教师:我们在观察课件的时候,是不是觉得有点“眼花缭乱”呀,这说明光合作用是个很复杂的过程。其实刚才课件中显示的只是光合作用的简化过程,其具体过程还要复杂得多。
学生:叶绿体基粒的类囊体薄膜上。
教师:利用到了哪种原料? 学生:水。
教师:水在光反应阶段发生了怎样的变化? 学生:水被分解成了[H]和O2。
教师:水是化学性质非常稳定的化合物,它为什么会在常温下常压下分解? 学生:一方面有色素吸收的光能做“动力”;另一方面类囊体薄膜上分布着相应的酶作催化剂。
教师:回答得很好。我们再仔细观察一下,色素吸收的光能除了使水分解以外,还发生了什么变化?
教师:重新演示光合作用光反应的动态画面,并指导学生观察。
学生:还有一部分转移到了ATP中,即利用光能把ADP和Pi合成为ATP。 教师:刚才的一系列变化都需要什么参与? 学生:光。
教师:对啦。所以我们把发生在叶绿体类囊体薄膜上的这一化学变化称为光反应。那么,同学们能不能归纳一个,整个光反应阶段物质和能量是怎样转变的?
学生:从物质变化的角度来看,一是把水分解成了O2和具有强还原性的[H],二是把ADP和Pi合成了ATP;从能量变化的角度来看,把光能转化成了ATP中活跃的化学能。
教师:很好。光反应一共产生了三种产物,其中我们看到O2作为光合作用的第一个终产物释放到了大气中,还原性很强的[H]和储存有活跃化学能的ATP又到哪里去了呢?
学生:提供给暗反应利用。
教师:下面我们就继续看看暗反应是怎样进行的。 (显示板书:暗反应)
教师:演示光合作用暗反应的动态变化,并指导学生仔细观察。 教师:暗反应在哪里发生? 学生:在叶绿体基质中。 教师:利用了哪种原料? 学生:二氧化碳。
教师:在暗反应过程中,二氧化碳发生了怎样的变化?
学生:首先CO2与一个C5结合形成两个C3,这一步称为“二氧化碳的固定”。 教师:二氧化碳的化学性质是非常稳定的,在空气中很难与其他化合物发生反应,为什么在叶绿体基质中可以顺利地与C5结合形成两个C3呢?
学生:因为在叶绿体基质中存在多种催化暗反应的酶。
教师:请大家仔细观察,经二氧化碳固定所产生的C3又发生了什么变化呢? 教师:继续演示光合作用暗反应的动态变化,并指导学生仔细观察。
学生:C3经过一系列变化转变成了(CH2O),这一步称为“三碳化合物的还原”。 教师:这一步除了形成(CH2O),还有什么产物? 教师:注意引导学生观察,这一步学生很容易忽略。 学生:还有C5。
教师:对啦。C5作为一种中间产物,在暗反应的固定阶段用到,同时在暗反应的还原阶段又产生,这对于光合作用有什么意义?
学生:保证暗反应不会缺乏原料,能够持续进行下去。 教师:还原阶段需要哪些条件?
学生:需要相应的酶催化,还需要光反应提供的[H]作还原剂以及ATP供能。 教师:刚才的一系列变化需不需要光? 学生:不需要。
教师:那是不是一定要在黑暗中进行呢? 学生:也不是,有光无光都可以进行。
教师:对。“暗”并不是指暗反应一定要在黑暗中进行,而是相对于光反应来说,这一阶段不需要光。故我们把光合作用第二阶段所发生的、在有光无光条件下都可以进行的化学反应称为“暗反应”。现在哪位同学来归纳一下整个暗反应阶段物质和能量进行了怎样的转
变?
学生:从物质变化的角度来看,二氧化碳经过“固定”和“还原”两个过程,最终被还原成(CH2O)和C5;从能量转变的角度来看,ATP中活跃的化学能变成了稳定的化学能储存在糖类等有机物中。
教师:好。综合我们刚才讨论的光反应和暗反应,我们可以把光合作用过程用下面的示意图表示。
教师:出示光合作用过程示意图并作适当讲解。
教师:从上图中可以看出,光合作用是由“光反应”和“暗反应”两个阶段组成的。那么这两个阶段有什么关系呢?
教师:出示光反应和暗反应关系的比较表,并组织学生回答。 比较项目 场所 条件 反应时间 反应产物 反应性质 区 与光的关系 光 反 应 囊状结构薄膜上 光、色素、酶、水 短促、以毫微秒计 [H]、ATP、O2 光化学反应 必须在光下进行 基质中 酶、ATP、CO2、[H] 较缓慢 有机物、ADP、Pi 酶促反应 与光无直接关系 温度影响酶的活性,关系密切 ①CO2的固定 CO2+C5 2C3 ②C3还原 2C3 葡萄糖 ATP中活跃的化学能→有机物中暗 反 应 别 与温度的关系 与温度无直接关系 ①水的光解 2H2O 4[H]+O2 物质 ②ATP的形成 ADP+Pi+能量 ATP 能量变化 光能→电能→ATP中活跃的化
学能 实 质 联 系 稳定的化学能 无机物转变为有机物,光能转变成有机物中的化学能 光反应为暗反应提供[H]和ATP,暗反应为光反应提供ADP和Pi 列表中的答案由教师根据学生的回答逐一显示。
教师:通过刚才的列表比较,你认为“植物白天进行光反应,晚上进行暗反应”的说法正确吗?为什么?
学生:不对。因为暗反应的正常进行需要光反应提供的[H]和ATP,如果光反应停止,也就意味着暗反应随即停止;反之,光反应的正常进行需要暗反应提供ADP和Pi,如果暗反应受阻,光反应也不能正常进行。光反应和暗反应是两个同时进行、相互制约、密切联系、缺一不可的过程。
教师:请分析光下的植物突然停止光照后,其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化?请分析光下的植物突然停止CO2的供应后,其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化?
学生回答后,教师显示幻灯片给予纠正。 教师:研究光合作用的过程有什么意义呢? 学生:增加光合作用的强度
教师:对。增加光合作用的强度,提高农作物的产量
教师:据前面得出的反应式,假如有机物就是葡萄糖时,该怎么写反应式呢?产物中氧原子、碳原子和氢原子的来源?用直线连起来。如果从光合作用整体的角度来看;光合作用又完成了怎样的物质变化和能量变化?(即光合作用的实质是什么?)
学生回答后,教师显示幻灯片给予纠正。 教师:我们研究光合作用又何意义呢?
学生:光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。光合作用维持大气中O2和CO2含量的对稳定。
教师:对,还能促进生物的进化。
教师:我们研究的光合作用与前面的细胞呼吸有什么区别呢? 学生回答后,教师显示幻灯片给予纠正 课堂小结:
[课堂练习]
1.图示德国科学家萨克斯的实验,在叶片照光24时后,经脱色、漂洗并用碘液处理,结果有锡箔覆盖的部分呈蓝色。本实验说明( ) ① 光合作用需要CO2 ②光合作用需要光 ③光合作用需要叶绿素 ④光合作用放出氧 ⑤光合作用制造淀粉
A.①② B.③ ⑤ C.② ⑤ D.① ③ 2. 光合作用中,ATP转变为ADP的地方,是在叶绿体的( )
A.外膜上 B. 基质中 C. 色素中 D. 类囊体的薄膜上 3、光合作用实质是 ( ) A.把二氧化碳转变成ATP B.产生化学能,贮藏在ATP中 C.把光能转变成化学能,贮藏在ATP中 D.无机物转变成有机物,光能转变成化学能
4.某科学家用含碳的同位素C的二氧化碳来追踪光合作用中碳原子在下列分子中的转移, 最可能的途径是( )
A.二氧化碳→叶绿素→ADP B.二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖 C.二氧化碳→酒精→葡萄糖 D.二氧化碳→叶绿素→ATP
5、如果在光合作用实验所用的水中有0.20%的 水分子含有18O,所用的CO2中有0.68%,那么,光合作用释放的氧气中含有18O的比例为( )
A、 0.20% B、0.48% C、 0.68% D、0.88% [课后作业] 完成学案上的题目。 [教学感悟]
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