1、第 4 节 能量之源光与光合作用 一、 教学目标 1.说出绿叶中色素的种类和作用。 2.说出叶绿体的结构和功能。 3.说明光合作用以及对它的认识过程。 4.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。 5.说出光合作用原理的应用。 6.简述化能合成作用。 二、 教学重点和难点 1.教学重点 （1）绿叶中色素的种类和作用。 （2）光合作用的发现及研究历史。 （3）光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。 （4）影响光合作用强度的环境因素。 2.教学难点 （1）光反应和暗反应的过程。 （2）探究影响光合作用强度的环境因素。 三、教学方法 探究法、实验法、讲述法、对比法 四、课时安排 2 五、教学过程 引入
2、以“问题探讨”引入，学生思考讨论回答 ，教师提示。 提示1.用这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝 紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合 作用会有影响。 2.因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。 板书一、捕获光能的色素和结构 问题以“本节聚焦”发问，引起学生的注意思考。 板书捕获光能的色素 实验绿叶中色素的提取和分离。 （到实验室做实验） 实验讨论学生思考讨论回答，教师提示。 提示1.滤纸条上有 4 条不同颜色的色带，从上往下依次为：胡萝卜素（橙黄色） 、叶黄素（黄色）、叶绿素 a（蓝绿色）、叶绿素 b（ 黄绿色）。这说明绿叶中的 色素
3、有 4 种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不一样。 2.滤纸上的滤液细线如果触到层析液，细线上的色素就会溶解到层析液中，就不会在 滤纸上扩散开来，实验就会失败。 板书叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝 紫光。 与社会的联系人们根据上述科学原理，在需要人工补充光照的温室和塑料大棚中 栽培农作物时，就可以根据所需要的光合作用产物的类型，来选择适合的光源以及玻璃或 塑料薄膜了。例如，冷光镝灯的光谱成分接近于太阳光，且辐射出的热能比较少，是一种 比较好的人工光源；又如，氙灯的可见光部分也近似于太阳光，但其紫外线和红外线则比 太阳光的多，
4、使用时应隔以玻璃或水层以吸收其紫外线或红外线。相比之下，日光灯的蓝 紫光和绿光比太阳光的多而红光比太阳光的少；普通的白炽灯则蓝紫光比太阳光 的少而红 外光比太阳光多。科学家通过实验还发现，蓝色塑料薄膜育秧时有壮秧的效果，这一结果 现已在不少地区的水稻育秧生产中得到应用。 二、叶绿体的结构 资料分析 1.恩格尔曼实验的结论是：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作 用的场所。 2.提示：实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用 好氧细菌可确定释放氧气多的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细 的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当
5、于一组对比实验；临时装片暴 露在光下的实验再一次验证实验结果，等等。 3.叶绿体是进行光合作用的场所。 板书叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸 收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所需的酶。 小结略。 作业练习 基础 题 1.（1）；（2）。 2.B。 3.结论是：叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。 拓展题 1.植物体吸收光能的色素， 还存在于植物幼嫩的茎和果实等器官的一些含有光合色素 的细胞中。 2.提示：是的。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光， 即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的
6、红、橙部 分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以 吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海 水深的地方。 （第一课时完） 板书二、光合 作用的原理和应用 问题以“本节聚焦”的问题引起学生的注意思考。 板书光合作用的探究历程 讲述结合课本的图，一步一步的引导。 旁栏思考题学生思考讨论回答，教师提示。 提示持这种观点的人，很可能是在无光条件下做的这个实验。无光时，植物不进 行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，也就是使空气变 污浊了。 思考与讨论 1学生思考讨论回答，教师提示。 1.光合作用的原
7、料是二氧化碳和水，产物是糖类和氧气，场所是叶绿体，条件是要有 光 ，还需要多种酶等。光合作用的反应式是： CO2 + H2O (CH2O) + O2 2.提示：从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学的研究进 展关系很密切。例如，直到 1785 年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出 的气体是氧气，吸收的是二氧化碳，这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展密 切相关。又如，鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水，而不是来 自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作 用中转化成有机物 中碳的途径，都说明在科学发展的进程中，相关
8、学科的互相促进，以及技术手段的进步对 科学发展的推动作用。 板书光合作用的过程 CO2 + H2O (CH2O) + O2 讲述结合下面题目讲解。 填写图中光合作用过程的名称并回答问题： （1）写出各标号的名称： _ _ _ _ _ _ _ _ _ （2）光反应为暗反应提供了 和 （只填序号） 。 （3）光反应和暗反应的场所分别是叶绿体的_和 _。 答案：（1） H ATP ADPPi O22 3C （2） 3 4 （3）片层结构的薄膜 基质2CO561C 思考与讨论 2学生思考讨论回答，教师提示。 光反应阶段 暗反应阶段 所需条件 必须有光 有光无光均可 进行场所 类囊体的薄膜上 叶绿体内的
9、基质中 物质变化 H2O 分解成 O2和H；形成 ATP 二氧化碳被固定；C 3被H还原，最终形成糖类；ATP 转化成 ADP 和 Pi 能量转换 光能转变为化学能，储存在 ATP 中 ATP 中的化学能转化为糖类中储存的化学能 联系 2.物质联系：光反应阶段产生的H，在暗反应阶段用于还原 C3； 能量联系：光反应阶段 生成的 ATP，在暗反应阶段中将 其储存的化 学能释放出来，帮助 C3 形成糖类，ATP 中的化学能则转化为储存在糖类 中的化学能。 板书三、光合作用原理的应用 四、化能合成作用 讲述起初，人们认为只有绿色植物才能将二氧化碳转化为有机物，后来发现，即 使没有叶绿素的参与，某些微
10、生物也能将二氧化碳转化为有机物，这类微生物称做化能自 养型微生物。这类微生物通过氧化如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等无机物，夺 取无机物中的电子，通过电子传递链合成 ATP 和 NADPH，再利用 ATP 和 NADPH 完成二氧化 碳的还 原和固定。广泛地分布在土壤和水域环境中的硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细 菌等都属于这类微生物。例如，氢细菌通过将氢气氧化为水，硫细菌通过将硫化氢氧化为 硫酸盐，硝化细菌通过将氨氧化为亚硝酸盐，或将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，来驱动二氧化 碳的固定，完成有机物的合成。 （有可 能补充方程式） 小结略。 作业练习一二。 基础题 1.（1）；（2）。 2.B。 3.D。 4.C。 5.D。 6.B。 7.光合作用中光反应阶段的能量来源是光能，暗反应阶段的能量来源是 ATP。 8.白天若突然中断二氧化碳的供应，叶绿体内首先积累起来的物质是五碳化合物。 拓展题 1.（1）根据图中的曲线表明，710 时光合作用强度不断增强，这是因为在一定温度 和二氧化碳供应充足的情况下，光合作用的强度是随着光照加强而增强的。 （2）在 12 时左右光合作用强度明显减弱，是因为此时温度很高，蒸腾作用很强，气 孔大量关闭，二氧化碳供应减少，导致光合作用强度明显减弱。 （3）1417 时光合作用强度 不断下降的原因，是因为此时光照强度不断减弱。
