《光合作用》名師精選教案(2)

1、名校名 推薦光合作用教學目標1. 知識方面（ 1）通過觀察C3 植物和C4 植物葉片的永久橫切片，使學生識記C3 植物和C4 植物在葉片結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，并以此了解C4 植物光合作用的特點（識記）。（ 2） C4 植物固定二氧化碳的能力明顯提高的原因（知道）。2態(tài)度觀念方面通過對 C3 植物暗反應發(fā)現(xiàn)過程的介紹，使學生了解一種科學研究方法放射性同位素標記法，以此培養(yǎng)學生對科學的熱愛和對科學研究的興趣。3能力方面通過本節(jié)課的教學，培養(yǎng)學生的實驗觀察能力、對生命現(xiàn)象及背景材料的分析歸納能力和獲取知識的能力。重點、難點分析重點： C3 植物和 C4 植物在葉片結(jié)構(gòu)上的區(qū)別及C3 植物光合作用的特點。難點

2、： C4 植物光合作用的特點。教學模式實驗觀察材料分析概括歸納。教學手段實驗觀察、材料分析和多媒體課件輔助教學。課時安排一課時設(shè)計思路提供原始材料，使學生了解美國化學家卡爾文對C3 植物的暗反應的研究成果，引出C3 植物的發(fā)現(xiàn)過程。通過用顯微鏡觀察C3 植物和 C4 植物葉片結(jié)構(gòu)，了解C3 植物和 C4 植物的葉片結(jié)構(gòu)的不同從而進行C3 途徑和 C4 途徑的教學。教學過程一、引言光合作用是在葉綠體內(nèi)進行的一個復雜的能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)變化過程，是地球上最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。由于光合作用如此重要，它很早就吸引了許多科學家的興趣。一個世紀以來，為了探尋光合作用的具體化學反應過程，科學家進行了大量的

3、研究，誕生出眾多的科學巨人，如在必修教材中涉及到的海爾豪特、普利斯特利、薩克斯、恩吉爾曼、魯賓和卡門等，其中美國化學家卡爾文因揭示了植物光合作用暗反應的機理而獲得了 1961 年的諾貝爾化學獎。二、新課- 1 -名校名 推薦【教師活動】提供材料：卡爾文與地球上最重要的化學反應?？栁模?Me1vin Ca1vin 1911 1997）生于美國明尼蘇達州，1931年獲得密歐根采礦技術(shù)學院的化學學士學位， 1935 年獲明尼蘇達州大學的博士學位，1944年到 1945 年在曼哈頓計劃中從事鈾的研究。1940 年，魯賓（ S.Ruben）和卡門（ M.Kanmen）發(fā)現(xiàn)了碳的長壽命同位素14C，使卡

4、爾文有了一種理想的工具來追蹤二氧化碳是如何在暗反應中一步步變成碳水化合物的。在卡爾文的研究過程中， 14C 成了主要工具，發(fā)揮了特別重要的作用?？栁脑谝粋€裝置中放入進行光合作用的小球藻懸浮液，注入普通的二氧化碳，然后按照預先設(shè)定的時間長度向裝置中注入14C 標記的二氧化碳，在每個時間長度結(jié)束時，殺死小球藻，使酶反應終止，提取產(chǎn)物進行分析。他通過色譜分析法發(fā)現(xiàn)當把光照時間縮短為幾分之一秒時，磷酸甘油酸（C3）占全部放射性的90，這就證明了磷酸甘油酸（C3）是光合作用中由二氧化碳轉(zhuǎn)化的第一個產(chǎn)物。在5 秒鐘的光合作用后，卡爾文找到了含有放射性的C3、 C5 和 C6。在實驗中，卡爾文發(fā)現(xiàn)在光照下

5、C3 和 C5 很快達到飽和并保持穩(wěn)定。但當把燈關(guān)掉后，C3 的濃度急速升高，同時C5 的濃度急速降低。如果在光照下突然中斷二氧化碳的供應，則C5 就積累起來， C3 就消失?！緦W生活動】分析材料，結(jié)合所學內(nèi)容回答問題：1在文中，卡爾文運用了哪些研究方法？（放射性同位素標記法、色譜分析法）2被標記的碳元素首先出現(xiàn)在哪一種化合物中？（磷酸甘油酸C3 ）3文中的最后一段說明了什么問題？（C5 是二氧化碳的受體，C3 是二氧化碳固定后的產(chǎn)物）【教師活動】復習總結(jié)C 植物暗反應特點。介紹C 植物的發(fā)現(xiàn)過程。34澳大利亞科學家M.D.Hatch 和 C.R.Slack在研究玉米、甘蔗等原產(chǎn)熱帶地區(qū)的綠色

6、植物發(fā)現(xiàn)，當向這些綠色植物提供14C 時，光合作用開始后的1 秒內(nèi)， 90 以上的14C 出現(xiàn)在含有四個碳原子的有機酸（ C ）中。隨著光合作用的進行，1414C 中的 C 逐漸減少，而C 中的 C 逐漸增多。443【學生活動】分析上述材料。結(jié)論：說明在這類綠色植物的光合作用中，CO2中的 C 原子首先轉(zhuǎn)移到C4 中，然后才轉(zhuǎn)移到 C3中?！窘處熁顒印拷榻BC 和 C 的概念和常見的種類。34【學生活動】用顯微鏡觀察菠菜葉和玉米葉的永久橫切片。課堂討論： C 植物和 C 植物的葉片結(jié)構(gòu)有哪些不同？34【師生互動】結(jié)合教材圖2-3 和圖 2-4 及多媒體課件分析 C 和 C 植物葉片結(jié)構(gòu)的區(qū)別并將

7、觀34察結(jié)果記錄于下表。植物種類維管束鞘細胞葉肉細胞- 2 -名校名 推薦細胞大小是否含有葉綠體排列是否含有葉綠體菠菜葉橫切（C3）玉米葉橫切（C4）（詳細內(nèi)容見板書設(shè)計）【教師補充說明】 通過研究發(fā)現(xiàn)， C3 植物的維管束鞘細胞含有沒有基粒的葉綠體， 這種葉綠體不僅數(shù)量多，而且體積大。 C3 植物和 C4 植物之所以具有不同的固定 CO2 的途徑與二者的結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系?！緦W生活動】 以學習研究小組為單位分析選修教材圖 2-5C 4 植物光合作用特點示意圖和必修教材圖 3-8 并填寫下表：CO2 固定后 CO2 固定后 CO2 還原的ATP和暗 反 應 的NADPH的作植物種類 CO的受體2的

8、產(chǎn)物的場所場所用對象途徑C3 植物C4 植物【師生互動】結(jié)上表，得出結(jié)論：224的場所是葉肉細1 C4 途徑的 CO的受體是磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）， CO與 PEP 結(jié)合生成C胞的葉綠體。422533途徑。2 C 形成后進入維管束鞘細胞釋放CO，CO與 C 結(jié)合生成 2C進行 C3C3 植物僅在葉肉細胞的葉綠體內(nèi)進行C4 途徑， C4 植物既在葉肉細胞的葉綠體內(nèi)進行C4 途徑又在維管束鞘細胞的葉綠體內(nèi)進行3途徑。C【教師總結(jié)】 C4 植物固定 CO2的 PEP羧化酶與 CO2的親和力比 C3 途徑中 C5 羧化酶與 CO2的親和力高 60 倍。因此， C4 植物能夠把大氣中含量很低的CO2 以 C4 的形式固定下來，并運輸?shù)骄S管束鞘細胞的葉綠體中供3C 途徑利用。因此，在熱帶的高溫地區(qū)及在夏季炎熱的中午，葉片氣4243植物更孔關(guān)閉， C 植物能夠利用葉片內(nèi)細胞間隙中含量很低的CO進行光合作用。C植物比 C適于生活在溫度較高的熱帶地區(qū)，C4 植物比 C3 植物在進化上更高等。要點提示1卡爾文的研究成果在教材中未涉及到，但是在1991 年全國高考和1996 年的上海高考題中引用了卡爾文的研究過程。在教學中應盡量給予學生科學研究的第一手資料，使學生在了解C4 植物的發(fā)現(xiàn)過程中不僅掌握科學研究的結(jié)果，還學習到了科學研究的方法和過程。2 C4 植物和 C3 植物的葉片結(jié)