能量之源——光与光合作用
知识与技能 教学目标 过程与方法 通过探究“环境因素对光合作用的影响”，初步学会科学研究的一般方法，发展科学探究能力 （1） 通过本节的学习，使学生养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度 （2）通过了解光合作用原理在农业生产上的应用，使学生认识生命科学的价值，从而 乐于学习生命科学 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。 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。 讲解、实验法 课件 3课时 教 学 内 容 情感态度 与价值观 教学重点 教学难点 教学方法 教学用具 课时安排 板书设计: 1
教 学 内 容 一、复习导入: 教学内容 引入 光合色素 教师活动 光合作用对自然界的意义：生成氧气，进而紧接形成地球的臭氧层；直接或间接为其他生物提供能源；促进碳的循环。 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？ 实验：探究光合色素的的种类 讲述光合色素的种类、吸收光谱 光合作用色素 A. 色素分布：色素分布在内囊体的薄膜上， 色素可以吸收、传递、转化光能 B. 色素种类： 叶绿素a（3/4）（蓝绿色） 叶 绿 素（3/4） 类囊体薄膜 叶绿素b（1/4）（黄绿色） 上的色素 红光、篮紫光 叶黄素 （2/3） （黄色） 类胡萝卜素（1/4） 胡萝卜素 （1/3）（橙黄色） 蓝紫光 通过图片和问题的引导，讲述叶绿体的结构及其适应光合作用的特点。 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。 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二、叶绿体的结构 结合P99图示讲解叶绿体的结构，教师归纳： 外膜 叶绿体 内膜 基粒：由两个以上的类囊体组成，含色素和酶 基质：含酶 叶绿体的功能。结合P100 恩格尔曼的实验讨论下列问题； 1、恩格尔曼实验的结论是什么？ 2、恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？ 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。 学生活动 学生通过实验总结 叶绿体的结构 对恩格尔曼的两个2
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。 光合作用的探究历程 利用学生初中学过的关于光合作用的反应式，利用填空的方式，展示光合作用的定义。 引导学生对几个主要的探索历程资料进行阅读，并找出相关阶段的研究成果或观点。特别讲述用同位素追踪氧元素走向和碳元素走向的实验 教师列表呈现相关内容，学生讨论回答问题。 年代 科学家 实验 将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭；将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内，小鼠也不易窒息而亡。 将普利斯特利所做的实验装置分别放在光下和黑暗中做 结论 思考 为什么有人认为植物也能使空气变污浊？ 与前人相比，实验做了什么改进？ 1、为什么要把绿叶先在暗处放置几小时？ 2、谁是实验组，谁是对照组？ 实验进行讨论，并进行表达交流 英国的1771年 普利斯特利 结论？ 学生思考 探究 荷兰的1779后 英格豪斯 结论？ 1864年 德国的萨克斯 结论？ 美国的1880年 恩格尔曼 上一节课已讲 美国的1939年 鲁宾和卡门 采用同位素标记法分别标记H2O和CO2，进行两组光合作用的实验。第一组向绿结论？ 18色植物提供H2O和CO2；第二组提供H2O18和CO2。 二位科学家采用了什么研究手段？ 3
20世纪美国的40年代 卡尔文 用C标记CO2，供小球藻进行光合作用。 1414 讨论： 1、从人类对光合作用探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学有什么联系？与技术手段的进步有什么联系？ 2、人类对光合作用的探究过程，你还有哪些感悟？ 第2课时 光合作用的原理和应用 教学内容 光合作用的过程 教师活动 学生活动 学生总结 1、光反应： 条件：光，色素，酶 场所：叶绿体基粒的类囊体薄膜上 过程：（物质变化） ①水的光解 光 12H2O 24 + O2 ②光合磷酸化（ATP的合成） 酶 ADP + Pi + 能量 ATP 能量变化：光能转变为活跃的化学能 2、暗反应： 条件：、ATP、酶 场所：叶绿体基质 过程：①二氧化碳的固定 酶 6CO2 + 6C5 12C3 ②三碳化合物的还原 酶 12C3 + 24 + ATP C6H12O6 + 6H2O + 6C5 物质变化：CO2 C3 （CH2O） ATP ADP + Pi 能量变化：ATP中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能。 2. 光反应与暗反应比较 （1）光反应与暗反应的比较 项目 实质 时间
光反应 光能转化为活跃化学能（ATP、）,放出氧气 短促、以微秒计 暗反应 活跃化学能转变成稳定化学能储存起来（CH2O） 较缓慢 4
条件 场所 需叶绿素、光、酶 在叶绿体的类囊体膜上 不需要叶绿素和光、需要酶 在叶绿体的基质中 CO2的固定 CO2 + C5?C3 CO2的还原（CH2O） [H]?酶?????4 + O2 2H2O?物质变化 ADP+ 光??ATP Pi??能量变化 光酶联系 叶绿素将光能转化ATP中的活跃化学能转化成活跃的化学能储为糖等有机物中稳定的化存在ATP中 学能 ①光反应为暗反应提供、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。②光反应与暗反应是光合作用全过程的两个阶段。既有区别又有联系，是缺一不可的整体。 光合作甲 付程中的 元素去向 上述方程式表示的光合产物只是单糖，实际上光合产物主要是糖类，包括单糖（葡萄糖和果糖）、二糖（蔗糖）和多糖（淀粉），其中以蔗糖和淀粉最为普遍，但一些实验证明，蛋白质、脂肪和有机酸也都是光合作用的直接产物。因此对光合作用产物应该理解为有机物和氧更为确切。 当外界因素下光照强度、CO2浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3 、C5 、,ATP及ADP的生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，它们的关系归纳如下： 5