行的。據(jù)圖分析，試管苗在不加蔗糖 的培養(yǎng)中 _ 和 _ 更高。 （2） 圖乙是試管苗在密閉、無糖培養(yǎng)基條件下測(cè)得的 24h內(nèi)C02濃度變化曲 線。圖中b c段C02濃度升高緩慢是因?yàn)?_ , c d段C02濃 度急劇下降是因?yàn)樵嚬苊?_ 。 若d點(diǎn)時(shí)打開培養(yǎng)瓶塞，試管苗的光合速 率 _ o （3） 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果推知，采用無糖培養(yǎng)基、 _ 和 _ 可縮 短試管苗的