光合作用

装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。
　　把此装置放在距光源分别为10cm、30cm、50cm的地方（用冰块控制各烧杯中的水温，用温度计监测水温）。
　　每个距离都每隔一定的时间计数排出的气泡数。
　　2、光质对光合作用(第2页)的影响。
　　取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯中（杯中已放入少量的碳酸氢钠以产生二氧化碳），使烧杯中水高于植物体2-3厘米。
把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。
　　把此装置放在距光源300cm地方（控制各烧杯中的水温一致），分别用红色、蓝色、黄色、绿色的透明玻璃纸把该装置包起来。
每种颜色的光质都每隔一定的时间计数排出的气泡数。
　　3、温度对光合作用(第2页)的影响。
　　取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯中（杯中已放入少量的碳酸氢钠以产生二氧化碳），使烧杯中水高于植物体2-3厘米。
把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。
　　把此装置放在距光源300cm地方，用冰块和热水控制各烧杯中的水温在室温、0摄氏度、50摄氏度。
　　每种温度都每隔一定的时间计数排出的气泡数。
　　4、二氧化碳浓度对光合作用(第2页)的影响。
　　取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯中，使烧杯中水高于植物体2-3厘米。
　　放在黑暗处一天，使黑藻或金鱼藻体内的机物消耗掉。
　　把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。
　　把此装置放在距光源300cm地方（控制各烧杯中的水温一致），各烧杯中放入碳酸氢钠量分别从0依次增加一些，并用玻璃棒搅拌一下。
　　每个烧杯都每隔一定的时间计数排出的气泡数。

 

探究观察气孔运动及估测气孔数量

【实验目的】学习观察气孔运动和估测气孔数量的技术和方法

【实验原理】

用透明直尺与显微镜测量气孔数量的方法：

　　1、微米是一毫米的一千分之一。用符号表示微米就是 。

　　2、可以通过将微观物体的大小与圆形视野的大小做比较而估计出微观物体的大小。要确定视野的大小,可以在载物台上放一把透明的直尺,用低倍物镜获得尺子上分格的清晰图像。小心移动尺子使它有刻度的一边通过视野的正中心，并数在你的视野中所看到的分格的数目。尺子上刻度将显示得相当宽,l 是从一个刻度的中心到另一个刻度的中心的距离。用 记录你的显微镜中低倍物镜的视野直径。

　3、计算高倍物镜的视野直径是多少毫米,使用下面的等式：

　　高倍物镜的放大倍数/低倍物镜的放大倍数=A

　　低倍物镜的视野直径/A=高倍物镜的视野直径

　　例如,如果你的低倍物镜的放大倍数是12X，而你的高倍物镜的放大倍数是48X,则A=4。若低倍物镜的视野直径是l.6mm,则高倍物境的视野直径是1.6mm/4,或0.4mm。

【实验材料和用具】

　　显微镜、透明直尺（最小刻度为1mm）、载玻片、盖玻片、镊子、解剖针、清水、滴管等；吸水纸、50%甘油、不同种的植物叶片等。

【实验步骤】

一、观察气孔的运动

　　实验前把植物放在光线充足及比较湿润的地方，以便使用时气孔更好地张开。撕下叶子的下表皮，放在载玻片上的清水中，展平后盖上盖玻片。然后在显微镜下观察正常状态的气孔。

　　找到清晰的开放着的气孔物像后，在盖玻片的一侧滴加2-3滴50%的甘油，同时在盖玻片的另一侧用吸水纸吸，同时在显微镜下观察。此时可以观察保卫细胞开始发生质壁分离现象，气孔也随之关闭了。

　　10-15分种后，由于甘油可透过保卫细胞的原生质层而进入液泡，从而导致保卫细胞发生质壁分离复原现象，这时会发现气孔又随之张开了。

　　在盖玻片的一侧滴加2-3滴清水，同时在盖玻片的另一侧用吸水纸吸，同时在显微镜下观察。此时可以观察到由于保卫细胞大量吸水而导致气孔张得更大了。

二、估测叶片气孔的数量

　　1、请用自己组的设计方案，或者用参考的设计方案来研究：

　　（1）同种植物单位面积叶片上、下表皮气孔数量有何差异？

　　（2）不同植物单位面积叶片上的气孔数量差异如何？

　　2、一些提示：

　　临时装片的制作方法要点：滴清水、撕叶片表皮（只要透明部分）、展平、盖盖玻片（注意防气泡）、观察（注意显微镜的正确使用）。

　　3、实验步骤

　　（1）拿起叶片,使下表面朝上,以一定角度撕取一部分下表皮。撕下的应是伸到叶片绿色部分以外的、窄而无色的边缘部分。

　　（2）把表皮放在载玻片上,用解剖刀切成小块,滴加一滴清水,盖上盖玻片,勿使表皮干燥。

　　（3）在低倍境下找到一些气孔。换到高倍镜下观察。

　　（4）在高倍镜下,数出下表皮5个不同区域中的气孔数目。计算每 叶表皮上的平均气孔数目(方法见前面的实验原理部分)。

　　（5）用同样的方法对同一叶片的上表皮上的气扎进行计数,尽可能现察多种类型的叶。比较每类叶的上、下表皮上的每 的气孔教目。

　　4、测量记录：

你所用的显微镜，其低倍物镜的视野直径及视野面积

视野直径

视野面积   

气孔数目个

你所用的显微镜，其高倍物镜的视野直径及视野面积

视野直径

视野面积        

气孔数目个

植物种类

上表皮

下表皮

                             

5、讨论：

（1）叶片上表皮不同区域每平方毫米的气孔数目有何不同？叶片下表皮不同区域的气孔数目有何不同？叶片上表皮与下表皮相比，气孔数目有何不同？在你得出结论前，必须做出什么假设？

（2）不同的植物叶片上表皮或下表皮气孔数目及分布有何差异？教学建议

教材分析
　　因为光合作用(第2页)在绿色植物的新陈代谢以及整个生态系统的物质循环和能量流动中，具有十分重要的意义，所以本节是本章的重点内容之一。教材这一节主要讲述了光合作用(第2页)的发现过程、叶绿体和其中的色素（并且安排了叶绿体中色素的提取和分离的学生实验）、光合作用(第2页)的过程、光合作用(第2页)的重要意义以及植物栽培与光能的合理利用。义务教育初中生物教材已经讲述了光合作用(第2页)的基础知识，安排了绿叶在光下制造淀粉的实验。本节在此基础上，更加深入地从产物和场所等方面讲述了光合作用(第2页)发现过程中的几个著名的实验；讲述叶绿体和其中的色素、让学生学会提取和分离叶绿体色素。
　　一、教材首先向学生展示了人类研究光合作用(第2页)这种地球上最重要的生理过程的艰苦历程，同时介绍了在研究光合作用(第2页)过程中的几个著名实验，如：1771年，英国科学家普利斯特利证明植物可以更新空气实验；1864年，德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用(第2页)中产生淀粉的实验；1880年，德国科学家恩吉尔曼证明叶绿体是进行光合作用(第2页)的场所，并从叶绿体放氧的实验；20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明光合作用(第2页)释放的氧气全部来自水的实验。介绍这些实验的目的是使学生懂得实验是探究生物科学的基本方法，从而培养学生实事求是的科学态度、不断探求新知识的创新精神。
　　二、叶绿体中的色素是本节的重点，实验是本节的难点。
　　学生必须在搞清楚叶绿体中色素的种类及其吸收光谱，基粒片层结构的垛叠形式、色素在片层上的分布、基粒和基质的关系基础上，才有可能深刻理解光合作用(第2页)的光反应和暗反应及其相互关系。
　　教材在介绍叶绿体中的色素时，设计了一个学生实验，即《叶绿体中色素的提取和分离》，使学生易于对叶绿体色素有一个感性认识。本实验可以在讲授完叶绿体色素后作为验证实验处理，也可用于叶绿体色素的探究实验；另外教材中叶绿体中各色素的吸收光谱也可作为课上学生讨论叶绿体色素生理作用的探究课题处理。
　　三、教材中光合作用(第2页)的过程是本节的重点内容，也是本节的难点。

1、其中光合作用(第2页)的总反应式，即

　　

　概括出了光合作用(第2页)的场所、条件、原料、产物及氧气的来源，但是，该反应式不足以表示光合作用(第2页)的具体过程。因此，教材以图解的形式简明扼要地介绍了光合作用(第2页)的两个重要过程，即光反应和暗反应。
　　2、光反应阶段
　　教材中光反应阶段可概括为光反应场所和光反应过程两个方面。
　　（1）光反应场所：叶绿体基粒片层结构的薄膜（类囊体）上进行。
　　（2）光反应过程：光反应的本质是由可见光引起的光化学反应，可分为两方面内容：
　　①水的光解反应：通过光合色素对光能的吸收、传递，在其中部分光能作用下把水分解为氢和氧，氧原子结合形成氧气释放出去，氢与NADP结合形成NADPH，用[H]表示，叫做还原性氢，作为还原剂参与暗反应。
　　②ATP的合成反应：另一部分光能由光合色素吸收、传递的光能转移给ADP，结合一个磷酸形成ATP，也就将光能转变成活跃的化学能储存在高能磷酸键上。
　　3、暗反应阶段
　　教材中暗反应阶段也可概括为暗反应场所和暗合应过程两个方面。
　　（1）暗反应场所：叶绿体基质中进行。
　　（2）暗反应过程：暗反应实际上是一个由多种酶的催化才能完成的酶促反应，光对暗反应没有影响。主要包括三个步骤：
　　①二氧化碳的固定：一个二氧化碳分子与一个五碳化合物分子结合形成两个三碳化合物分子，这个反应的作用在于使反应活性不高的二氧化碳分子活化。
　　②三碳化合物的还原：在有关酶的催化下，一些三碳化合物接受光反应产生的ATP分解时释放的能量并被光反应产生的[H]还原，经一系列复杂的变化，形成糖类，一部分氨基酸和脂肪也是由光合作用(第2页)直接产生的。
　　③五碳化合物的再生：另一些三碳化合物则经复杂的变化，又重新生成五碳化合物，从而使暗反应阶段的化学反应不断地进行下去。
　　4、教材中光合作用(第2页)的意义可从以下几个方面归纳：光合作用(第2页)是生物界有机物的来源； 光合作用(第2页)是生物生命活动所需要能量的来源；光合作用(第2页)可调节大气中氧气和二氧化碳的含量；光合作用(第2页)在生物的进化具有重要作用，即：使无氧呼吸进化为有氧呼吸成为可能，同时为水生生物进化到陆生生物创造了条件。
　　教材在最后总结道：“光合作用(第2页)是生物界最基本的能量和物质代谢”，充分概括光合作用(第2页)在生态系统中的地位。
　　5、植物栽培与光能的合理利用是教材的选学内容，其目的是使学生意识到科学、技术、社会（STS）的理念，这部分内容易于调动起学生的讨论热情。

教法建议
　　1、引言
　　因为与光合作用(第2页)相关的问题涉及面非常广泛，尤其是一些广为人们关注的话题，所以本节可引入的话题很多，如可从全世界面临的一些生态危机，如粮食、化石能源、环境污染等，或从花卉、农作物、果蔬的栽培方法或增产的措施；或从一些自然灾害，蝗灾、沙尘暴等入手；或动物、植物的同化作用区别等等方面切入光合作用(第2页)的。这样的引入方式，可有意识地培养学生的社会责任感，也可较好地体现科学、技术、社会的教育的精神。
　　2、光合作用(第2页)的发现
　　这部分的教学要特别重视，这不仅仅是进行科学史的教育，学生可从科学家二百多年的研究历程体会到科学发现的艰难；同时还能感受到科学研究方法的重要；实验设计的巧妙，如1880年德国科学家恩吉尔曼证明叶绿体是进行光合作用(第2页)的场所，并从叶绿体放氧的实验；以及新技术、新理论的发现和综合应用在科学发现中的重要作用，再一次体验科学、技术、社会的理念。例如，没有核科学的进展，就不会有放射性同位素示技术，也就不会有美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明光合作用(第2页)释放的氧气全部来自水的实验。
　　3、引导学生讨论叶绿体中的光合色素及其生理功能时，《实验八 叶绿体中色素的提取和分离》可以在讲授完光合色素后作为验证实验处理，也可用于光合色素的探究实验，这样做不但可使学生学会有关方法，激发学生学习生物学的兴趣，还可加深对这部分知识的认识，同时训练其实验探究能力；在引导学生讨论叶绿体中各色素的吸收光谱时，教材上的光合色素吸收光谱曲线可作为课本探究的素材，以训练学生分析曲线的能力。
　　4、光合作用(第2页)过程的的教学是本节的核心内容。教学时可从光合作用(第2页)的总反应式入手，或从与初中阶段的光合作用(第2页)总反应式的比较入手，可采用老师讲授，或学生讨论

《光合作用(第2页)》