第二節(jié) 光合作用 教學(xué)設(shè)計(jì) 教案

1、   教學(xué)準(zhǔn)備 1.   教學(xué)目標(biāo) 1、說(shuō)出對(duì)光合作用的認(rèn)識(shí)過程。2、舉例說(shuō)出主要的光合色素。3、概述光合作用的過程。4、舉例說(shuō)出影響光合作用的環(huán)境因素。2.   教學(xué)重點(diǎn)/難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)：光合作用的發(fā)現(xiàn)及研究歷史過程中的各實(shí)驗(yàn)步驟、結(jié)論、優(yōu)缺點(diǎn)。教學(xué)難點(diǎn)：光合作用的發(fā)現(xiàn)過程中各實(shí)驗(yàn)如何巧妙地連接起來(lái)，如何過渡，如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考探究從而得出正確結(jié)論。3.   教學(xué)用具 教學(xué)課件4.   標(biāo)簽    教學(xué)過程 （一）、導(dǎo)入新課教師通過視頻展示一組預(yù)先攝制好的錄像，展示一學(xué)生

2、參觀現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)示范基地的大棚種植園的過程。以學(xué)生的角度 觀察大棚內(nèi)的溫度控制、人工補(bǔ)充光照、氣肥補(bǔ)充、空間合理利用等措施與光合作用的關(guān)系，并引導(dǎo)學(xué)生從不同角度，考察影響大棚種植的經(jīng)濟(jì)效益的因素。有些大棚用紅色或藍(lán)色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，在有的溫室內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍(lán)色光的燈管。（1）用這種方法有什么好處？不同顏色的光照對(duì)植物的光合作用會(huì)有影響嗎？（2）為什么不用綠色的塑料薄膜或補(bǔ)充綠色光源？學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生思考、討論。追根溯源，對(duì)絕大多數(shù)生物來(lái)說(shuō)，活細(xì)胞所需能量的最終源頭是來(lái)自太陽(yáng)的光能。太陽(yáng)的光能是通過什么途徑進(jìn)入生物體的？（二）、光合作用的認(rèn)識(shí)過程案例一：過去，人們一直以為，小小的種子之所

3、以能夠長(zhǎng)成參天大樹，完全依賴于土壤。事情果真是這樣？1648年，一位比利時(shí)的科學(xué)家范海爾蒙特對(duì)此產(chǎn)生了懷疑，于是他設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：他把一棵重2.5 kg的柳樹苗栽種到一個(gè)木桶里，木桶里盛有事先稱過重量的土壤。以后，他每天只用純凈的雨水澆灌樹苗。為防止灰塵落入，他還專門制作了桶蓋。五年以后，柳樹增重80多千克，而土壤卻只減少了0.1 kg，海爾蒙特為此提出了植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)料主要來(lái)自于水，而不是土壤這一觀點(diǎn)。范海爾蒙特的“柳樹實(shí)驗(yàn)”進(jìn)步之處在什么地方？不足之處又在什么地方？試用你已有的知識(shí)加以評(píng)價(jià)。進(jìn)步之處是以實(shí)驗(yàn)為證據(jù)推翻了人們傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)中“小小的種子之所以能夠長(zhǎng)成參天大樹，完全依靠于土壤”

4、的觀點(diǎn)；不足之處是當(dāng)時(shí)他卻沒有考慮到空氣在植物生長(zhǎng)（即光合作用）中的作用。那么是誰(shuí)首先想到植物的生長(zhǎng)與空氣的作用有關(guān)的呢？案例二：課件展示：（1）在光線充足的地方，我們將一支點(diǎn)燃的蠟燭和一只小白鼠分別放到兩個(gè)不同的密閉的玻璃罩里，看到蠟燭不久熄滅了，小白鼠也很快死去。（2）將點(diǎn)燃的蠟燭與綠色植物一起放在一個(gè)玻璃罩內(nèi)，置于充足光照條件下，蠟燭 不易熄滅。（3）將點(diǎn)燃的蠟燭與小白鼠一起放在一個(gè)玻璃罩內(nèi)，置于充足光照條 件下，小白鼠也不容易窒息而死。（1）根據(jù)書本提供的信息，你能否說(shuō)出這個(gè)實(shí)驗(yàn)最初是由誰(shuí)提出并完成的？這位科學(xué)家根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)提出了什么觀點(diǎn)？（2）假如用一不透光的紙盒將實(shí)驗(yàn)（2）與（3）

5、中的玻璃罩罩住，使它不接受光線，重復(fù)做（2）實(shí)驗(yàn)，會(huì)出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？這又說(shuō)明了什么？最初是由一位英國(guó)科學(xué)家普利斯特萊在1771年完成的。這位科學(xué)家認(rèn)為植物可以通過光合作用吸收CO2，產(chǎn)生O2。這位科學(xué)家認(rèn)為植物可以在光照條件下更新空氣的成分。我認(rèn)為學(xué)生乙的觀點(diǎn)并不正確。因?yàn)?，?jù)我了解，普利斯特萊所處的時(shí)代人們還不了解空氣的組成成分，直到1785年，人們才了解了光合作用過程中放出的氣體是O2，吸收的是CO2。因此,我贊同丙的觀點(diǎn)。假如用一不透光的紙盒將實(shí)驗(yàn)（2）（3）中的玻璃罩罩住，使它不接受光線，重復(fù)做（2）實(shí)驗(yàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)蠟燭不久熄滅了，小白鼠也很快死去。這可以說(shuō)明植物的光合作用需要光。（1）的

6、確，普利斯特萊根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，提出了“植物可以更新因蠟燭燃燒或小白鼠呼吸而變得渾濁的空氣的觀點(diǎn)”。（2）但是他沒有發(fā)現(xiàn)植物在更新空氣中的作用，而是將空氣的更新歸因于植物的生長(zhǎng)。（3）當(dāng)時(shí)有人重復(fù)普利斯特萊的實(shí)驗(yàn)，卻得到了完全相反的結(jié)論。認(rèn)為植物與動(dòng)物一樣能使空氣變得渾濁，這個(gè)結(jié)論在當(dāng)時(shí)引起了很多關(guān)注。（4）1779年，荷蘭醫(yī)生揚(yáng)英根豪斯（J.Ingenhousz）經(jīng)過500多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了普利斯特萊的實(shí)驗(yàn)只有在光照條件下才能成功，而且只有植物的綠色部分才能更新渾濁的空氣。案例三：我們能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)以證明植物的光合作用需要光照呢？及吸收CO2并產(chǎn)生O2呢？學(xué)生活動(dòng)：閱讀文本中關(guān)于揚(yáng)英根豪斯（J.

7、Ingenhousz）實(shí)驗(yàn)的介紹，以學(xué)習(xí)小組為單位，設(shè)計(jì)、修正實(shí)驗(yàn)，并討論其可行性，利用課后時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)（強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的因地取材）。設(shè)計(jì)一：證明植物的光合作用需要光照實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)已有知識(shí)可以得知植物光合作用可以產(chǎn)生淀粉，而我們可以利用碘液來(lái)鑒定淀粉。實(shí)驗(yàn)器材生長(zhǎng)良好的天竺葵植株，燒杯，碘液，酒精，剪刀，鑷子 。實(shí)驗(yàn)步驟（1）取同種兩株生長(zhǎng)狀況類似的天竺葵，分別標(biāo)記為A、B，均放在黑暗條件下12小時(shí)，進(jìn)行饑餓處理。（2）將經(jīng)過饑餓處理后的A株植株放在光照條件下處理34小時(shí)，而B株放在黑暗條件下處理相同時(shí)間，其他條件均相同。（3）分別取處理之后的A、B兩株植株大小基本相同的兩片葉子，用酒精加熱脫脂，滴

8、加碘液處理，觀察其顏色變化。實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)及分析（1）A、B兩株植株的葉片滴加碘液后均為藍(lán)色，則說(shuō)明植物光合作用并非一定需要光照。（2）A植株的葉片滴加碘液后為藍(lán)色，B植株的葉片滴加碘液后不顯藍(lán)色，則說(shuō)明植物光合作用需要光照。（3）A植株的葉片滴加碘液后不顯藍(lán)色，B植株的葉片滴加碘液后顯藍(lán)色，則說(shuō)明光照抑制植物光合作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為最后結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中需要注意什么事項(xiàng)？要注意實(shí)驗(yàn)之前的饑餓處理，處理時(shí)間要相對(duì)長(zhǎng)一些，以消耗掉其中原有的淀粉；注意實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的單因子變量控制。設(shè)計(jì)二：證明光合作用需要CO2學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)例：實(shí)驗(yàn)步驟（1）取兩株生長(zhǎng)狀況良好的普通天竺葵，放在黑暗條件下12小時(shí)，進(jìn)行饑餓

9、處理。（2）將經(jīng)過饑餓處理后的植株各取下一片葉片，酒精加熱脫脂，滴加碘液處理，觀察其顏色變化。（3）將上述兩株植株如右圖所示，放在光照條件下處理34小時(shí)，取處理之后的甲、乙植株各一片葉子，用酒精加熱脫脂，滴加碘液處理，觀察其顏色變化。實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)及分析（1）若甲裝置中天竺 葵的葉片滴加碘液后均呈現(xiàn)藍(lán)色，而乙裝置中的葉片不顯藍(lán)色，則說(shuō)明光合作用需要CO2。（2）若甲裝置中天竺葵的葉片滴加碘液后不現(xiàn)藍(lán)色，而乙裝置中的葉片顯藍(lán)色，則說(shuō)明CO2抑制光合作用。（3）若甲、乙裝置中的葉片均顯藍(lán)色，則說(shuō)明CO2不是光合作用所必需的。設(shè)計(jì)三：證明光合作用產(chǎn)生O2實(shí)驗(yàn)步驟（1）取一份生長(zhǎng)狀況良好的金魚藻，如右圖所示

10、放在充足光照、適宜溫度條件下（燒杯中加入一定的NaHCO3），處理34小時(shí)，并令之為實(shí)驗(yàn)組。（2）取相同的實(shí)驗(yàn)裝置，不放金魚藻，其他條件不變的情況下進(jìn)行相同處理，并令之為對(duì)照組。（3）收集兩個(gè)裝置中所產(chǎn)生的氣體，以帶火星的衛(wèi)生香放在試 管口，看其是否復(fù)燃。實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)及分析（1）若實(shí)驗(yàn)組 與對(duì)照組中衛(wèi)生香均復(fù)燃，則直接說(shuō)明兩支試管均產(chǎn)生了O2，間接說(shuō)明O2不是植物光合作用產(chǎn)生的。（2）若 實(shí)驗(yàn)組中衛(wèi)生香復(fù)燃，對(duì)照組衛(wèi)生香不復(fù)燃，則直接說(shuō)明實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)生了O2，對(duì)照組沒有產(chǎn)生O2，間接說(shuō)明植物光合作用產(chǎn)生O2。（3）若實(shí)驗(yàn)組中衛(wèi)生香不復(fù)燃，對(duì)照組衛(wèi)生香復(fù)燃，則直接說(shuō)明實(shí)驗(yàn)組消耗了O2，對(duì)照組沒有消耗O2

11、，間接說(shuō)明植物光合作用消耗O2。案例四：光合作用過程中，綠色植物吸收了光能，那么從能量轉(zhuǎn)化 與守恒角度來(lái)看，光能到哪里去了呢？轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)能。那么，你了解的光合作用合成的有機(jī)物有哪些呢？ 淀粉。那么你用什么方法可以證明你的推論？可以進(jìn)行這樣的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：（1）取一株生長(zhǎng)狀況良好的天竺葵，放在黑暗條件下12小時(shí)，進(jìn)行饑餓處理。（2）將經(jīng)過饑餓處理后的植株取下一片葉片，酒精加熱脫脂，滴加碘液處理，觀察其顏色變化。（3）將上述植株放在光照條件下處理34小時(shí)，取處理之后的植株的一片葉子，用酒精加熱脫脂，滴加碘液處理，觀察其顏色變化。師：為何要首先對(duì)經(jīng)過饑餓處理后的植株葉片進(jìn)行碘液處理，

12、觀察其顏色變化？可以鑒定其中的淀粉是否被完全消耗了。 還可以說(shuō)明在第三步中若滴加碘液后產(chǎn)生了藍(lán)色，則其藍(lán)色并非是由葉片中原有物質(zhì)產(chǎn)生的。我們來(lái)回顧一段關(guān)于對(duì)光合作用產(chǎn)物的探索的一段歷程：（1）光合作用歷史中的另一個(gè)里程碑就是1854年，一個(gè)德國(guó)醫(yī)生Robert Mayer宣布：植物把太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。因而，在20世紀(jì)的中葉，光合作用現(xiàn)象用這樣的式子表示：CO2+H2O+光 O2+有機(jī)物質(zhì)+化學(xué)能（2）1864年，德國(guó)植物學(xué)家薩克斯（J.von Sachs）（薩克斯還發(fā)現(xiàn)植物呼吸）證明了光合作用時(shí)有淀粉生成。薩克斯把一些綠葉放在黑暗的房間中一些時(shí)間，使其中的淀粉消失。然后，他使無(wú)淀

13、粉的葉子的一半照光，另一半用黑紙遮住，使其仍處于黑暗之中，若干時(shí)間之后，整片葉子用碘蒸氣處理。結(jié)果，由于形成了淀粉碘絡(luò)合物，葉子的照光部分呈黑紫色，而另一半則沒有顏色。（3）需要指出的是，在薩克斯的實(shí)驗(yàn)中，綠葉在光照條件下處理的時(shí)間不能過長(zhǎng)；因?yàn)橹参锶~片內(nèi)的維管系統(tǒng)會(huì)把光照部分產(chǎn)生的淀粉運(yùn)輸至黑暗部分的葉片，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不正確。案例五：在揚(yáng)英根豪斯的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)植物的光合作用是由綠葉來(lái)進(jìn)行的。那么我們能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)以證明光合作用需要葉綠體？教師引導(dǎo)：用多媒體展示一組關(guān)于銀邊天竺葵葉片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的信息。學(xué)生活動(dòng)：獨(dú)立設(shè)計(jì)其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)，小組交流、討論，分享設(shè)計(jì)方案。學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)例：實(shí)驗(yàn)步驟（1）取

14、一株生長(zhǎng)狀況良好的銀邊天竺葵，放在黑暗條件下12小時(shí)，進(jìn)行饑餓處理。（2）將經(jīng)過饑餓處理后的植株取下一片葉片，酒精加熱脫脂，滴加碘液處理，觀察其顏色變化。（3）將上述植株放在光照條件下處理34小時(shí)，取處理之后的植株的一片葉子，用酒精加熱脫脂，滴加碘液處理，觀察其顏色變化。實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)及分析（1）若銀邊天竺葵的銀邊部分與綠色部分滴加碘液后均現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明光合作用不一定需要葉綠體。（2）若銀邊天竺葵的銀邊部分滴加碘液后均現(xiàn)藍(lán)色，綠色部分滴加碘液后不現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明葉綠體抑制光合作用的進(jìn)行。（3）若銀邊天竺葵的銀邊部分滴加碘液后不現(xiàn)藍(lán)色，綠色部分滴加碘液后現(xiàn)藍(lán)色，則說(shuō)明光合作用需要葉綠體。光合作用中的原料是C

15、O2和H2O，那么光合作用產(chǎn)生的O2究竟是從何而來(lái)的呢？學(xué)生活動(dòng)：閱讀文本中“解開光合作用之謎”中魯賓、卡門與卡爾文研究的相關(guān)信息。課件展示：（1）放射性同位素可用于追蹤物質(zhì)的運(yùn)行與變化規(guī)律。用放射性同位素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不會(huì)發(fā)生改變。科學(xué)家通過追蹤放射性同位素標(biāo)記的化合物，可以弄清化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過程。這種技術(shù)稱為同位素示蹤技術(shù)。同位素示蹤技術(shù)是一種生物科學(xué)研究的技術(shù)手段。同位素示蹤技術(shù)與X光衍射技術(shù)是20世紀(jì)初期至70年代的生命科學(xué)研究較為成功的兩種技術(shù)手段。（2）普通的、無(wú)放射性的碳是12C。第一個(gè)用作示蹤者的同位素碳是11C，但是因?yàn)樗陌胨テ谥挥?0.5秒，因而，它的應(yīng)用成效有限

16、。（3）卡門(M.Kamen)和魯賓(Sam .Ruben)發(fā)現(xiàn)了壽命長(zhǎng)的14C(它的半衰期為5720年)，這就使示蹤碳從標(biāo)記物質(zhì)（如CO2或者重碳酸鹽）相繼進(jìn)入有機(jī)物質(zhì)成為可能。因此，同位素14C逐漸成為最重要的碳的示蹤者。（4）借助光合作用的光化學(xué)反應(yīng)中形成的還原劑(NADPH),CO2轉(zhuǎn)變成碳水化合物,這是光合作用中分析得最清楚的一個(gè)階段。取得這個(gè)成就，是因?yàn)閼?yīng)用了一種簡(jiǎn)便的示蹤劑放射性碳同位素14C。根據(jù)物理常識(shí),我們知道,這樣的示蹤者能用來(lái)追蹤各種元素在化學(xué)反應(yīng)中的途徑,其方法是觀察不同反應(yīng)中的中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物,它們特有的放射線的出現(xiàn)。把這種方法應(yīng)用于光合作用的研究是一個(gè)驚人的成就

17、。為此,在1961年把諾貝爾獎(jiǎng)授予了美國(guó)加利福尼亞州立大學(xué)伯克利分校的M.卡爾文。以獎(jiǎng)勵(lì)他與A.A.Benson、J.Basshan及其同事們，在這個(gè)領(lǐng)域取得的極其重大的進(jìn)展。從上面這些信息，你能否設(shè)計(jì)一種可以證明光合作用中釋放的O2分子究竟是從何而來(lái)的？學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生討論，小組合作提出設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)案例：（1）取生長(zhǎng)狀況良好的小球藻分成均等的兩份，分別標(biāo)記為A、B。（2）將A置于一盛有同位素18O標(biāo)記的H2 18O的試管中，同時(shí)在容器中充入未被同位素標(biāo)記的CO2，一段時(shí)間后，收集光合作用中所產(chǎn)生的O2，鑒定其放射性。（3）將B置于一盛有未被同位素標(biāo)記的H2O的試管中，同時(shí)在容器中充入被同位素

18、18O標(biāo)記的C18O2，一段時(shí)間后，收集光合作用中所產(chǎn)生的O2，鑒定其放射性。（4）對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。（1）魯賓與卡門兩位科學(xué)家進(jìn)行了同樣的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在類似于A組的實(shí)驗(yàn)中，所收集的O2全部都是具有放射性18O的18O2；而在類似于B組的實(shí)驗(yàn)中，所收集的O2全部是無(wú)放射性的O2。間接說(shuō)明了光發(fā)合作用所產(chǎn)生O2都來(lái)自于參加光合作用的水。（2）美國(guó)科學(xué)家M.卡爾文利用小球藻作為實(shí)驗(yàn)材料，用14C標(biāo)記的14CO2進(jìn)行光合作用，然后追蹤其放射性。最終探明CO2的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的碳途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)。（三）、光合色素與光能的捕獲綠色植物的光合作用是在葉綠體中進(jìn)行，葉綠體中的色素具有

19、吸收光能的作用。那么，葉綠體中究竟有幾種色素？怎么才能把它們提取和分離出來(lái)呢？下面我們通過實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明。1、實(shí)驗(yàn)原理（1）.葉綠體中的色素能溶解在丙酮（有機(jī)溶劑，酒精、汽油、苯、石油醚等）中，所以用丙酮可提取葉綠體中色素。（2）.色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子隨層析液在濾紙條上的擴(kuò)散得快，溶解度低的色素分子隨層析液在濾紙條上的擴(kuò)散得慢，因而可用層析液將不同的色素分離。2、實(shí)驗(yàn)步驟3. 光合色素與光能的捕獲（1）太陽(yáng)光到達(dá)地面時(shí)為混合可見光（看起來(lái)是白色的），通過三棱鏡時(shí)就會(huì)分成紅、橙、黃、綠、藍(lán)、青、紫7色連續(xù)光譜，波長(zhǎng)在380760nm之間（2）植物的葉綠素分子等吸收光的能力很強(qiáng)

20、，除了部分橙光、黃光和大部分綠光被反射外，其他波長(zhǎng)的光基本上都能被葉綠素分子等所吸收，因而植物的葉片多呈現(xiàn)綠色。（3）光合色素成分色素顏色 葉綠素a（藍(lán)綠色）、葉綠素b（黃綠色）、胡蘿卜素（橙黃色）和葉黃素（黃色）?；瘜W(xué)式葉綠素a：C55H72O5N4Mg，葉綠素b：C55H70O6N4Mg。Mg是構(gòu)成葉綠素分子必需的元素。胡蘿卜素：C40H56，葉黃素：C40H56O2。實(shí)驗(yàn)注意：1.選材時(shí)應(yīng)注意選擇鮮嫩、色濃綠、無(wú)漿汁的葉片。如菠菜葉、棉花葉、洋槐葉等。2.畫濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)以細(xì)、齊、直為標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)畫線時(shí)必須等上次畫線干燥后再進(jìn)行，重復(fù)2-3次。3.層析時(shí)不要讓濾液細(xì)線觸及層析液。實(shí)驗(yàn)表明：葉

21、綠素a和b在藍(lán)光和紅光部分都有很高的吸收峰，葉綠體中的胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。（四）、光合作用1、光合作用場(chǎng)所-葉綠體通過展示葉肉細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)、葉綠體亞顯微立體結(jié)構(gòu)、光反應(yīng)和暗反應(yīng)循環(huán)動(dòng)畫等情景，把學(xué)生帶入真實(shí)場(chǎng)景，使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣高漲，并產(chǎn)生探究欲望。2、光合作用的過程（1）光反應(yīng)學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生閱讀“光合作用圖解”的圖群，同時(shí)，注意觀察多媒體信息。光反應(yīng)的場(chǎng)所在葉綠體的什么部位？為什么？在葉綠體的類囊體（囊狀結(jié)構(gòu)）膜上進(jìn)行。因?yàn)樵谌~綠體的類囊體（囊狀結(jié)構(gòu)）膜上有色素分子，還有與光反應(yīng)有關(guān)的酶也分布在葉綠體的類囊體（囊狀結(jié)構(gòu)）膜上。光反應(yīng)需要怎樣的條件？為什么？學(xué)生觀察、小組討論、代表回

22、答：（1）光反應(yīng)需要光照、適宜的溫度、光反應(yīng)的酶、各種色素分子、ADP+Pi以及完整的葉綠體的類囊體（囊狀 結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)。（2）光照可以為光合作用提供能量來(lái)源；適宜的溫度可以為光合作用的酶提供適宜的溫度（需要說(shuō)明的是：光反應(yīng)的酶受溫度的影響較暗反應(yīng)的小）；光反應(yīng)的酶可以催化光反應(yīng)的各種酶促反應(yīng)；各種色素分子可以吸收、傳遞或利用光能；ADP+Pi可以為合成ATP提供原料，而ATP可為光合作用提供能量；完整的葉綠體的類囊體（囊狀結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)是植物正常進(jìn)行光合作用光反應(yīng)的前提條件。光反應(yīng)需要的原料有哪些？H2O、ADP、Pi等。從物質(zhì)和能量角度分析光反應(yīng)的過程是怎樣進(jìn)行的？ 從能量角度來(lái)看，光

23、反應(yīng)是將光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能的 過程。（1）從物質(zhì)角度來(lái)看，光反應(yīng)可以分為光能的吸收與利用、ATP的合成與水的光解；（2）光能的吸收與利用是指色素分子在光下吸收并利用光能；（3）ATP的合成是指在葉綠體的類囊體（囊狀結(jié)構(gòu)）膜上，利用色素分子吸收的光能，在相關(guān)酶的作用下，將ADP、Pi合成為ATP的過程，這樣，光能就暫時(shí)儲(chǔ)存于ATP中，形成ATP中活躍的化學(xué)能，反應(yīng)式為：ADP+Pi+能量 ATP。（4）水的光解是指在葉綠體的類囊體（囊狀結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)中，在光反應(yīng)的酶作用下，將水分解形成還原態(tài)氫H并釋放O2的過程。反應(yīng)式為：H2O2H+分 12O2。光反應(yīng)的產(chǎn)物有哪些？產(chǎn)物的去向如何？光反

24、應(yīng)的產(chǎn)物有ATP、H以及O2；ATP、H將進(jìn)入葉綠體基質(zhì)參與暗反應(yīng)；而O2則進(jìn)入線粒體參與 細(xì)胞呼吸，或以氣體形式從植物表皮的氣孔釋放進(jìn)入大氣。師生共同總結(jié)：（1）光反應(yīng)的光能的吸收與轉(zhuǎn)換（光合磷酸化）過程，葉綠素分子和類胡蘿卜素分子在光下吸收太陽(yáng)光，捕獲光能，然后將光能交給某些特殊狀態(tài)的葉綠素a分子，并將光能轉(zhuǎn)化成為電能，最終將光能暫時(shí)儲(chǔ)存于ATP中，形成ATP中活躍的化學(xué)能。ATP將參與暗反應(yīng)過程。（2）植物代謝產(chǎn)生或從植物的根系吸收來(lái)的水，在葉肉細(xì)胞的葉綠體的類囊體（囊狀結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)上被分解成為O2和還原態(tài)的H。（3）水的光解產(chǎn)生的氧以氣體形式從植物表皮的氣孔釋放進(jìn)入大氣，或O2則進(jìn)入線粒

25、體參與細(xì)胞呼吸，具有還原能力的H則繼續(xù)參加下一步反應(yīng)。（4）該過程的主要特點(diǎn)：該過程需要光提供能量；該過程發(fā)生于葉綠體的基粒片層結(jié)構(gòu)的薄膜上；該過程需光反應(yīng)階段酶的參與，同時(shí)也離不開葉綠體中的各種色素；而葉綠體的特殊結(jié)構(gòu)能幫助光反應(yīng)的進(jìn)行；其中將涉及一些光能轉(zhuǎn)化為電能、電能再轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的問題。你能否根據(jù)光合作用光反應(yīng)的相關(guān)信息的提示，結(jié)合文本中“光合作用圖解”的圖群、光合作用過程的暗反應(yīng)過程的多媒體信息，描述光合作用的暗反應(yīng)特征？（2）暗反應(yīng)學(xué)生觀察、小組討論后回答：1.暗反應(yīng)的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)；2.暗反應(yīng)的條件是適宜的溫度、多種暗反應(yīng)的酶、葉綠體基質(zhì)中的一種五碳化合物（C5）以及光反應(yīng)產(chǎn)生

26、的ATP、H；3.暗反應(yīng)需要的原料有CO2以及光反應(yīng)產(chǎn)生 的ATP、H；暗反應(yīng)的過程：從能量轉(zhuǎn)換角度來(lái)看，是將ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能的過程；從物質(zhì)轉(zhuǎn)變角度來(lái)看，包括CO2的固定、C3的還原以及C5的再生過程，即卡爾文循環(huán)。（1）關(guān)于CO2的固定：這是 碳同化的第一步，從葉片的表皮氣孔吸收的CO2被C5固定；C5為一種五碳糖，即核酮糖二磷酸，有人稱之為RUBP；一分子CO2為一分子C5所固定，形成兩分子三碳化合物；反應(yīng)式可以簡(jiǎn)單表示為：CO2+ C5 2C3。（2）關(guān)于C3的還原：首先在 暗反應(yīng)的酶的作用下，三碳化合物被ATP磷酸化，被還原態(tài)H所還原，形成糖類等有機(jī)

27、物；因?yàn)橐环N化學(xué)物質(zhì)被還原的過程，就意味著能量積聚于這種化學(xué)物質(zhì)中的過程,因而,光反應(yīng)階段所形成的ATP中活躍的化學(xué)能，就儲(chǔ)存到了糖類等有機(jī)物中，從而形成有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。（3）關(guān)于C5的再生：一部分被還原的三碳化合物，并不參與形成糖類有機(jī)化合物，而是在酶的作用下，經(jīng)過一系列復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)，重新生成五碳化合物（RUBP）,從而再次參與卡爾文循環(huán)。（4）暗反應(yīng)的C3的還原與C5的再生可以總體表示為：2C3+H CH2O+C5。4.暗反應(yīng)的產(chǎn)物有糖類等有機(jī)物、ADP+Pi等；其中，淀粉等光合作用產(chǎn)物可以儲(chǔ)存在葉綠體基質(zhì)，也可以轉(zhuǎn)化為蔗糖等形式進(jìn)行運(yùn)輸；而ADP+Pi則重新回到葉綠體的類囊體

28、（囊狀結(jié)構(gòu)）膜上參與光反應(yīng)。從能量轉(zhuǎn)化角度來(lái)看，光合作用的暗反應(yīng)是將ATP和還原態(tài)H中活躍的化學(xué)能，轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)存于糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能的過程,從而起到在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)供給生物活動(dòng)需要的作用；從物質(zhì)生產(chǎn)的角度來(lái)看，占植物體干重90%以上的有機(jī)物質(zhì)，基本上都是通過光合作用暗反應(yīng)形成的；暗反應(yīng)（碳同化）是在葉綠體的間質(zhì)中進(jìn)行的，由許多酶催化的生物化學(xué)反應(yīng)；高等植物碳同化的途徑有三條：卡爾文循環(huán)、C4途徑和景天科酸代謝途徑，其中，最主要，也是我們主要學(xué)習(xí)的是卡爾文循環(huán)。卡爾文循環(huán)是美國(guó)生物學(xué)家卡爾文（M.Calvin）等利用放射性同位素和紙譜色層的方法，經(jīng)過10年的研究，在20世紀(jì)50年代提出的二氧化碳同化循環(huán)途徑；卡爾文循環(huán)實(shí)質(zhì)上是CO2的固定與還原的過程。我們是否可以對(duì)光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)進(jìn)行比較呢？二者之間具有怎樣的區(qū)別？具有