光合作用过程详解
1.循环物质. ［C 5］糖 RuBP 1,5-二磷酸核酮糖 RuBP
［C 3］酸 PGA 3-磷酸甘油酸 C 3
［C 3］糖 PGAld 3-磷酸甘油醛 (CH 2O)
2.特定辅酶. NADP + 辅酶Ⅱ
NADPH 还原型辅酶Ⅱ
3.循环过程图解:
3 CO 2 12H 2O * 6O *2
3［C 5］糖
3［C 3］酸 24 H + 24e - 光系统2 CO 2的固定 ADP ++Pi 叶绿素蛋白质复合体 (12轮) A TP
光系统1 五碳糖再生
叶绿素蛋白质复合体 CO 2的还原
NADP +
5［C 3］糖
NADPH
6［C 3］糖 ［C 3］糖
脂质
蛋白质 氨基酸 淀粉
［C 3］糖
其他代谢 细胞呼吸
蔗糖
卡尔文循环(3轮) 叶绿体 细胞溶胶 6 6 6 类嚢体薄膜 基质
3.各阶段方程式表达
阶段Ⅰ—光反应 (叶绿体类嚢体膜)
2H 2O+2NADP + 光 O 2+2NADPH+2H + ×6 非循环式光合磷酸化
2ADP+2Pi 酶 2A TP
* ADP+Pi 酶 A TP ×6 循环式光合磷酸化
阶段Ⅱ—碳反应 (叶绿体基质)
6CO 2+12NADPH+12H + 酶 C 6H 12O 6+12NADP ++6H 2O
18A TP 18ADP+18Pi
总反应
6C O 2+12H 2O * C 6H 12O 6+6H 2O +6O *2
*参考了课本与竞赛书目,如有错误,请多包涵.谢谢.
光 酶
Ⅰ Ⅱ
第五章细胞的能量供应和利用 第四节能量之源——光与光合作用 二．光合作用的原理和应用 （第1课时） 一、学情分析 学生在小学的《科学》和初中《生物》课中已学习过有关光合作用的知识，在生活实践中对光合作用也有所了解。这些知识、经验和技能是学好本节内容的重要基础。对于光合作用中的物质代谢和能量代谢过程的学习学生会有些困难。针对这种情况，在教学过程中教师可以多角度提出问题，引导学生围绕问题进行分析、推理，从而得出结论。 二、教学目标 1、知识目标：说明光合作用的原理和光合作用的过程。 2、能力目标：通过对光合作用探究历程的学习，培养学生分析、推理的思维能力； 通过对光合作用过程的学习，培养学生知识整合的能力。 3、情感目标：激发学生进行科学探究的兴趣； 感受科学家实事求是的科学态度、坚忍不拔的意志品质； 养成严谨的科学态度，树立创新的科学精神。 三、教学重点 光合作用的原理和光合作用的过程。 四、教学难点 光合作用的过程中物质变化和能量变化。 五、教学准备 多媒体课件。 六、教学方法 讨论法、探究法、分析法、讲授法等相结合。 七、教学策略 1.对多个实验进行有效的整合 光合作用的探究历程中有一系列的实验，学生学习这些探究实验的过程也就是学习光合作用原理的过程。有些实验学生在小学和初中时就有所接触，对于这些探究实验的学习采取以学生自学为主，教师从多角度提出问题，让学生带着问题去阅读、思考、讨论，在学生解答的基础上教师再加
以适当的点拨，引导学生归纳出光合作用的反应式。通过对反应式中元素的来源和去向的探究把学生引入鲁宾、卡门实验和卡尔文实验的学习，这两个实验对大部分学生而言较为陌生，教师先讲授实验过程，再提出问题，接着引导学生分析实验现象，得出实验结论，让学生体验、感受科学家实验的科学性、严谨性。 2.对教材中的某些知识做了适当的调整 在讲授探究氧气来源的实验时穿插介绍光合作用光反应的内容；在讲授探究碳元素的转移途径的实验时穿插介绍暗反应的内容，这样处理不仅将光合作用的探究历程与光合作用的过程进行了有机的整合，便于学生把握它们的联系；还突出了教学中的重点、突破了教学中的难点。 3.师生共同总结光合作用的过程，不仅可以引导学生从整体上把握光合作用中的物质变化和能量变化，还可以培养了学生对知识归纳、整合的能力。总结过程中教师还逐步画出光反应、暗反应过程的板图，使教师对光合作用的过程教学变得更加完整，更有利于学生得掌握。 八、教学设计
光合作用发现历史资料整理 一、传统史料---光合作用反应式的发现 1.过去，人们一直以为，小小的种子之所以能够长成参天大树，古希腊哲学家亚里士多德认为，植物生长所需的物质完全依靠于土壤。 2. 1648年，一位荷兰科学家范·赫尔蒙特对此产生了怀疑，于是他设计了盆栽柳树称重实验，得出植物的重量主要不是来自土壤而是来自水的推论。虽然他没有认识到空气中的物质参与了有机物的形成，但从此拉开了光合作用的研究史。赫尔蒙特把90千克的土壤放在花盆中，然后种上2千克重的柳树，并经常浇水，5年过去了，柳树长到76千克重，而花盆中的土壤只少了60克。 3.早在1637年，我国明代科学家宋应星在《论气》一文中，已注意到空气和植物的关系，提出“人所食物皆为气所化，故复于气耳”。可惜因受当时科学技术水平的限制，未能用实验来证明这一精辟的论断。直到1727年，英国植物学家斯蒂芬·黑尔斯才提出植物生长时主要以空气为营养的观点。而最先用实验方法证明绿色植物从空气中吸收养分的是英国著名的化学家约瑟夫·普利斯特利。在1771年发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变“坏”了的空气。 4. 1779年,荷兰科学家英恩豪斯（Jan Ingenhousz）进一步证明只有植物的绿色部分在光下才能起使空气变“好”的作用，而其他所有器官即使在白天也会使空气变坏。这些实验结果为后来人们认识植物绿色部分和光在植物光合作用中的重要性奠定了基础。 5.1872年，科学家塞尼比尔（J.Senebier）如何做实验证明光和CO2的必要性。 6.1804年，瑞士学者德·索苏尔研究了植物光合作用过程中吸收的二氧化碳与放出的氧之间的数量关系，结果发现植物制造的有机物和释放出的氧的总量，远远超过它们所吸收的二氧化碳的量。由于实验中只使用植物、空气和水，别无他物，因此，他断定植物在 进行光合作用合成有机物时不仅需要二氧化碳，水也必然是光合作用的原料。他认为是CO 2 O乃是植物体有机物之来源。此结论不仅证实了海尔蒙脱关于柳树生长过程中合成植物和H 2 体的物质主要来自水的推论，而且把人们对光合作用本质的认识提高到一个崭新的阶段。德·索叙尔实验告诉我们，定量分析法在科学研究中的重要性，
第五章第4节能量之源一光与光合作用 二．光合作用的探究历程和过程教案 制作人：唐伟【教学目标】 1、分析说明人类对光合作用的探究历程 2、阐明光合作用的过程、原理，比较光反应和暗反应及其相互关系 3、体验科学探究历程，体会科学概念是在不断观察、实验、探索和争论中形成 4、认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同学科中的有关知识，还要具有质疑、创新及勇于实践的科学精神和科学态度 【教学重难点】 重点：光反应和暗反应的过程及相互关系难点：培养学生通过实验得出合理结论的能力 教学过程 明确学习目标 导入：预习知道植物为什么会生长？ 预习展示光合作用反应方程式板书（学生展示） 师：很久以前的人们知道为什么植物会生长吗？出示“植物仙人指”生在土里？海尔蒙特柳树实验，水的作用。开始回顾探究历程。 1.光合作用的探究历程：（通过多媒体教学，分析重点实验来训练学生实验的基本能力，感受科学家的科学探索精神） （1）多媒体1771年，英国科学家普利斯特利通过实验证实植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。但是，他没有发现光在植物更新空气中的作用，而 是将空气的更新归因于植物的生长。（学生活动） （2）1779年，荷兰科学家英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验，结果发现：普利斯特里的实验只有在阳光照射下才能成功，只有绿叶能更新污浊的空气。 （3）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。 （4）1880恩格尔曼，氧由叶绿体释放出来，叶绿体是光合作用场所。 （5）1845年，德国科学家梅耶根据能量转换和守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。
一、教材分析 1、教材地位和作用 “光合作用的发现”是人教版高中《生物》第三章第三节第一课时的内容，教材呈现的是众多科学家关于光合作用探究过程的简介，是很好的科学史教育素材。同时，教材介绍的经典实验还蕴含着科学探究的一般方法，是培养学生探究能力和创新精神的好素材。因此，对本节教材进行了适度补充和再加工，一方面能使高二学生更好地掌握科学探究的基本方法，树立科学探究的理念和严谨求实的科学态度，体现了新课标精神，另一方面突出了生物学科重视科学探究能力培养的学科特点。 2、教学目标 （1）知识目标：通过研究经典实验，从而认识人类探索光合作用的历程；了解经典实 验的方法及结论；能说出光合作用的原料、产物、场所、条件等。 （2）能力目标：体验前人设计实验的技能和思维方式；经历科学探究的一般过程；初 步学会科学探究的基本方法。 （3）情感目标：感受科学家实事求是的科学态度和坚忍不拔的意志品质。激发学生的 科学兴趣，培养学生敢于大胆质疑，不断探索的科学精神。 3、教学重点难点 重点：探究光合作用原料、产物、场所、条件的方法；了解并掌握科学探究的一般过程。 难点：光合作用发现过程中经典实验的原理和方法；运用原理设计简单实验。 二、教法设计 课堂教学应该尽可能让学生多动脑想、动手做、动眼看、动嘴说，让学生亲自去体验知识的形成过程，培养学生自主探究、主动参与课堂问题解决的习惯。所以本节课采用了“过程式教学”模式，在教学过程中充分体现教师的主导作用和学生的主体地位，通过设疑质疑，引导学生观察、分析并得出结论，使学生在积极参与的基础上强化科学思维，提高科学探究能力。 三、学法指导 1、自学法 在教师的指导和帮助下，学生进行有目的、有侧重地阅读教材，自主获取知识，变被动学习为主动学习。 2、引导法 引导学生对相关素材进行观察、对比、归纳，使所学知识系统化、完善化。 3、讨论法 创设课堂论坛，使学生具有展示自我的空间，在严谨求实的基础上充分发挥学生的想象力、创造力；同时，在讨论中也培养了学生的探究能力和发散性思维习惯。 四、教学过程 （一）导课 初中已经学习过，光合作用是“绿色植物通过叶绿体,利用光能,把水和二氧化碳转化成储存着能量的有机物并释放氧气的过程”。这看似简单的结论其实是许多科学家长期不懈探索的结晶。在探究光合作用的道路上，科学家们是如何做的呢？他们的巧妙做法对我们有何启发呢？今天我们就循着科学家探究光合作用的足迹, 初步揭示光合作用的奥秘，学习科学设计实验的方法。（二）讲授新课 光合作用是怎样被发现的呢？这还得从柳苗生长之迷说起。 1．17世纪以前人们认为，植物生长在土壤中，一定是从土壤中获得生长需要的各种物质。一株大树那粗大的树干、茂密的枝叶、丰硕的果实，都是由植物从土壤中吸收的物质变化来的。果真是这样吗？怎样证明这个观点是否正确呢？科学家是通过探究过程寻求有关自然界各种问题的答案的，揭示柳苗生长之迷也是如此。
光合作用的过程 ?光合作用过程： 1、光合作用的概念： 绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 2、光合作用图解： 3、光合作用的总反应式及各元素去向 ?光反应与暗反应的比较：
? ?易错点拨： 1、光合作用总反应式两边的水不可轻易约去，因为反应物中的水在光反应阶段消耗，而产 物中的水则在暗反应阶段产生。
2、催化光反应与暗反应的酶的分布场所不同，前者分布在类囊体薄膜上，后者分布在叶绿 体基质中。 知识拓展： 1、氮能够提高光合作用的效率的原因是：氮是许多种酶的组成成分光合作用的场所：光合 作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行。在类囊体的薄膜上进行；光合作用的第二个阶段中的化学反应，有没有光都可以进行。在叶绿体基质中进行。 2、玉米是C4植物，其维管束鞘细胞中含有没有基粒的叶绿体，能够进行光合作用的暗反 应。C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。 ①四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合，提高强光、高温下的光合 速率，在干旱时可以部分地收缩气孔孔径，减少蒸腾失水，而光合速率降低的程度就相对较小，从而提高了水分在四碳植物中的利用率。 ②二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的 淀粉会贮存在叶肉细胞中；而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内，维管束鞘细胞不含叶绿体。 3、光合细菌：利用光能和二氧化碳维持自养生活的有色细菌。光合细菌(简称PSB)是地球 上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌，是一类以光作为
第4节能量之源──光与光合作用 一捕获光能的色素和结构 认知·探索 ▲问题导思 1．为什么春夏两季植物的叶子翠绿醉人，而深秋树叶则金黄斑斓呢？ 叶绿体中的色素分为两大类：叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素又分为两类：叶绿素a，呈蓝绿色；叶绿素b，呈黄绿色。类胡萝卜素也分为两类：胡萝卜素，呈橙黄色；叶黄素，呈黄色。由于叶绿素含量约占总量的四分之三，而类胡萝卜素仅占四分之一，所以通常植物的叶子总是翠绿醉人的。这是由于叶绿素掩盖了类胡萝卜素颜色的缘故。但是，叶绿素很容易被破坏。秋天叶绿素会因为“忍受”不了气温下降等因素的影响而分解消失；胡萝卜素和叶黄素则比较稳定，终于在没有叶绿素干扰时“重见天日”。 2．请在完成“绿叶中色素的提取和分离”实验过程中思考以下问题： （1）想一想，下列试剂的作用是什么？ 无水乙醇——提取色素二氧化硅——研磨得充分 层析液——分离色素碳酸钙——防止叶绿素被破坏 （2）过滤研磨液时，能否用滤纸过滤？为什么？ 不能。因为滤纸会将部分滤液吸收掉，得不到足够的滤液。 （3）收集到试管中的滤液，为什么要用棉塞将试管口塞严？ 防止溶解色素的无水乙醇挥发。 （4）为什么要将定性滤纸减去两角？ 剪去两角，目的是防止两边色素在滤纸条上扩散过快，不均匀，便于观察实验结果。（5）分离绿叶中的色素时，为什么不能让滤液细线触及层析液？ 因为色素会溶解于层析液中，而不会沿层析液向上扩散、分离，这会使实验效果极差，甚至不发生分离，导致实验无效，影响实验效果。 3．滤纸条上的滤液细线经层析后，形成四条色素带，在滤纸条上的相对位置如下图所示：产生这种现象的原因是什么？ 四种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散快，反之则慢。四种色素带的宽窄不同，是因为色素含量不同的缘故。
高一生物必修一练习 5．4能量之源——光与光合作用 1.在进行“绿叶中色素的提取和分离”的实验时，不能让层析液没及滤液细线 的原因是( ) A．滤纸条上几种色素会扩散不均匀而影响结果 B．滤纸条上滤液细线会变粗而使色素太分散 C．色素会溶解在层析液中而使结果不明显 D．滤纸条上的几种色素会混合起来 2.绿叶中的色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是：（） A. 色素提取液中的不同色素已经分开 B. 阳光的照射使各种色素能彼此分开 C. 色素在层析液中的溶解度不同 D. 丙酮使色素溶解并且彼此分离的扩散速度 不同 3．下图表示“叶绿体中色素分离”纸层析装置(a一铅笔画线；b一滤液细线)， 正确的是 B 4.如图是纸层析法分离叶绿体色素而获得的色素带，层析结束后立即在暗室中 用红光照射，此时可以看到较暗的位置是 A．①② B．②③ C．③④ D．①②③④ 5.下图表示叶绿体中色素的吸收光谱。甲、乙两图分别是( ) A. 类胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱 B. 叶绿素、类胡萝 卜素的吸收光谱 C. 叶黄素、叶绿素的吸收光谱 D. 叶黄素、胡萝卜 素的吸收光谱 6. 科学家用水绵进行光合作用的实验。把载有水绵和好氧 性细菌的临时装片，放在没有空气的黑暗环境里，用通过 三棱镜的单色光照射水绵，结果是( ) A．细菌均匀分布在水绵周围 B．细菌均匀分布在水绵带状叶绿体的周围 C．细菌集中分布在红光区和蓝紫光区照射的水绵段周围 D．细菌集中分布在黄绿光区照射的水绵段周围 7.普利斯特利把一只小白鼠和一盆植物一同放到一个玻璃罩内，结果小白鼠和 植物都能活很长时间。但后来有人重复这个实验，却有的能成功，有的不能成 功。以下关于这一现象的说法，不正确的是( ) A. 该实验并不科学，没有可重复性 B. 该实验的成功与否，要看是否将装置置于阳光下 C. 该实验说明光合作用释放的氧气与小白鼠需要的氧达到了平衡 D. 该实验说明光合作用需要的CO2与小白鼠呼出的CO2达到了平衡 8.光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必需的物质是( ) A．H2O、CO2、ADP B．CO2、[H]、ATP C．H2O、CO2、ATP D．[H]、H2O、ADP 9.在光合作用中，不需要酶参与的过程是： A.CO2的固定 B. 叶绿素吸收光能 C. 三碳化合物的还原 D. ATP的形成 10.一位科学工作者用含14C的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原子，其转移的 途径是( )
2. 光合作用的过程 向明中学 施立 一、设计思路 本节课是“光合作用”的第3课时。之前已学习了光合作用的研究历史和光 合作用的场所一一叶绿体及其色素； 之后还要学习影响光合作用的因素。 因此本 节课的内容具有承上启下的作用和地位。 光合作用过程中的物质代谢和能量代谢是本节课的重点，也是难点所在。先 引导学生回忆光合作用的研究历史，再通过一系列的设问以激发学生探究的兴 趣，从而引入到光反应和暗反应的讲解。 通过边动画演示边画图的方法讲解，学 生再通过设计表格比较光反应和暗反应的区别与联系加以巩固。 二、教学目标 （一） 知识与技能 1. 通过观看模拟动画、画图，能描述光合作用的过程。 2. 通过表格比较，能理解光反应与暗反应之间的区别和联系，以及光合作 用的实质 （二） 过程与方法 通过设计比较光反应和暗反应的表格，初步学会分析比较和归纳总结的方 法。 （三）情感态度与价值观 通过小组讨论设计光反应和暗反应的比较表格，初步培养团队合作精神。 、重点和难点 重点：光合作用中的物质代谢和能量代谢。 难点：光合作用中的物质代谢和能量代谢。 四、教学准备 光合作用过程的模拟动画、彩色粉笔和实物投影仪。 五、教学过程： 1^8塾 忖B 的实 教学内容 情景引入 出示图 教师行为 片：1.英格豪斯的实 恩吉尔曼的实验 学生行为 回忆这几个实验 的结论，并写出光 合作用的反应式。 教学说明 复习光合作 用的研究历 史。 3.
4. 请同学们根据这几个实验的结论，在笔记 本上写出光合作用的反应式。（请一位学生上来CO 2 + H 20* 叶绿林（CH 20） + 02* 呢？ 我们今天就要从分子水平来学习光合作用 的过程。 光合作用的过程很复杂，但我们可以根据 反应所需条件，人为地分成光反应和暗反应两 个阶段。 请大家再来看一遍模拟动画。（边讲解动画 边画图。 鲁宾和卡门的实验 I I .4 3 +— I a f* -hX 帕删 t-n kL ￥ 貨I 3 .光合作 用的过程 1）光反应 写） 和暗反应 那么，水中的氧究竟是怎样变成氧气释放 的？二氧化碳是怎样被固定并合成为糖的？光 能是怎样被转变为化学能而储存的？这个“地 球上最重要的化学反应”究竟是如何进行的 产生兴趣, 考 积极思 创设问题情 景，激发学 生的探究欲 望。 请大家先来看一段模拟动画 示：光反应和暗反应的动画。 观看动画 （感到非常复杂） 第一次看， 先有个大致 了解。 边观察、边记录、 边思考、边理解。 第二次看， 结合板书， 化整为零， 分步学习和 初步理解光
5-4 能量之源——光与光合作用 一、捕获光能的色素和结构 1、光合色素（Ⅱ） 2、叶绿体 （1）分布：植物叶肉细胞（主要） （2）结构特点 双层膜 基粒：由类囊体组成，类囊体膜上有光和色素、酶 基质：含与暗反应有关的酶 3、光合色素的提取与分离（Ⅱ） 二、光合作用探究历程（Ⅰ） 见课本P100-102 重点实验：恩格尔曼的水绵实验、鲁宾和卡门实验、卡尔文实验
三、光合作用过程 1、方程式 2、过程（Ⅲ） 常考：光照强度变化或CO 2 浓度变化，各物质的含量变化（如ATP、 [H]、C 3、C 5 等）。 3、光反应、暗反应比较
四、影响光合作用强度的因素（Ⅲ） 谨记谨记：总（真）光合速率＝净光合速率＋呼吸速率1、光照 （1）光照强度 A点：只进行光合作用 AB段：呼吸＞光合 B点：呼吸＝光合 BC段：光合＞呼吸 （2）光照时间 （3）光质
2、CO 浓度 2 3、温度 4、矿质元素 N、P、K、Mg（叶绿素关键元素）五、光合作用原理的应用（Ⅰ） 六、常考曲线图（Ⅲ） 1、夏季晴朗的一天
bc段下降的原因是，正午气温过高，气孔关闭，CO 2 吸收减少，使暗反应减缓。 de段下降的原因是，光照强度降低。 6点、18点时，光合作用＝呼吸作用。 2、密闭容器中 AB段：CO 2不断增加，CO 2 释放较多。呼吸作用＞光合作用。 BD段：CO 2不断减少，CO 2 吸收较多。呼吸作用＜光合作用 DE段：CO 2不断增加，CO 2 释放较多。呼吸作用＞光合作用 经过一昼夜，大棚内植物有机物的含量会增加。 E点的CO 2 含量低于A点，说明光合作用合成的有机物多于细胞呼吸消耗的有机物。
光合作用过程图解-呼吸作用三个阶段图解 光合作用的过程 ①光反应阶段： a、水的光解：2H2O→4[H]+O2(为暗反应提供氢); b、ATP的形成：ADP+Pi+光能─→ATP(为暗反应提供能量) ②暗反应阶段： a、CO2的固定：CO2+C5→2C3; b、C3化合物的还原：2C3+[H]+ATP→(CH2O)+ C5 注意：一是光合作用两个阶段的划分依据——是否需要光能;二是应理清两个反应阶段在场所、条件、原料、结果、本质上的区别与联系。 光合作用： 光合作用（Photosynthesis），即光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和暗反应，利用光合色素，将二氧化碳（或硫化氢）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）的生化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。 呼吸作用： 生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放出能量的总过程，叫做呼吸作用。呼吸作用，是生物体在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的化学过程，是所有的动物和植物都具有一项生命活动。生物的生命活动都需要消耗能
量，这些能量来自生物体内糖类、脂类和蛋白质等有机物的氧化分解。生物体内有机物的氧化分解为生物提供了生命所需要的能量，具有十分重要的意义。 光合作用： 二氧化碳可促进植物的光合作用： 6CO2+6H2O C6H12O6+6O2（是一个消耗二氧化碳放出氧气的过程）呼吸作用： C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O（是一个消耗氧气和能量放出二氧化碳的过程） 一、光合作用的概念、反应式及其过程 绿色植物光合作用过程1.概念及其反应式光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程。 总反应式：CO2+H2O───→(CH2O)+O2反应式的书写应注意以下几点： (1)光合作用有水分解，尽管反应式中生成物一方没有写出水，但实际有水生成; (2)“─→”不能写成“=”。对光合作用的概念与反应式应该从光合作用的场所——叶绿体、条件——光能、原料——二氧化碳和水、产物——糖类等有机物和氧气来掌握。 物质转化
光与光合作用 光合作用通常是指绿色植物(包括光合细菌)利用自身的光合色素吸收光能，将二氧化碳和水合成为有机化合物，并在酶[1][2]的催化下释放氧气的过程。光合作用是生物界最大的有机合成过程。每年,约2 x10?。 1 定义 光合作用通常是指绿色植物（包括光合细菌）利用自身的光合色素吸收光能，经过酶的催化作用，将二氧化碳和水合成有机物并释放氧的过程。[1][2] 2 发展 17 世纪荷兰科学家Van Helmont 进行柳树盆栽试验，证明柳树生长所需的主要物质不是来自土壤，而是来自水。 1771 年被称为光合作用发现年，英国牧师、化学家J.Priestley 在这年进行密闭钟罩试验，有植物存在蜡烛不熄灭，老鼠不会窒息死亡，并在1776 年提出植物可以“净化”空气。 1782 年瑞士人Jean Snebier 用化学方法发现：二氧化碳是光合作用必需物质，是光合作用产物。 1804 年瑞士人N.T.De Saussure 做定量实验，证实植物所产生的有机物和放出氧气总量比消耗的二氧化碳多，证明还有水参与反应。1864 年J.V.Sachs 发现照光叶片遇碘会变蓝，证明光合作用形成碳水化合物（淀粉）。 19 世纪末，证明光合作用原料是空气和土壤中的二氧化碳，能源是
太阳辐射能，产物是糖和氧气。 2018 年6 月，Science 杂志刊登一项研究成果，发现蓝藻可利用近红外光进行光合作用，其机制与之前了解的光合作用不同。[2][4] 3 反应阶段 3.1 光反应 光反应阶段的特征是，在光的驱动下水分子氧化释放电子，通过类似于线粒体呼吸电子传递链那样的电子传递系统传递给电子受体NADP ，使它还原为NADPH。电子传递的另一结果是，基质中质子被泵送到类囊体腔中，形成的跨膜质子梯度，驱动ADP 磷酸化生成ATP。[1] 3.2 暗反应 暗反应阶段是利用光反应生成的NADPH 和ATP 进行碳的同化作用，使二氧化碳还原为糖。由于这个阶段不直接依赖于光，只是依赖于光反应的产物，把它们当反应物，故称为暗反应阶段。[1] 4 色素种类 叶绿体是光合作用的场所，类囊体中含两类色素：叶绿素和类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素），通常叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3：1，叶绿素a 与叶绿素b 也约为3：1，在许多藻类中除叶绿素a、b 外，还有叶绿素c、d 和藻胆素，如藻红素和藻蓝素；在光合细菌中是细菌叶绿素。叶绿素a、b 和细菌叶绿素都由一个与镁络合的卟啉环和一个长链醇组成，它们之间仅有很小的差别。类胡萝卜素是由异戊烯单元组成的四萜，藻胆素是一类色素蛋白，其生色团是由
光合作用的发现史资料 玉米在拔节期间，每天可以长高8cm以上，大牡竹曾有每天增高41㎝的记录。植物在生长发育中所需要的物质是从何而来的呢？ ⒈早在两千多年前，古希腊著名哲学家亚里士多德认为，植物是由“土壤汁”构成的。直至十七世纪初，人们都相信植物是从土壤中获得生活需要的全部元素。 ⒉17世纪上半叶，比利时学者海尔蒙特（j.b.vanhelmont）所做的柳树试验，使他自然而然地相信：柳树生长所需要的物质，来自于浇灌的水。这个结论首次提出了水参与植物有机物制造，但没有考虑到空气对植物体物质形成的作用。 早在1637年，我国明代学者宋应星在《论气》一文中指出“人所食物皆为气所化，故复于气而”，已注意到空气和植物的关系。1727年，英国植物学家斯蒂芬.黑尔斯（stephenhales）也指出，植物在生长时主要用空气当养分。但是，他们都没有通过实验来验证自己的
论断。 ⒊1771年-1777年间，英国著名科学家约瑟夫.普里斯特利（josephpriestley）通过对呼吸和燃烧一系列实验研究认为，绿色植物能逆转动物的呼吸过程。1771年，通过“小鼠、蜡烛和薄荷”的实验使他相信:植物能更新因燃烧或动物呼吸而变污浊的空气。由于普里斯特利所做的这个出色的实验，人们把1771年定为发现光合作用的年代。但是，普里斯特利把植物改善空气的作用归功于植物的缓慢生长过程，没有认识到光对植物的作用。这样，当有人重复普利斯特利的实验时，有人成功，有人不成功，甚至得到完全相反的结论，认为植物不仅不能净化空气，反而使空气受到更严重的污染。 ⒋1779年，荷兰医生英格豪斯（janingenhousz）通过实验确认，植物确实有净化空气的作用。他进一步指出，植物净化空气的作用不是普利斯特利说的是由于植物缓慢生长过程所致，而是由于太阳光照射植物的结果，这种净化作用在几小时内便可完成，并不需要让植物生长若干天。
光对光合作用的影响 荣成第二实验中学李福好 学习目标： 1、掌握光合作用的概念、反应式 2、认识光是光合作用不可缺少的条件及光照强度对植物光合作用的影响 3、通过设计实验，提高实验设计的能力 4、从光照强度是影响光合作用因素的角度，分析光合作用原理在生产中的应用 重点、难点： 1、认识光是光合作用不可缺少的条件及光照强度对植物光合作用的影响 2、通过设计实验，提高实验设计的能力 教师准备： 1、精心准备导学案，设计多媒体课件 2、为学生编好小组 学生准备： 复习光合作用的相关知识 课型：复习课 教学设计思路： 本次优质课讲的内容是初一生物下册第四、五章的知识，课型是复习课。第四、五章共三节，主要是光合作用和呼吸作用的相关知识，知识容量比较大并且对初一的学生来说即使是学过一遍复习起来难度也较大。如何设计好本节课，是成败的关键。第四章第一节是绿叶在光下制造有机物，第二节是植物对有机物的利用，第五章是碳氧平衡。单复习一节的话，内容较少且这三节都有内在联系不好分割。全复习内容又太多。后来经过反复思考，确定了以影响光合作用的因素之一“光”这一因素为中心，将这三节中有关“光”这一因素的相关知识提取出来，围绕“光对光合作用的影响”、“光照强度对光合作用的影响”这两个实验展开探究。在让学生掌握一些基础知识的同时，着重提高学生的实验探究能力。第一个实验是课本中的让学生对着导学案中的问题自主复习，小组合作交流。第二个实验是让学生在掌握第一个实验的基础上自主设计实验，大胆进行探究，要求每位同学能画出实验装置简图，并能说出设计思路及预想的现象结论，从而使学生的设计实验的能力得以提高。 课堂实录： 主讲教师：李福好（荣成市第二实验中学） 学校：乳山市怡园中学 班级：初一八班
精心整理光合作用的过程 ?光合作用过程： ? ?1、光合作用的概念： ?绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 ?2、光合作用图解：? ? ? ?3、光合作用的总反应式及各元素去向 ? ?光反应与暗反应的比较： 项目光反应（准备阶段）暗反应（完成阶段）
?2、玉米是C4植物，其维管束鞘细胞中含有没有基粒的叶绿体，能够进行光合作用的暗反应。C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。 ?①四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合，提高强光、高温下的光合速率，在干旱时可以部分地收缩气孔孔径，减少蒸腾失水，而光合速率降低的程度就相对较小，从而提高了水分在四碳植物中的利用率。 ?②二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中；而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内，维管束鞘细胞不含叶绿体。 ? ?3、光合细菌：利用光能和二氧化碳维持自养生活的有色细菌。光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌，是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。 呼吸作用 ?呼吸作用：
? ?①规律：呼吸作用在最适温度最强，超过最适温度，呼吸酶活性下降，甚至变形失活，呼吸受抑制；低于最适温度活性下降，呼吸受抑制。? ?②应用：生产上常用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，提高产量。? ?(2)O2的浓度? ?? ?①规律：在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；O2浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为l0%以上，只进行有氧呼吸。? ?②应用：生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，藏少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。 ?(3)CO2浓度? ?①规律：从化学平衡的角度分析，C02浓度增加，呼吸速率下降。 ?②应用：在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO：浓度具有良好的保鲜作用。?
能量之源——光与光合作用 导入：大家应该听说过这样一个实验：比利时的科学家海尔蒙特把一棵2.5千克的柳树种在装有90千克泥土的桶里，只浇雨水，5年后，柳树长到85千克，而泥土只减少不到100克，由于水是加到桶里的唯一物质，所以当时海尔蒙特认为使柳树生长的物质是水。那么你们认为呢？（1、植物吸收的水大部分都散失到空气中；2、植物生长主要的原因是植物能利用阳光和空气中的二氧化碳进行光合作用）对于绝大多是生物来说，追根溯源其生命活动所需要的能量都是源自于太阳的光能，而太阳的光能要转化为能被细胞利用的化学能需要经过光合作用，那么哪些生物可以进行光合作用呢？（植物or绿色植物）举例：玉米的白化苗由于不能进行光合作用，在种子的储存的养分耗尽后就会死亡。由此，我们也可以推测，光合作用可能与什么有关？（色素）其实除了绿色植物，还有原生生物如：蓝藻，原核生物如：光合细菌，这些生物之所以能够进行光合作用，也是因为他们体内含与绿色植物一样的某些能够捕获光能的色素，那么究竟绿叶中含有哪些色素呢？ 一、实验：绿叶中色素的提取和分离 1、原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可用无水乙醇提取绿叶中的色素。绿叶中的色素不只一种，它们在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。 2、实验现象：从上到下颜色依次为：橙黄色（胡萝卜素）、黄色（叶黄素）、蓝绿色（叶绿素a）、黄绿色（叶绿素b）
3、结果分析： 色素带的条数与色素的种类有关，四条色素带说明有四种色素。 色素带的宽窄也色素含量有关，越宽说明含量越多，最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素。 色素带的扩散速度与溶解度有关，扩散越快溶解度越大。 4、四种色素对光的差异性吸收 从实验结果来看这四种色素的含量、在有机溶液中的溶解度都是不同的，那么这四种色素对光的吸收有没有什么差别呢？ 将四种色素溶液分别放在阳光和三棱镜之下，从连续光谱中可以看到不同波长的光被吸收的情况，其中叶绿素a和叶绿素b主要是吸收蓝紫光和红光；胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这些色素吸收的光都可以用于光合作用，绿光由于被吸收得最少，被反射出来，所以叶片呈现出绿色。因此，我们在种植温室或者大棚蔬菜时，应该注意什么？（透光性要好，并且不能选用绿色的塑料或者玻璃） 二、光合作用的探究历程 了解了与光合作用有关的四种色素之后，我们不禁又会思考这些色素存在于细胞中什么部位，他们在光合作用的过程中充当什么样的角色，光合作用发生的场所在哪里，需要哪些条件，原料和产物又分别是什么？人们对光合作用的认识也经历了一个漫长的过程，科学家们用了200多年的时间经过了无数次的实验，才对光合作用有了比较清楚的认识，接下来我们就随科学家们探寻的足迹来了解光合作用。 1771年，普利斯特利，将点燃的蜡烛与绿色植物放在密闭的容
第五章细胞的能量供应和利用 第4节能量之源——光与光合作用 一、教学目标 知识方面： 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、说出光合作用以及对它的认识过程。 4、说出光合作用原理的应用。 5、简述化能合成作用。 能力方面：尝试探究影响光合作用强度的环境因素。 情感态度价值观：通过研究科学家对光合作用原理的探究过程，认同科学是在不断地观察、实验、探索和争论中前进的；认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要有质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度。 二、教学重点、难点及解决方法 1、教学重点： ⑴绿叶中色素的种类和作用。 ⑵光合作用的发现及研究历史。 ⑶光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。 ⑷影响光合作用强度的环境因素。 解决方法： ⑴通过色素提取和分离实验，让学生仔细观察分离出的不同色带，色带的颜色、分布顺序 和宽窄，思考其原因及作用。 ⑵让学生从化学反应的角度看光合作用的过程，明确每一个物质变化的来龙去脉和相应的 能量转化的过程。 ⑶让学生通过探究活动理解光合作用原理的应用。 2、教学难点： ⑴光反应和暗反应的过程。 ⑵探究影响光作用强度的环境因素。 解决方法： ⑴通过由浅入深的讲解，让学生理解光反应和暗反应的过程，区别和联系。 ⑵通过探究活动——环境因素对光合作用强度的影响，让学生掌握光合作用原理在农业生 产中的应用。 三、课时安排：3课时 四、教学方法：讲解、实验法。
五、教具准备：课件 六、学生活动 1、指导学生阅读教材，找出需了解的知识点。 2、让学生讨论认识叶绿体的结构，这种结构有哪些适于进行光合作用的特点；光合作用的 过程，影响因素等。 七、教学程序 第1课时 [问题探讨]结合教材P97图讨论： 1、用这种方法有什么好处？不用颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗？ 2、为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源？ 导言：追根溯源，对绝大多数生物来说，能量的最终来源是光能。将光能转换成化学能要靠光合作用，进行光合作用的细胞，首先要能够捕获光能，那么捕获光能的色素有哪些呢？ 一、捕获光能的色素。 探究绿叶中色素的种类：教师指导学生完成如P97——98的实验。教师可让学生带着下列问题去做实验： 1、加入SiO 2、CaCO3的作用是什么？ 2、研磨时为什么要迅速而充分？ 3、将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？ 4、滤纸条一端为什么要剪去两角？ 5、画滤液细线时应注意什么？ 6、为什么不能让滤液细线触及层析液？ 7、滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？ 教师归纳总结： 叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素 叶绿色b（黄绿色） 绿叶中的色素胡萝卜素（橙黄色） 类胡萝卜素 叶黄素（黄色） 教师演示相关实验让学生得知：叶绿素a和叶绿素b吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，并结合P99吸收光谱图讲解。 1817年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，但当时并不清楚叶绿素分布于何处？1865年德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。
光合作用的过程教学设计
光合作用的过程教学设计 成都市玉林中学吕茜 一、教材分析 本节课为高中生物必修1《分子与细胞》（人教版）第5章第4节《能量之源──光与光合作用》中的学习内容。第4节的教学包括“捕获光能的色素和结构”、“光合作用的原理和应用”两小节。“光合作用的过程”是继《光合作用的探究历程》学习之后，教师引领学生深入而有简短地认识光合作用过程中化学反应的实质的最重要、最核心的教学内容。 二、教学目标 知识目标 1．概述光合作用的光反应和暗反应阶段的化学反应，比较二者的区别和联系； 2．从物质转变和能量转换的角度，简述光合作用的实质。
四、教学设计思路 教学过程秉承“学生为主体，教师为主导” 的教学理念，学生按照学案实施流程和教师的引导，首先可通过自主阅读课本有关段落，简要寻找、梳理出光合作用两个阶段的知识要点，然后在教师指导下，深入理解、注重比较并学会归纳知识要点。 整个学习过程教师要注意方法的介绍、学情 的关注和适时点拨。特别注重通过图解的认识、列表的比较，认清光合作用的光反应和暗反应中，物质和能量的变化过程、化学反应发生的部位和条件等，让学生能够真正明确光反应和暗反应这两个阶段中，物质变化的来龙去脉和伴随着的能量转换过程，以便从整体上认识、理解和掌握光合作用全过程。 五、教学过程的实施 教师的组织和引导学生活设计
动意图【温故知新】 复习提问： 叶绿体作为光合作用的场所，有着怎样一个与功能相适应的膜结构特点？ （展示叶绿体亚显微结构示意图，引导学生回忆并识图，完成学案填空内容） 简要讲述： 上节课我们了解了科学家对光合作用的探究历程，请简要回忆，默默复述出“光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？” 并且请能用一个化学反应式来概括：学生回 忆前学 知识，思 考回答 所提问 题 通过 回忆 旧知 识导 入新 课 简要 对学 生作 一评 价
光与光合作用 学生在小学的《科学》和初中《生物》课中已学习过有关光合作用的知识，在生活实践中对光合作用也有所了解。这些知识、经验和技能是学好本节内容的重要基础。对于光合作用中的物质代谢和能量代谢过程的学习学生会有些困难。针对这种情况，在教学过程中教师可以多角度提出问题，引导学生围绕问题进行分析、推理，从而得出结论。 二、教学目标 1、知识目标：说明光合作用的原理和光合作用的过程。 2、能力目标：通过对光合作用探究历程的学习，培养学生分析、推理的思维能力; 通过对光合作用过程的学习，培养学生知识整合的能力。 3、情感目标：激发学生进行科学探究的兴趣; 感受科学家实事求是的科学态度、坚忍不拔的意志品质; 养成严谨的科学态度，树立创新的科学精神。
三、教学重点 光合作用的原理和光合作用的过程。 四、教学难点 光合作用的过程中物质变化和能量变化。 五、教学准备 多媒体课件。 六、教学方法 讨论法、探究法、分析法、讲授法等相结合。 七、教学策略 1.对多个实验进行有效的整合 光合作用的探究历程中有一系列的实验，学生学习这些探究实验的过程也就是学习光合作用原理的过程。有些实验学生在小学和初中
时就有所接触，对于这些探究实验的学习采取以学生自学为主，教师从多角度提出问题，让学生带着问题去阅读、思考、讨论，在学生解答的基础上教师再加以适当的点拨，引导学生归纳出光合作用的反应式。通过对反应式中元素的来源和去向的探究把学生引入鲁宾、卡门实验和卡尔文实验的学习，这两个实验对大部分学生而言较为陌生，教师先讲授实验过程，再提出问题，接着引导学生分析实验现象，得出实验结论，让学生体验、感受科学家实验的科学性、严谨性。 2.对教材中的某些知识做了适当的调整 在讲授探究氧气来源的实验时穿插介绍光合作用光反应的内容;在讲授探究碳元素的转移途径的实验时穿插介绍暗反应的内容，这样处理不仅将光合作用的探究历程与光合作用的过程进行了有机的整合，便于学生把握它们的联系;还突出了教学中的重点、突破了教学中的难点。 3.师生共同总结光合作用的过程，不仅可以引导学生从整体上把握光合作用中的物质变化和能量变化，还可以培养了学生对知识归纳、整合的能力。总结过程中教师还逐步画出光反应、暗反应过程的板图，使教师对光合作用的过程教学变得更加完整，更有利于学生得掌握。
第3节光与光合作用 1.光合作用的基本过程(Ⅱ)。 2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。 3.实验：叶绿体色素的提取和分离。 4.光合作用与细胞呼吸在植物代谢中的综合性考查(Ⅱ) 知识点一绿叶中色素的提取和分离 1．实验原理 2．实验步骤 3．实验结果
4.实验注意事项和目的 知识点二捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程 1．捕获光能的色素及色素的吸收光谱 由图可以看出： (1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。 (2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。2．叶绿体的结构与功能 (1)结构模式图
(2)结构??? 外表：①双层膜 内部? ???? ②基质：含有与暗反应有关的酶③基粒：由类囊体堆叠而成，分布有色素和与光反应有关的酶 ↓决定 (3)功能：进行光合作用的场所。 3．光合作用的探究历程 知识点三 光合作用的基本过程 1．概念：指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 2．过程
3．反应式 (1)产物为(CH 2O)：CO 2＋H 2O ――→光能 叶绿体(CH 2O)＋O 2。 (2)产物为C 6H 12O 6：6CO 2＋12H 2O ――→光能 叶绿体C 6H 12O 6＋6O 2＋6H 2O 。 4．光反应和暗反应的比较 5.光合作用和化能合成作用的比较 6.分析光合作用的过程图解
(1)图中的甲表示光反应阶段，发生在叶绿体的类囊体薄膜上。 (2)乙表示暗反应阶段，又称作卡尔文循环。 (3)图中的物质a 是[H]，物质c 是CO 2。 (4)图中的ATP 不能(填“能”或“不能”)运出所在的细胞器，用于其他生命活动。 7．光合作用中元素的转移途径 (1)H ：3H 2O ――→光反应[3H]――→暗反应(C 3 H 2O)。 (2)C ：14CO 2――――→CO 2的固定14C 3―――→C 3的还原(14 CH 2O)。 (3)O ：H 218O ――→光反应18O 2; C 18O 2――――→CO 2的固定C 3――→C 3的还原(CH 218 O)。 8．环境条件改变时光合作用中相关物质的含量变化 (1)分析方法：需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。 示例：CO 2供应正常，光照停止时C 3的含量变化 (2)物质含量变化