光合作用3

光合作用 英文名稱：photosynthesis 定義1：綠色植物利用光能將其所吸收的二氧化碳和水同化為有機物。 所屬學科：大氣科學（一級學科）；套用氣象學（二級學科） 定義2：植物利用光能合成有機物的過程。 所屬學科：生態學（一級學科）；生理生態學（二級學科） 定義3：光合生物吸收太陽的光能轉變為化學能，再利用自然界的二氧化碳和水，產生各種有機物的過程。 所屬學科：生物化學與分子生物學（一級學科）；新陳代謝（二級學科） 定義4：植物、藻類和某些細菌利用葉綠素，在光的照射下將水和二氧化碳轉變為糖類，並釋放氧的複雜過程。 所屬學科：細胞生物學（一級學科）；細胞生理（二級學科） 定義5：綠色植物利用太陽光能將所吸收的二氧化碳和水合成有機物，並釋放氧氣的過程。 所屬學科：資源科技（一級學科）；氣候資源學（二級學科）

基本介紹

• 中文名：光合作用3
• 外文名：photosynthesis
• 類別：課時
• 闡述：植物用光將二氧化碳和水轉有機物
• 相關：生物教學

一、基本信息：

科目：生物教學對象：高二

課時：2教學環境：多媒體教室

二、學習者特徵分析:

高二學生對光合作用已經具有粗淺的了解和初步的基礎，並且認知結構已基本形成，思維能力更加成熟，學習動機有一定內在的信念，認知活動能力明顯增強；而在這一節知識中，既有微觀上的、分子水平上（色素、光合作用的過程、實質等）的知識，又有巨觀上的知識（光合作用的意義），有的知識（光合作用的過程）很抽象，學生在學習時會有一定的困難。故在教學中，應該重點啟發學生自主探索，通過設定適量的問題情景，進一步激發學生的學習興趣，培養分析、歸納、概括的能力。

三、學習內容分析：

因為光合作用在綠色植物的新陳代謝以及整個生態系統的物質循環和能量流動中，具有十分重要的意義，所以本節是本章的重點內容之一。教材這一節主要講述了光合作用的發現過程、葉綠體和其中的色素（並且安排了葉綠體中色素的提取和分離的學生實驗）、光合作用的過程、光合作用的重要意義以及植物栽培與光能的合理利用。義務教育國中生物教材已經講述了光合作用的基礎知識，安排了綠葉在光下製造澱粉的實驗。本節在此基礎上，更加深入地從產物和場所等方面講述了光合作用發現過程中的幾個著名的實驗；講述葉綠體和其中的色素、讓學生學會提取和分離葉綠體色素。

四、教學目標分析

（知識與技能，過程與方法，情感態度與價值觀）：

一、知識方面

1、使學生了解光合作用的發現過程。

2、使學生了解葉綠體中色素的種類、顏色及其吸收的光譜；初步學習光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布。

3、掌握光合作用的概念、實質、總反應式、光反應、暗反應的具體過程、光反應與暗反應的區別與聯繫及光合作用的意義。

4、套用所學的光合作用的知識，了解植物栽培與合理利用光能的關係。

二、能力方面

1、通過葉綠體色素的提取與分離實驗，初步訓練學生的實驗室操作技能及相關儀器、藥品的使用能力。

2、通過探討光合作用的氧來源，初步訓練學生的實驗設計能力。

3、通過分析、討論光合作用的光反應和暗反應具體過程，培養學生良好的思維品質。

三、情感、態度、價值觀方面

1、通過學生對綠色植物的光合作用意義的理解，增強學生保護生態環境的意識。

2、通過學生討論“如何利用光合作用的原理提高作物產量”這一問題，加強對科學、技術、社會的關注。

五、教學重點與難點

【教學重點】光合作用的發現過程；葉綠體中色素的種類；顏色及其吸收的光譜；光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布；光合作用的概念、實質、總反應式、光反應、暗反應的具體過程；光反應與暗反應的區別與聯繫及光合作用的意義；植物栽培與合理利用光能的關係。

【教學難點】光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布；光反應與暗反應的區別與聯繫及光合作用的意義。

六、教學策略的選擇與設計

按照以學生為主體、教師為主導、訓練為主線的“三主”教學原則，在教學過程中，採用教師講授與學生自學相結合，教師的啟發與學生的分析、討論、歸納相結合，師生共同探究的方法，突出重點、突破難點。

七、教學過程與媒體資源：

第一課時

1、引言

本節可引入的話題很多，如：①可從全世界面臨的一些生態危機，如糧食、化石能源、環境污染等入手；②或從花卉、農作物、果蔬的栽培方法或增產的措施入手；③或從一些自然災害，蝗災、沙塵暴等入手；④或動物、植物的同化作用區別等等方面切入光合作用；⑤還可通過教材提供的光合作用的發現所列舉的幾個著名實驗為切入點進入光合作用的學習，其中較易作為切入點的實驗有：德國科學家薩克斯成功地證明了綠色葉片在光合作用中產生澱粉的實驗（學生在國中就做過）；德國科學家恩吉爾曼證明葉綠體是進行光合作用場所，且氧由葉綠體釋放出來的實驗；20世紀30年代美國科學家魯賓和卡門採用同位素標記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部來自水的實驗。

2、葉綠體及其光合色素

用板圖或掛圖顯示出葉綠體結構模式圖，提問複習葉綠體的亞顯微結構，教師應適時指出，光合作用所以能在葉綠體中進行一是由於其中含有催化光合作用的酶系，這些酶分布在葉綠體的基質中和片層的薄膜上；二是在基粒片層的薄膜上，有吸收轉化光能的色素，這樣就引出了葉綠體上的光合色素這一教學內容。

（1）學生做《實驗八葉綠體中色素的提取和分離》

可作為探究實驗，也可作為驗證實驗，但實驗過程都應讓學生自己看書總結，之後引導學生討論下面的問題：

①“想要做好《葉綠體中色素的提取和分離》實驗，學生應注意哪些問題？

這個實驗是高中生物學實驗難度較大的一個，涉及的藥品多，實驗原理複雜，實驗操作也較煩瑣，而且實驗現象也不是很明顯。如何才能順利地完成這個實驗呢？下面就這個實驗要注意的問題做一些說明。

提取光合色素過程中，關鍵是速度。提取光合色素過程中，因為光合色素都是脂溶性的，因此用丙酮這種有機溶劑作為提取液，因為丙酮易揮發且有一定毒性，因此提取過程要速度要快，同時提取液要用膠塞塞好，以防止其揮發；利用二氧化矽硬度極大的特點，其粉末可增加研磨時磨擦力，加快研磨的速度；又因為葉綠素容易破壞，因此需要保護，而碳酸鈣的作用是防止葉綠素被破壞；把綠葉剪碎的目的也是為了加快研磨速度。

劃濾液細線是本實驗的結果明顯清晰的關鍵。濾液細線必須待第一次完全乾燥後才能劃第二遍，重複次數可多一些，濾液細線要齊、細、顏色深，其中齊更重要一些。

用紙層析法分離色素時，特別要注意濾液細線一定要處於層析液的上面，否則光合色素會溶解於層析液中，而不會沿層析液向上擴散、分離，這會使實驗效果極差，甚至不發生分離，導致實驗無效；另外，層析液是石油醚、丙酮、苯等有機溶劑的混合液，具有揮發性且有毒，要注意密閉。

正常的實驗現象從上到下應為：胡蘿蔔素（橙黃色）、葉黃素（黃色）、葉綠素（a）、葉綠素（b），一般可看到下面三種色素，最上面的胡蘿蔔素如果操作不適當效果可能不很明顯。

還有這個實驗過程用了有毒的有機藥品，因此實驗後要用肥皂把手洗乾淨。

在學生觀察的基礎上，教師總結光合色素的種類、色素顏色、色素的吸收光譜及在濾紙條分布。

②學生實驗結束後，教師可給學生演示葉綠體的色素吸收光譜的現象。方法是：用紅、橙黃、綠、藍紫色的薄膜，分別遮住同一光源。把盛有葉綠體的色素提取液的試管，分別放在紅、橙黃、綠、藍紫色光前、讓學生觀察這些光透過色素提取液的情況。可明顯地看到紅和藍紫色光透過的較少（暗），橙黃和綠色光透過的較多（亮）。引導學生分析這些現象，得出葉綠體中的色素，主要吸收紅光和藍紫光。在此基礎上，出示教材中的光合色素吸收光譜曲線，引導學生分析曲線含義，總結光合色素吸收光波的不同特點。

③教師還可引導學生進一步分析葉綠體結構特點與其光合作用功能相適應的特點，例如：與光合作用有關的各種酶集中分布於葉綠體中，有利於光合反應高效地進行；再如，葉綠體內的片層薄膜，垛疊成基粒，每個基粒由10~100個片層結構組成，這樣的結構可增大葉綠體內的膜表面，擴大色素的附著面，有利於提高光能的利用效率

第二課時

1、引言

教學時可從光合作用的總反應式入手，或從與國中階段的光合作用總反應式的比較入手，可採用老師講授，或學生討論，或學生根據總反應式提出光合作用氧來源假設，即水中的氧是來源於水還是二氧化碳，還是共同來源於二者，條件好的班還可讓學生想辦法證明這些假設，以訓練學生的實驗設計能力。

在搞清楚光合作用中的全部氧氣來自於水中的氧後，讓學生回憶國中生物學課本中的光合總反應式，並讓學生對該反應式配平，要求尤其要求反應式左右氧原子的配平，通過這個工作，可使學生深切認識到，光合作用的反應物與產物中都需要水這一重要生物學事實。

2、光合作用的具體過程

可以教師講解為主，可用板圖、掛圖、或多媒體課件的形式儘量把微觀的物質變化形象化。

在講清楚光合作用光反應與暗反應的過程後，應把重點放在光反應與暗反應的區別和聯繫上，可利用表解的形式讓學生分析討論：

光反應 暗反應區別

與光的關係 ：必須在光下進行 與光無直接關係 在光下和暗處都能進行

與溫度的關係： 與溫度無直接關係 與溫度關係密切

場所： 葉綠體基粒片層結構的薄膜上 葉綠體的基質中

必要條件 ：光、葉綠體光合色素、酶 多種酶

物質變化 ：水光解為還原性氫和氧氣；由ADP合成ATP 二氧化碳的固定、三碳化合物的還原、五碳化合的再生

能量變化 ：光能轉變ATP中活躍的化學能 ATP中活躍的化學能轉變為葡萄糖等光合產物中穩定的化學能

聯繫準備階段：為暗反應的順利進行準備了還原性氫和能量ATP 完成階段：在多種酶的作用下，接受光反應提供的還原性氫和ATP，最終將二氧化碳還原為葡萄糖。

之後，還可提出一些綜合性的問題，加深學生對光合作用的理解，例如可以提出下面的問題：

“當光合作用的光反應過程被人為阻斷，你認為暗反應會停止嗎？反過來，當暗反應過程被人為阻斷，你認為光反應會怎樣變化？”

通過以上的分析可以看出，光合作用的光反應與暗反應是相互聯繫的，而它們之間的聯繫紐帶是還原力，即ATP和還原性氫。當光反應停止時（如植物在黑暗條件下），暗反應的ATP和還原性氫的來源被阻斷，暗反應會停止；而反過來，當暗反應停止時（如植物在氣孔完全關閉，或無二氧化碳），光反應是不是也受到影響呢？答案是肯定的，暗反應停止，光反應也會隨之停止，因為光反應產生的ATP和還原性氫沒有被暗反應消耗，根據化學平衡的原理，相當於光反應的產物濃度升高，化學平衡會向反向進行，從而光反應就停止了。

對光合作用的影響 在生產上的應有用

光合作用是光化學反應，所以光合作用隨著光照強度的變化而變化。光照弱，光合作用減慢，光照逐步增強時光合作用隨著加快；但是光照增強到一定程度，光合作用速度不再增加，另外，光的波長也影響光合作用速度，通常在紅光下光合作用最快，藍、紫光次之，綠光最差。 延長光合作用時間；通過輪作，延長全年內單位土地面積上綠色植物進行光合作用的時間，是合理利用光的一項重要措施。

增加光合作用面積，合理密植是增加光合作用面積的一項重要措施。

溫度℃ 光合作用的暗反應是酶促反應，溫度低，酶促反應慢，光合速率降低，隨著溫度提高，光合作用加快；溫度過高時會影響酶的活性，使光合作用速率降低，一般植物的光合作用最適溫度在25-30℃之間。 適時播種：溫室栽培植物時，可以適當提高室內溫度。

二氧化碳濃度 二氧化碳是光合作用的原料，原料增加，產物必然增加，大氣中的二氧化碳含量是0.03%，如果濃度提高到0.1%，產量可提高一倍。如果濃度提高到一定程度後，產量不再提高。如果二氧化碳濃度降低到0.005%，光合作用就不能正常進行。 施用有機肥：溫室栽培植物時，可以適當提高室內的二氧化碳濃度。

總之，光合作用涉及的知識多、綜合性強，在複習時要全面，特別是光合作用的反應場所、總反應式、反應具體過程、條件、反應物、產物、釋放能量、光反應與暗反應之間的相互聯繫與區別、影響光合作用的諸多因素等方面做全面的比較、總結，並注重這些知識能與生產生活等實際相聯繫，培養分析、綜合、讀圖、理論聯繫實際的能力。

九、教學評價

可根據課堂測試反應出來

如果個別學生掌握較差可根據情況進行個別輔導，對學生錯的較多的知識點進行重講，並讓學生自己進行總結，爭取讓學生全部掌握

光合作用過程練習題

1.．葉綠體是植物進行光合作用的細胞器，光能的吸收發生在葉綠體的

A．內膜上 B．基質中 C．類囊體膜上 D．各部位上

2．葉綠體中光能轉換成電能時，電子的最終來源及最終受體是

A．葉綠素a、NADPHB．H2O、NADP+

C．葉綠素a、NADP+D．H2O、NADPH

3．光合作用光反應的產物有

A．（CH2O）、NADPH、ATP B．NADPH、CO2、ATP

C．NADPH、O2、ATP D．（CH2O）、CO2、H2O

4.光反應為暗反應提供了（）

A.[H]ATPB.[H]TADPC.02和ATPD.O2和ADP

5.光合作用可分為光反應和暗反應兩個階段，下列敘述正確的是()

光反應不需要酶，暗反應需要多種酶

光反應消耗水，暗反應消耗ATP

光反應儲存能量，暗反應消耗能量

光反應固定二氧化碳，暗反應還原二氧化碳

6．光合作用中含有活躍化學能的化合物是指（）

A.ATPB.NADPHC.磷酸肌酸D.ATP和NADPH

7．光反應進行的部位是在葉綠體的（）

A．外膜B．內膜C．基質D．類囊體膜

8．在光合作用過程中，光能轉化成化學能發生在（）

A．暗反應中B．光反應中

C．光反應和暗反應中D．光反應或暗反應中

9．暗反應的含義是（）

A．不需要光的反應B．在黑暗中的反應

C．釋放氧的反應D．吸收氧的反應

10．暗反應進行的部位是在葉綠體的（）

A．外膜上B．內膜上C．基質中D．類囊體膜上

11．光合作用的暗反應不會生成（）

A．葡萄糖B．蛋白質C．ATPD．脂肪

12．在葉肉細胞中，利用氧和釋放氧的細胞器依次為（）

A．線粒體和核糖體B．核糖體和高爾基體

C．高爾基體和葉綠體D．線粒體和葉綠體

13.綠色植物光合作用產生1分子葡萄糖，需要參與CO2固定的C5分子數，以及被固定的CO2數分別是（）

A.1，1B.6，6C.6，1D.1，6

14．圖3－7是光合作用過程的圖解，請依據圖說明

（1）圖中A代表________，其功能是____________________________________。

（2）圖中B是___________，它的形成過程可表示為________________________

（3）圖中C是___________，它的形成過程可表示為________________________

（4）圖中D是在有關酶的催化下，利用________將________與_________結合形成的。

（5）圖中E是（寫中文）____________，它是由一分子__________和__________分子_________結合後又分解而成，含_________個高能磷酸鍵。

（6）圖中F叫_________，它是由和________結合後又分解而成，從而使能夠直接參與化學反應。

（7）H是________，此階段是在葉綠體的______進行的；

I是________，此階段是在葉綠體的______________中進行的。

（8）由F到G叫________，發生的反應可表示為______________________

由G到F叫____________，發生的反應可表示為______________________

該過程需要__________催化

（9）確切地說，J代表_____________。

十、參考資源

課本，網

十一、備註與反思

本節課能充分發展學生的自主學習能力，通過學生閱讀課本有關知識，了解實驗的有關內容，自己動手實驗，注重培養學生探究能力等生物科學素養。

綠色植物通過光合作用製造有機物的過程是微觀生命活動，內容抽象，只有通過外在實驗現象來推理內部活動，所以在教學過程中能把積極引導學生理解實驗設計，主動參與實驗的設計與操作作為教學的重點和難點。

本節課的教學，教師在鼓勵學生探究後，學生提出的問題面很廣，設計方案很多，看得出學生參與的熱情很高，但這樣的教學設計的難度比較大。我們一定要以新課標倡導的“一切為了學生的發展，倡導探究教學”為指導思想，課前做了大量的準備工作，放手地組織學生開展探究，並很好地組織了課堂教學。本節課能建立師生平等的交流，教師客觀的分析、巧妙的引導，給本節課增加了亮點。