光合作用

教学目标

一、知识方面
　　1、使学生了解光合作用的发现过程。
　　2、使学生了解叶绿体中色素的种类、颜色及其吸收的光谱；初步学习光合色素的提取方法及其在滤纸上的分布。
　　3、掌握光合作用的概念、实质、总反应式、光反应、暗反应的具体过程、光反应与暗反应的区别与联系及光合作用的意义。
　　4、应用所学的光合作用的知识，了解植物栽培与合理利用光能的关系。
二、能力方面
　　1、通过叶绿体色素的提取与分离实验，初步训练学生的实验室操作技能及相关仪器、药品的使用能力。
　　2、通过探讨光合作用的氧来源，初步训练学生的实验设计能力。
　　3、通过分析、讨论光合作用的光反应和暗反应具体过程，培养学生良好的思维品质。
三、情感、态度、价值观方面
　　1、通过学生对绿色植物的光合作用意义的理解，增强学生保护生态环境的意识。
　　2、通过学生讨论“如何利用光合作用的原理提高作物产量”这一问题，加强对科学、技术、社会（STS）的关注。

④很多植物的叶片到秋天会变红，很多植物的花在一天的不同时间中也会呈现不同的颜色，学生知道这是什么的原因吗？

　　本题涉及了植物细胞中色素及其比例变化的问题。一般来说，正常叶片的叶绿体中有两大类光合色素，其中叶绿素和类胡萝卜的分子比例为三比一，叶绿素a和叶绿素b也约三比一，叶黄素和胡萝卜的比为二比一。由于绿色的叶绿素比黄色的类胡萝卜素多，占优势，所以正常叶子总是呈现绿色。秋天、条件不正常或叶衰老时，由于叶绿素较易被破坏或先降解，数量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。

　　至于红叶，不是叶片中叶绿体的色素造成的，而是由细胞液泡中的花色素引起的。因秋天温度降低，植物体内积累较多糖分以适应寒冷，体内的可溶性糖多了，就形成较多的花色素储存于液泡中。而花色素类似于酸碱指示剂，从碱性到酸性会呈现从蓝色到红色颜色渐变，具体而言是，pH=7~8 时呈淡紫色；pH<3时，呈红色；pH>11则呈蓝色。由于秋天时液泡中花色素增多，且细胞液pH值又偏酸性，因此叶子就变红了。

　　不仅如此，花色素的颜色也会随环境中存在的不同的金属离子而改变，所以同一种花色素在不同的花中，或是同一种花由于种植的土壤不同，都能显出不同的颜色。

　　学生可以回家做一个小实验，找一朵开红花的牵牛花，用手把花瓣使劲揉一揉，使花瓣细胞的液泡破裂，然后把这朵花放到洗衣粉水中（碱性环境），花瓣的颜色会由红色变为蓝色。这样学生就可以理解其中的原因了。

第二课时

　　1、引言

　　教学时可从光合作用的总反应式入手，或从与初中阶段的光合作用总反应式的比较入手，可采用老师讲授，或学生讨论，或学生根据总反应式提出光合作用氧来源假设，即水中的氧是来源于水还是二氧化碳，还是共同来源于二者，条件好的班还可让学生想办法证明这些假设，以训练学生的实验设计能力。

　　在搞清楚光合作用中的全部氧气来自于水中的氧后，让学生回忆初中生物学课本中的光合总反应式，并让学生对该反应式配平，要求尤其要求反应式左右氧原子的配平，通过这个工作，可使学生深切认识到，光合作用的反应物与产物中都需要水这一重要生物学事实。

　　2、光合作用的具体过程

　　可以教师讲解为主，可用板图、挂图、或多媒体课件的形式尽量把微观的物质变化形象化。

　　在讲清楚光合作用光反应与暗反应的过程后，应把重点放在光反应与暗反应的区别和联系上，可利用表解的形式让学生分析讨论：

光反应

暗反应

区

别

反应性质

光化学反应

酶促反应

与光的关系

必须在光下进行

与光无直接关系，在光下和暗处都能进行

与温度的关系

与温度无直接关系

与温度关系密切

场所

叶绿体基粒片层结构的薄膜上

叶绿体的基质中

必要条件

光、叶绿体光合色素、酶

多种酶

物质变化

水光解为还原性氢和氧气；由ADP合成ATP

二氧化碳的固定、三碳化合物的还原、五碳化合的再生

能量变化

光能转变ATP中活跃的化学能

ATP中活跃的化学能转变为葡萄糖等光合产物中稳定的化学能

联系

准备阶段：为暗反应的顺利进行准备了还原性氢和能量ATP

完成阶段：在多种酶的作用下，接受光反应提供的还原性氢和ATP，最终将二氧化碳还原为葡萄糖。

之后，还可提出一些综合性的问题，加深学生对光合作用的理解，例如可以提出下面的问题：

　　“当光合作用的光反应过程被人为阻断，你认为暗反应会停止吗？反过来，当暗反应过程被人为阻断，你认为光反应会怎样变化？”

　　通过以上的分析可以看出，光合作用的光反应与暗反应是相互联系的，而它们之间的联系纽带是还原力，即ATP和还原性氢。当光反应停止时（如植物在黑暗条件下），暗反应的ATP和还原性氢的来源被阻断，暗反应会停止；而反过来，当暗反应停止时（如植物在气孔完全关闭，或无二氧化碳），光反应是不是也受到影响呢？答案是肯定的，暗反应停止，光反应也会随之停止，因为光反应产生的ATP和还原性氢没有被暗反应消耗，根据化学平衡的原理，相当于光反应的产物浓度升高，化学平衡会向反向进行，从而光反应就停止了。

　　时间允许的话，还可引导学生讨论影响光合作用的因素，进而讨论“如何提高光合效率的途径”，“采取哪些措施提高农业产量？”等问题，使学生体会到学习生物学理论的实际价值，强化学生学以致用、理论联系的理念。例如，可提出下面的问题供学生讨论：

　　“你能利用光合作用原理，提出在农业生产中提高作物产量的具体措施吗？”

对光合作用的影响

在生产上的应有

光

光合作用是光化学反应，所以光合作用随着光照强度的变化而变化。光照弱，光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随着加快；但是光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加，另外，光的波长也影响光合作用速度，通常在红光下光合作用最快，蓝、紫光次之，绿光最差。

延长光合作用时间；通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间，是合理利用光的一项重要措施。

增加光合作用面积，合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。

温度℃

光合作用的暗反应是酶促反应，温度低，酶促反应慢，光合速率降低，随着温度提高，光合作用加快；温度过高时会影响酶的活性，使光合作用速率降低，一般植物的光合作用最适温度在25-30℃之间。

适时播种：温室栽培植物时，可以适当提高室内温度。

二氧化碳浓度

二氧化碳是光合作用的原料，原料增加，产物必然增加，大气中的二氧化碳含量是0.03%，如果浓度提高到0.1%， 产量可提高一倍。如果浓度提高到一定程度后，产量不再提高。如果二氧化碳浓度降低到0.005%，光合作用就不能正常进行。

施用有机肥：温室栽培植物时，可以适当提高室内的二氧化碳浓度。

　　总之，光合作用涉及的知识多、综合性强，在复习时要全面，特别是光合作用的反应场所、总反应式、反应具体过程、条件、反应物、产物、释放能量、光反应与暗反应之间的相互联系与区别、影响光合作用的诸多因素等方面做全面的比较、总结，并注重这些知识能与生产生活等实际相联系，培养分析、综合、读图、理论联系实际的能力。

　　3、进行光合作用的意义的教学时，可以在课前自己收集或让学生收集诸如当今世界面临的粮食、化石能源、环境污染、生物多样性受到破坏等资料，课上可以采取分组讨论的形式，选择几个典型的事例，围绕光合作用的生态意义这个中心，引发学生的思考和讨论，使学生切实体会到“光合作用是生物界最基本的能量和物质代谢”和生产、环境，激发学生学习的兴趣。

探究活动

探究光强、光质、温度、二氧化碳浓度对光合作用的影响

【实验目的】学习光强、光质、温度、二氧化碳浓度等外界条件对光合作用的影响
【实验原理】
　　因为影响光合作用的内部及外部因素不断变化而相起，因此植物光合作用强度经常改变着。影响光合作用的外界因素主要有光强、光质、温度、二氧化碳浓度。影响光合作用的内部因素主要有叶片叶绿素的含量、叶片含水量、叶片的发育阶段等等。
　　一般而言，光强增加，光合作用强度增强。但由于植物的生活习性不同，在光强增加相同的情况下，光合作用强度的增强程度并不相同，并且当光强增加到一定限度时，光合作用不再增加了。
　　因光合色素对不同性质的光的吸收值是不同的，因此不同颜色的光也会影响光合作用的强度，红光、蓝紫光光合作用强度大，其它颜色的光会使光合强度下降，绿光的光合强度几乎为零。
　　因温度直接影响光合作用过程中光反应与暗反应酶的催化活性，因此也会影响光合作用的强度。一般而言，温度在0℃-35℃之间时，每增加10℃光合强度增加一倍；但超过40℃-50℃后，光合强度下降。
　　因二氧化碳是光合作用的底物之一，因此它的含直接影响光合强度，在一定的浓度范围内，增加二氧化碳浓度，光合作用强度加强。
【实验材料和用具】黑藻或金鱼藻、碳酸氢钠、高瓦数聚光灯、温度计、大烧杯等。
【实验步骤】
　　1、光强度对光合作用的影响。
　　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