第四节 光合作用的原理

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1、第四节 光合作用的原理教案云阳高级中学 余游一概述本节课为高中必修一分子与细胞人教版第一册第五章“细胞的能量供应和利用”中 的第四节的内容。本册教材第五章介绍了细胞的能量供应和利用，本节课是对细胞的能量来 源进行探讨，为以后进行教学知识打下基础。本节内容的学习会对学生以后学习有关能量来 源问题和实验设计有很好的促进作用。二课程标准说明光合作用以及对它的认识过程三教学目标1. 知识目标：说出光合作用的过程尝试探究影响光合作用强度的环境因素2. 能力目标：在思考与讨论中运用语言表达的能力与分享合作的能力3. 情感目标：借助光合作用物质能量变化过程的分析，培养学生对自然科学的热爱和对大自 然的敬畏，

2、懂得保护环境的重要性，和科学研究过程中对真理的追求需要付出艰辛的努力。 四教学重点光反应和暗反应的过程和相互关系影响光合作用的环境因素五教学难点光反应和暗反应的过程六学习者分析学生已经学习了光合作用的探究历程，知道植物能够进行光合作用，能够产生氧气，并 知道氧气中的氧来源于水，知道叶绿体的结构和光合作用的场所是叶绿体等知识。但光合作 用的反应过程及其实质了解并不多。七教学资源与工具人民教育出版社高中一年级生物学教材专门为这节课制作的多媒体课件八教学过程1. 引入：同学们好，现在我们开始上课。（展示图片）我们看到这里有一颗大树，这棵大树在干 什么呢，同学们来描述一下？（学生用文字表述，并且会认识

3、到这是光合作用的过程）现 在我们用化学反应方程式来写一下光合作用的过程，这个过程是这样的： 板书：C02+ H2O 需卜（CH2O） + O2 （条件是光照，场所是叶绿体）有人说这个反应是地球上最重要的化学反应，为什么这么说呢？（认识重要性）第一,你可以离开氧气吗？第二,你可以不吃东西吗？第三,你可以不需要任何能源吗？（从三个方面-氧气，食物，能源来体现光合作用的重要性）如果没有没有了光合作 用，大多数生物都是难以生存和发展的。由此可见光合作用确实是非常重要的，所以这个过 程也是自然科学中的一个重点研究领域。2. 光反应过程但是我们看到光合作用从表面上看起来似乎是一个简单的氧化还原反应，但实质

4、上它包 括一系列非常复杂的物质和能量转变问题。对这个过程的研究，科学家们耗费了将近 200 年的努力。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。实验室条件下裂解水需要什么条件？物理化学常识告诉我们，需要极强的电流或2000 度的高温。植物对水的裂解所需要的能量来自于哪里呢？（观看图片思考得出结论）光能我们知道，要获得瀑布中水流的势能，我们需要建立水电站，才能得到势能并把水的势 能转换成电能。叶绿体靠什么来捕获光能呢？我们回忆一下叶绿体的结构，在类囊体的薄膜上分布着光合色素。这些色素可以吸收传 递转化光能。这些色素像收音机的天线一样吸收着光能，并像漏斗一样把他们聚集起来，传递给一些

5、 处于特殊状态的叶绿素a。当叶绿素a吸收光能后就会被激发丢失一个电子。这个电子会进 入电子传递链，当叶绿素a丢失电子之后它会很迫切的想把电子抢回来，但是，它丢失的电 子早已进入电子传递链传递链传走了，所以 它只能从别人那里去抢夺电子，而最终提供这 个电子的是水。就这样，水的电子被抢，水就被裂解，释放出氧气，并产生H+,我们看到 植物仅仅利用可见光悄无声息就将水裂解了。但是还有两个问题，第一个问题是H+和传递链中的e-何去何从呢？谁来接收他们？这 个接受者就是NADP+，它接收电子和H+，还原为NADPH。它是一种活泼的还原剂。第二个问题，电子传递链中的电能要转化成什么呢？这些电能会被ADP和p

6、i获得形成 ATP这样一来，我们看到光能中的能量被转移成为ATP中的活跃化学能。下面，我们把这个过程简化并总结一下，图片展示。因为这个过程需要光照，所以称为 光反应。板书：光反应场所类囊体薄膜条件光，色素，酶物质变化H 0-0 + H；形成 ATP2 2能量变化光能一活跃的化学能3. 暗反应过程现在我们看看反应方程，我们已经成功将水裂解放出氧气，但是二氧化碳和有机物还并 未出现呢，C是如何进入有机物的呢？卡尔文用同位素标记法发现，二氧化碳中的14C先出现在了 C3中，然后才出现在有机 物中。其实这个过程就是光合作用暗反应阶段。该过程有光无光都可以进行，但由于不直接 需要光，所以叫做暗反应。展示

7、图片，下面我们来分析暗反应的过程。在暗反应阶段中，绿叶通过气孔从外界吸收 的CO2首先与植物体内的C5 （一种五碳化合物）结合，形成两个C3 （一种三碳化合物）， 所以，放射性首先出现在C3中。这个过程叫做二氧化碳的固定。紧接着，C3接受ATP释 放的能量并被H还原，一部分C3形成糖类，另一部分形成C5,从而使暗反应的化学反应 持续进行下去。不管是co2的固定还是C3的还原，这些过程都需要相应的酶来催化。请同学们按照光反应的总结方式来总结一下暗反应：（教师对学生的总结作出评价） 板书：暗反应场所叶绿体基质条件酶，H,ATP物质变化CO2固定C3还原能量变化23f稳定的化学能（备注：因为相关酶在

8、叶绿体基质中，所以场所是叶绿体基质。光反应把光能转换变为ATP中的化学能，但ATP在细胞中并不能大量积累，所以，就通过暗反应，将ATP中的化 学能转变为有机物中稳定的化学能，这样的话就能大量积累了）4. 总结光反应和暗反应的关系我们可以看到在光合作用的过程中，光反应为暗反应提供H和ATP,而暗反应为光反 应提供了 ADP和pi, NADP+ （板书）但是，光反应过程中产生的ATP是很保守的，这些 ATP并不会拿出去分享，比如蛋白质合成，细胞分裂等等，它只用于暗反应中C3的还原。现在回过头来看第一张图片（植物在阳光下的图片），是不是觉得内容更加丰富了呢？ 我们知道了光合作用是一系列化学反应构成的

9、一个平衡体系。但自然不是一成不变的，有阳光明媚的时候也有阴雨蒙蒙的时候，倘若一片乌云飘来遮 住了太阳，想想会怎么样呢？（让学生思考分析平衡体系的变化）光照减弱，光反应生成的ATP和H 就会减少，而他们的减少会进一步影响暗反应，使 有机物的生成也减少。同样的道理，当 CO2 减少，势必对光反应的产物的消耗就会减少， 那么H和ATP就会有所积累。所以说，光反应和暗反应是既有区别又紧密联系，是缺一不可整体。6.总结总之，只有了解了这个过程，我们才知道到植物对于人类有多么的重要，我们才知道， 为什么我们需要去保护植物；只有了解了这个过程，我们才能利用这个过程，为人类创造更多的可能，改造人类的生 活，但是科学并非一朝一夕的事情，它可能需要付出血泪般的努力当你觉得电费太高舍不得开空调的时候，说不定将来你家的机器人正在给你的家用发电 机浇水呢！说不定，将来的汽车不用加油，它是植物驱动的。是的，未来充满无限可能，而这些所有的可能在于你们。九作业安排光合作用的原理一、CO2+ H2O（CH2O）+ O2光反应暗反应场所类囊体薄膜叶绿体基质条件光，色素，酶酶，H,ATP物质变化H00+ H；2 2形成ATPCO2固定C3还原能量变化光能一活跃的化学能f稳定的化学能