光合作用
教學目標
一、知識方面
1、使學生了解光合作用的發(fā)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(qū)別與聯系及光合作用的意義。
4、應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系。
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(yǎng)學生良好的思維品質。
三、情感、態(tài)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(tài)環(huán)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(STS)的關注。
④很多植物的葉片到秋天會變紅,很多植物的花在一天的不同時間中也會呈現不同的顏色,學生知道這是什么的原因嗎?
本題涉及了植物細胞中色素及其比例變化的問題。一般來說,正常葉片的葉綠體中有兩大類光合色素,其中葉綠素和類胡蘿卜的分子比例為三比一,葉綠素a和葉綠素b也約三比一,葉黃素和胡蘿卜的比為二比一。由于綠色的葉綠素比黃色的類胡蘿卜素多,占優(yōu)勢,所以正常葉子總是呈現綠色。秋天、條件不正;蛉~衰老時,由于葉綠素較易被破壞或先降解,數量減少,而類胡蘿卜素比較穩(wěn)定,所以葉片呈現黃色。
至于紅葉,不是葉片中葉綠體的色素造成的,而是由細胞液泡中的花色素引起的。因秋天溫度降低,植物體內積累較多糖分以適應寒冷,體內的可溶性糖多了,就形成較多的花色素儲存于液泡中。而花色素類似于酸堿指示劑,從堿性到酸性會呈現從藍色到紅色顏色漸變,具體而言是,pH=7~8 時呈淡紫色;pH<3時,呈紅色;pH>11則呈藍色。由于秋天時液泡中花色素增多,且細胞液pH值又偏酸性,因此葉子就變紅了。
不僅如此,花色素的顏色也會隨環(huán)境中存在的不同的金屬離子而改變,所以同一種花色素在不同的花中,或是同一種花由于種植的土壤不同,都能顯出不同的顏色。
學生可以回家做一個小實驗,找一朵開紅花的牽牛花,用手把花瓣使勁揉一揉,使花瓣細胞的液泡破裂,然后把這朵花放到洗衣粉水中(堿性環(huán)境),花瓣的顏色會由紅色變?yōu)樗{色。這樣學生就可以理解其中的原因了。
第二課時
1、引言
教學時可從光合作用的總反應式入手,或從與初中階段的光合作用總反應式的比較入手,可采用老師講授,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,即水中的氧是來源于水還是二氧化碳,還是共同來源于二者,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于水中的氧后,讓學生回憶初中生物學課本中的光合總反應式,并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盡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后,應把重點放在光反應與暗反應的區(qū)別和聯系上,可利用表解的形式讓學生分析討論:
光反應
暗反應
區(qū)
別
反應性質
光化學反應
酶促反應
與光的關系
必須在光下進行
與光無直接關系,在光下和暗處都能進行
與溫度的關系
與溫度無直接關系
與溫度關系密切
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?yōu)槠咸烟堑裙夂袭a物中穩(wěn)定的化學能
聯系
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。
之后,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系的,而它們之間的聯系紐帶是還原力,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,相當于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。
時間允許的話,還可引導學生討論影響光合作用的因素,進而討論“如何提高光合效率的途徑”,“采取哪些措施提高農業(yè)產量?”等問題,使學生體會到學習生物學理論的實際價值,強化學生學以致用、理論聯系的理念。例如,可提出下面的問題供學生討論:
“你能利用光合作用原理,提出在農業(yè)生產中提高作物產量的具體措施嗎?”
對光合作用的影響
在生產上的應有
光
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后,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