光合作用的過(guò)程

　　教學(xué)目標(biāo)

　　一、知識(shí)方面

　　1、使學(xué)生了解光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。

　　2、使學(xué)生了解葉綠體中色素的種類(lèi)、顏色及其吸收的光譜；初步學(xué)習(xí)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(shí)質(zhì)、總反應(yīng)式、光反應(yīng)、暗反應(yīng)的具體過(guò)程、光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義。

　　4、應(yīng)用所學(xué)的光合作用的知識(shí)，了解植物栽培與合理利用光能的關(guān)系。

　　二、能力方面

　　1、通過(guò)葉綠體色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)，初步訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)室操作技能及相關(guān)儀器、藥品的使用能力。

　　2、通過(guò)探討光合作用的氧來(lái)源，初步訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

　　3、通過(guò)分析、討論光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)具體過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)。

　　三、情感、態(tài)度、價(jià)值觀方面

　　1、通過(guò)學(xué)生對(duì)綠色植物的光合作用意義的理解，增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識(shí)。

　　2、通過(guò)學(xué)生討論"如何利用光合作用的原理提高作物產(chǎn)量"這一問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)（STS）的關(guān)注。

　　教學(xué)建議

　　教材分析

　　因?yàn)楣夂献饔迷诰G色植物的新陳代謝以及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中，具有十分重要的意義，所以本節(jié)是本章的重點(diǎn)內(nèi)容之一。教材這一節(jié)主要講述了光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程、葉綠體和其中的色素（并且安排了葉綠體中色素的提取和分離的學(xué)生實(shí)驗(yàn)）、光合作用的過(guò)程、光合作用的重要意義以及植物栽培與光能的合理利用。義務(wù)教育初中生物教材已經(jīng)講述了光合作用的基礎(chǔ)知識(shí)，安排了綠葉在光下制造淀粉的實(shí)驗(yàn)。本節(jié)在此基礎(chǔ)上，更加深入地從產(chǎn)物和場(chǎng)所等方面講述了光合作用發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的幾個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)；講述葉綠體和其中的色素、讓學(xué)生學(xué)會(huì)提取和分離葉綠體色素。

　　一、教材首先向?qū)W生展示了人類(lèi)研究光合作用這種地球上最重要的生理過(guò)程的艱苦歷程，同時(shí)介紹了在研究光合作用過(guò)程中的幾個(gè)著名實(shí)驗(yàn)，如：1771年，英國(guó)科學(xué)家普利斯特利證明植物可以更新空氣實(shí)驗(yàn)；1864年，德國(guó)科學(xué)家薩克斯證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生淀粉的實(shí)驗(yàn)；1880年，德國(guó)科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，并從葉綠體放氧的實(shí)驗(yàn)；20世紀(jì)30年代美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門(mén)采用同位素標(biāo)記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部來(lái)自水的實(shí)驗(yàn)。介紹這些實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生懂得實(shí)驗(yàn)是探究生物科學(xué)的基本方法，從而培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、不斷探求新知識(shí)的創(chuàng)新精神。

　　二、葉綠體中的色素是本節(jié)的重點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)是本節(jié)的難點(diǎn)。

　　學(xué)生必須在搞清楚葉綠體中色素的種類(lèi)及其吸收光譜，基粒片層結(jié)構(gòu)的垛疊形式、色素在片層上的分布、基粒和基質(zhì)的關(guān)系基礎(chǔ)上，才有可能深刻理解光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)及其相互關(guān)系。

　　教材在介紹葉綠體中的色素時(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，即《葉綠體中色素的提取和分離》，使學(xué)生易于對(duì)葉綠體色素有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。本實(shí)驗(yàn)可以在講授完葉綠體色素后作為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)處理，也可用于葉綠體色素的探究實(shí)驗(yàn)；另外教材中葉綠體中各色素的吸收光譜也可作為課上學(xué)生討論葉綠體色素生理作用的探究課題處理。

　　三、教材中光合作用的過(guò)程是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，也是本節(jié)的難點(diǎn)。

　　1、其中光合作用的總反應(yīng)式，即

　　概括出了光合作用的場(chǎng)所、條件、原料、產(chǎn)物及氧氣的來(lái)源，但是，該反應(yīng)式不足以表示光合作用的具體過(guò)程。因此，教材以圖解的形式簡(jiǎn)明扼要地介紹了光合作用的兩個(gè)重要過(guò)程，即光反應(yīng)和暗反應(yīng)。

　　2、光反應(yīng)階段

　　教材中光反應(yīng)階段可概括為光反應(yīng)場(chǎng)所和光反應(yīng)過(guò)程兩個(gè)方面。

　�。�1）光反應(yīng)場(chǎng)所：葉綠體基粒片層結(jié)構(gòu)的薄膜（類(lèi)囊體）上進(jìn)行。

　�。�2）光反應(yīng)過(guò)程：光反應(yīng)的本質(zhì)是由可見(jiàn)光引起的光化學(xué)反應(yīng)，可分為兩方面內(nèi)容：

　�、偎�的光解反應(yīng)：通過(guò)光合色素對(duì)光能的吸收、傳遞，在其中部分光能作用下把水分解為氫和氧，氧原子結(jié)合形成氧氣釋放出去，氫與NADP結(jié)合形成NADPH，用[H]表示，叫做還原性氫，作為還原劑參與暗反應(yīng)。

　�、贏TP的合成反應(yīng)：另一部分光能由光合色素吸收、傳遞的光能轉(zhuǎn)移給ADP，結(jié)合一個(gè)磷酸形成ATP，也就將光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在高能磷酸鍵上。

　　3、暗反應(yīng)階段

　　教材中暗反應(yīng)階段也可概括為暗反應(yīng)場(chǎng)所和暗合應(yīng)過(guò)程兩個(gè)方面。

　�。�1）暗反應(yīng)場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行。

　�。�2）暗反應(yīng)過(guò)程：暗反應(yīng)實(shí)際上是一個(gè)由多種酶的催化才能完成的酶促反應(yīng)，光對(duì)暗反應(yīng)沒(méi)有影響。主要包括三個(gè)步驟：

　�、俣�氧化碳的固定：一個(gè)二氧化碳分子與一個(gè)五碳化合物分子結(jié)合形成兩個(gè)三碳化合物分子，這個(gè)反應(yīng)的作用在于使反應(yīng)活性不高的二氧化碳分子活化。

　�、谌�碳化合物的還原：在有關(guān)酶的催化下，一些三碳化合物接受光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP分解時(shí)釋放的能量并被光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]還原，經(jīng)一系列復(fù)雜的變化，形成糖類(lèi)，一部分氨基酸和脂肪也是由光合作用直接產(chǎn)生的。

　�、畚逄蓟�合物的再生：另一些三碳化合物則經(jīng)復(fù)雜的變化，又重新生成五碳化合物，從而使暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去。

　　4、教材中光合作用的意義可從以下幾個(gè)方面歸納：光合作用是生物界有機(jī)物的來(lái)源；光合作用是生物生命活動(dòng)所需要能量的來(lái)源；光合作用可調(diào)節(jié)大氣中氧氣和二氧化碳的含量；光合作用在生物的進(jìn)化具有重要作用，即：使無(wú)氧呼吸進(jìn)化為有氧呼吸成為可能，同時(shí)為水生生物進(jìn)化到陸生生物創(chuàng)造了條件。

　　教材在最后總結(jié)道："光合作用是生物界最基本的能量和物質(zhì)代謝"，充分概括光合作用在生態(tài)系統(tǒng)中的地位。

　　5、植物栽培與光能的合理利用是教材的選學(xué)內(nèi)容，其目的是使學(xué)生意識(shí)到科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)（STS）的理念，這部分內(nèi)容易于調(diào)動(dòng)起學(xué)生的討論熱情。

　　教法建議

　　1、引言

　　因?yàn)榕c光合作用相關(guān)的問(wèn)題涉及面非常廣泛，尤其是一些廣為人們關(guān)注的話(huà)題，所以本節(jié)可引入的話(huà)題很多，如可從全世界面臨的一些生態(tài)危機(jī)，如糧食、化石能源、環(huán)境污染等，或從花卉、農(nóng)作物、果蔬的栽培方法或增產(chǎn)的措施；或從一些自然災(zāi)害，蝗災(zāi)、沙塵暴等入手；或動(dòng)物、植物的同化作用區(qū)別等等方面切入光合作用的。這樣的引入方式，可有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，也可較好地體現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的教育的精神。

　　2、光合作用的發(fā)現(xiàn)

　　這部分的教學(xué)要特別重視，這不僅僅是進(jìn)行科學(xué)史的教育，學(xué)生可從科學(xué)家二百多年的研究歷程體會(huì)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱難；同時(shí)還能感受到科學(xué)研究方法的重要；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙，如1880年德國(guó)科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，并從葉綠體放氧的實(shí)驗(yàn)；以及新技術(shù)、新理論的發(fā)現(xiàn)和綜合應(yīng)用在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的重要作用，再一次體驗(yàn)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的理念。例如，沒(méi)有核科學(xué)的進(jìn)展，就不會(huì)有放射性同位素示技術(shù)，也就不會(huì)有美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門(mén)采用同位素標(biāo)記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部來(lái)自水的實(shí)驗(yàn)。

　　3、引導(dǎo)學(xué)生討論葉綠體中的光合色素及其生理功能時(shí)，《實(shí)驗(yàn)八葉綠體中色素的提取和分離》可以在講授完光合色素后作為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)處理，也可用于光合色素的探究實(shí)驗(yàn)，這樣做不但可使學(xué)生學(xué)會(huì)有關(guān)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，還可加深對(duì)這部分知識(shí)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)訓(xùn)練其實(shí)驗(yàn)探究能力；在引導(dǎo)學(xué)生討論葉綠體中各色素的吸收光譜時(shí)，教材上的光合色素吸收光譜曲線(xiàn)可作為課本探究的素材，以訓(xùn)練學(xué)生分析曲線(xiàn)的能力。

　　4、光合作用過(guò)程的的教學(xué)是本節(jié)的核心內(nèi)容。教學(xué)時(shí)可從光合作用的總反應(yīng)式入手，或從與初中階段的光合作用總反應(yīng)式的比較入手，可采用老師講授，或?qū)W生討論，或?qū)W生根據(jù)總反應(yīng)式提出光合作用氧來(lái)源假設(shè)，即水中的氧是來(lái)源于水還是二氧化碳，還是共同來(lái)源于二者，條件好的班還可讓學(xué)生想辦法證明這些假設(shè)，以訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。通過(guò)總反應(yīng)式的分析，應(yīng)使學(xué)生明確光合作用氧來(lái)源這一關(guān)鍵問(wèn)題。

　　在學(xué)生理解了光合作用總反應(yīng)式的基礎(chǔ)上，使學(xué)生明確另一個(gè)重要觀點(diǎn)，即光合作用是非常復(fù)雜的多步反應(yīng)，總反應(yīng)式不能表示光合作用具體的進(jìn)行歷程，這樣很自然地就引入了光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過(guò)程的學(xué)習(xí)。

　　光合作用光反應(yīng)與暗反應(yīng)教學(xué)時(shí)，因?yàn)槎际禽^為枯燥的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，且又無(wú)法在實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生看到這些變化，可采取圖解、表解或多媒體動(dòng)畫(huà)的方式展示給學(xué)生，這樣學(xué)生一是樂(lè)于接受，二是學(xué)生能"親眼看到"物質(zhì)的微觀化學(xué)變化，也降低了理解這部分知識(shí)內(nèi)容的難度。還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生討論光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的區(qū)別和聯(lián)系，尤其是二者的聯(lián)系應(yīng)多加注意。

　　時(shí)間允許的話(huà)，還可引導(dǎo)學(xué)生討論影響光合作用的因素，進(jìn)而討論"如何提高光合效率的途徑"，"采取哪些措施提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量？"等問(wèn)題，使學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)生物學(xué)理論的實(shí)際價(jià)值，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)以致用、理論聯(lián)系的理念。

　　5、進(jìn)行光合作用的意義的教學(xué)時(shí)，可以在課前自己收集或讓學(xué)生收集諸如當(dāng)今世界面臨的糧食、化石能源、環(huán)境污染、生物多樣性受到破壞等資料，課上選擇幾個(gè)典型的事例，圍繞光合作用的生態(tài)意義這個(gè)中心，引發(fā)學(xué)生的思考和討論，使學(xué)生切實(shí)體會(huì)到"光合作用是生物界最基本的能量和物質(zhì)代謝"。

　　6、植物栽培與光能的合理利用的教學(xué)，可以綜合性討論題的形式，比如：學(xué)生能利用光合作用原理，提出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量的具體措施嗎？這樣的問(wèn)題容量使學(xué)生有更大的想象和思維的空間，也易于在高中學(xué)生中展開(kāi)討論。

　　教學(xué)設(shè)計(jì)方案

　　【課題】第三節(jié)光合作用

　　【教學(xué)重點(diǎn)】光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程；葉綠體中色素的種類(lèi)；顏色及其吸收的光譜；光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布；光合作用的概念、實(shí)質(zhì)、總反應(yīng)式、光反應(yīng)、暗反應(yīng)的具體過(guò)程；光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義；植物栽培與合理利用光能的關(guān)系。

　　【教學(xué)難點(diǎn)】光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布；光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義

　　【課時(shí)安排】2課時(shí)

　　【教學(xué)手段】板圖、掛圖、多媒體課件、實(shí)驗(yàn)

　　【教學(xué)過(guò)程】

　　第一課時(shí)

　　1、引言

　　本節(jié)可引入的話(huà)題很多，如：

　�、倏蓮娜�世界面臨的一些生態(tài)危機(jī)，如糧食、化石能源、環(huán)境污染等入手；

　�、诨驈幕ɑ堋⑥r(nóng)作物、果蔬的栽培方法或增產(chǎn)的措施入手；

　�、刍驈囊恍┳匀粸�(zāi)害，蝗災(zāi)、沙塵暴等入手；

　�、芑騽�(dòng)物、植物的同化作用區(qū)別等等方面切入光合作用；

　�、葸�可通過(guò)教材提供的光合作用的發(fā)現(xiàn)所列舉的幾個(gè)著名實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)進(jìn)入光合作用的學(xué)習(xí)，其中較易作為切入點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)有：德國(guó)科學(xué)家薩克斯成功地證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生淀粉的實(shí)驗(yàn)（學(xué)生在初中就做過(guò)）；德國(guó)科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用場(chǎng)所，且氧由葉綠體釋放出來(lái)的實(shí)驗(yàn)；20世紀(jì)30年代美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門(mén)采用同位素標(biāo)記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部來(lái)自水的實(shí)驗(yàn)。

　　教師應(yīng)特別重視光合作用發(fā)現(xiàn)這部分內(nèi)容的教學(xué)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)分析科學(xué)家對(duì)光合作用的研究歷程，學(xué)生可以不僅了解到放射性元素示蹤技術(shù)在生物學(xué)研究中的重要作用，從中也可以深切體會(huì)到技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，特別是物理、化學(xué)技術(shù)的使用對(duì)生物學(xué)起到的推動(dòng)作用，因此有人說(shuō)"技術(shù)是人類(lèi)延長(zhǎng)了的手臂"。

　　2、葉綠體及其光合色素

　　用板圖或掛圖顯示出葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，提問(wèn)復(fù)習(xí)葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu)，教師應(yīng)適時(shí)指出，光合作用所以能在葉綠體中進(jìn)行一是由于其中含有催化光合作用的酶系，這些酶分布在葉綠體的基質(zhì)中和片層的薄膜上；二是在基粒片層的薄膜上，有吸收轉(zhuǎn)化光能的色素，這樣就引出了葉綠體上的光合色素這一教學(xué)內(nèi)容。

　�。�1）學(xué)生做《實(shí)驗(yàn)八葉綠體中色素的提取和分離》

　　可作為探究實(shí)驗(yàn)，也可作為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)過(guò)程都應(yīng)讓學(xué)生自己看書(shū)總結(jié)，之后引導(dǎo)學(xué)生討論下面的問(wèn)題：

　　①"想要做好《葉綠體中色素的提取和分離》實(shí)驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)注意哪些問(wèn)題？

　　這個(gè)實(shí)驗(yàn)是高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)難度較大的一個(gè)，涉及的藥品多，實(shí)驗(yàn)原理復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)操作也較煩瑣，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也不是很明顯。如何才能順利地完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀肯旅婢瓦@個(gè)實(shí)驗(yàn)要注意的問(wèn)題做一些說(shuō)明。

　　提取光合色素過(guò)程中，關(guān)鍵是速度。提取光合色素過(guò)程中，因?yàn)楣夂仙�素都是脂溶性的，因此用丙酮這種有機(jī)溶劑作為提取液，因?yàn)楸�酮易揮發(fā)且有一定毒性，因此提取過(guò)程要速度要快，同時(shí)提取液要用膠塞塞好，以防止其揮發(fā)；利用二氧化硅硬度極大的特點(diǎn)，其粉末可增加研磨時(shí)磨擦力，加快研磨的速度；又因?yàn)槿~綠素容易破壞，因此需要保護(hù)，而碳酸鈣的作用是防止葉綠素被破壞；把綠葉剪碎的目的也是為了加快研磨速度。

　　劃濾液細(xì)線(xiàn)是本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果明顯清晰的關(guān)鍵。濾液細(xì)線(xiàn)必須待第一次完全干燥后才能劃第二遍，重復(fù)次數(shù)可多一些，濾液細(xì)線(xiàn)要齊、細(xì)、顏色深，其中齊更重要一些。

　　用紙層析法分離色素時(shí)，特別要注意濾液細(xì)線(xiàn)一定要處于層析液的上面，否則光合色素會(huì)溶解于層析液中，而不會(huì)沿層析液向上擴(kuò)散、分離，這會(huì)使實(shí)驗(yàn)效果極差，甚至不發(fā)生分離，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無(wú)效；另外，層析液是石油醚、丙酮、苯等有機(jī)溶劑的混合液，具有揮發(fā)性且有毒，要注意密閉。

　　正常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象從上到下應(yīng)為：胡蘿卜素（橙黃色）、葉黃素（黃色）、葉綠素（a）、葉綠素（b），一般可看到下面三種色素，最上面的胡蘿卜素如果操作不適當(dāng)效果可能不很明顯。

　　還有這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程用了有毒的有機(jī)藥品，因此實(shí)驗(yàn)后要用肥皂把手洗干凈。

　　在學(xué)生觀察的基礎(chǔ)上，教師總結(jié)光合色素的種類(lèi)、色素顏色、色素的吸收光譜及在濾紙條分布。

　　②學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可給學(xué)生演示葉綠體的色素吸收光譜的現(xiàn)象。方法是：用紅、橙黃、綠、藍(lán)紫色的薄膜，分別遮住同一光源。把盛有葉綠體的色素提取液的試管，分別放在紅、橙黃、綠、藍(lán)紫色光前、讓學(xué)生觀察這些光透過(guò)色素提取液的情況�？擅黠@地看到紅和藍(lán)紫色光透過(guò)的較少（暗），橙黃和綠色光透過(guò)的較多（亮）。引導(dǎo)學(xué)生分析這些現(xiàn)象，得出葉綠體中的色素，主要吸收紅光和藍(lán)紫光。在此基礎(chǔ)上，出示教材中的光合色素吸收光譜曲線(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析曲線(xiàn)含義，總結(jié)光合色素吸收光波的不同特點(diǎn)。

　�、劢處熯�可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析葉綠體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與其光合作用功能相適應(yīng)的特點(diǎn)，例如：與光合作用有關(guān)的各種酶集中分布于葉綠體中，有利于光合反應(yīng)高效地進(jìn)行；再如，葉綠體內(nèi)的片層薄膜，垛疊成基粒，每個(gè)基粒由10~100個(gè)片層結(jié)構(gòu)組成，這樣的結(jié)構(gòu)可增大葉綠體內(nèi)的膜表面，擴(kuò)大色素的附著面，有利于提高光能的利用效率

　�。�2）有條件的學(xué)�；虬嗉�(jí)還可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)色素、光合色素有關(guān)的問(wèn)題做較為深入的討論，比如可討論下面幾個(gè)問(wèn)題：

　　①學(xué)生知道我們平常吃的韭黃和蒜黃是怎么培育出來(lái)的嗎？

　　這個(gè)問(wèn)題涉及到了植物葉綠素合成時(shí)的條件問(wèn)題。

　　葉綠素是光合色素中最重要的一類(lèi)色素。綠色植物的葉綠體中有四種色素，綠色植物只在光下才能合成葉綠素，這樣學(xué)生已經(jīng)知道這個(gè)問(wèn)題的答案了。韭黃、蒜黃是在黑暗條件下培育出來(lái)的，因?yàn)橹参锎藭r(shí)不能合成葉綠素，只能長(zhǎng)成黃化苗，而黃化苗的薄壁細(xì)胞比較多，所以吃起來(lái)比較嫩，口感比韭菜、蒜苗好一些。但要注意，植物不能長(zhǎng)期處于無(wú)光條件下，這個(gè)道理學(xué)生應(yīng)該是明白的。

　　葉綠素的形成除了有光照之外，還與什么因素有關(guān)呢？葉綠素是一種較復(fù)雜有機(jī)化合物，其中心存在一個(gè)鎂離子，因此葉綠素的形成還與鎂這種礦質(zhì)元素有關(guān)，沒(méi)有鎂，葉綠素也是形成不了的。

　�、谌绻�土壤短期缺鎂，植物的葉片會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？

　　可給學(xué)生適當(dāng)?shù)奶崾荆�鎂與葉綠素是以不穩(wěn)定化合物的形式存在的。學(xué)生可以想一想我們?cè)谥参锏V質(zhì)代謝中學(xué)習(xí)的內(nèi)容，還記得嗎？有兩類(lèi)礦質(zhì)元素可以移動(dòng)，一是像氮、磷、鉀這樣以離子態(tài)運(yùn)輸?shù)牡V質(zhì)元素，還有一就是像鎂這樣與不穩(wěn)定化合態(tài)存在的礦質(zhì)元素；另一類(lèi)礦質(zhì)元素不能自由地在植物體內(nèi)移動(dòng)，如鈣、鐵這樣以穩(wěn)定難溶的狀態(tài)存在的化合物。能移動(dòng)的礦質(zhì)元素才能被重復(fù)利用，而且這些礦質(zhì)元素一般都運(yùn)輸?shù)街参矬w生長(zhǎng)比較活躍的地方，如莖尖、芽尖、幼葉等處。因此土壤中短期缺乏鎂這種可移動(dòng)的離子時(shí)，整個(gè)植物體中的葉片受損傷的程度是不一樣的，此時(shí)老葉先受損變黃，而幼葉暫時(shí)不會(huì)受到缺鎂的損傷，依然鮮綠。反之，如果土壤中缺乏的是鈣、鐵這些不能移動(dòng)的離子，植物體首先受損傷的則是新葉。

　　③淺海中自上而下為什么會(huì)出現(xiàn)綠藻、褐藻、紅藻等藻類(lèi)植物的分層分布現(xiàn)象？

　　這也是一個(gè)和光有關(guān)的生物學(xué)問(wèn)題。

　　我們平�？吹降奈矬w的顏色實(shí)際上是這個(gè)物體反射的光，如學(xué)生看到葉片是綠色，說(shuō)明葉片反射綠光，而吸收了其它色光；學(xué)生看到一個(gè)物體是白色的，說(shuō)明這個(gè)物體不吸收任何光，并全部反射回來(lái)；學(xué)生看到一個(gè)物體是黑色的，說(shuō)明這個(gè)物體把所有光都吸收了，沒(méi)有反射任何光。這是理解這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。通過(guò)上面的分析學(xué)生可能已經(jīng)知道，綠藻反射了綠光；褐藻反射了黃光，而紅藻反射了紅光。

　　綠藻中含有葉綠素等光合色素，紅藻中有藻紅蛋白（藻紅素）和類(lèi)胡蘿卜素等光合色素。圖1是太陽(yáng)光的光譜示意圖；圖2中A是藻紅蛋白的吸收光譜示意圖。

　　圖1

　　圖2

　　通過(guò)學(xué)生所學(xué)的物理學(xué)知識(shí)，知道光子能量E=hυ，光速c=λυ，則：υ=c/λ，從而E=（hc）/λ，即波長(zhǎng)越短，光子的能量越高。由此可知，水層對(duì)光波中的紅、橙部分吸收顯著多于對(duì)藍(lán)、綠部分的吸收，即水深層的光線(xiàn)相對(duì)富含短波長(zhǎng)的光。

　　所以吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層；含藻紅蛋白和類(lèi)胡蘿卜素，吸收由藍(lán)紫光和綠色光較多的紅藻分布于海水深的地方。這是植物在演化過(guò)程中，對(duì)于深水中光譜成分發(fā)生變化的一種生理適應(yīng)。

　�、芎芏嘀参锏娜~片到秋天會(huì)變紅，很多植物的花在一天的不同時(shí)間中也會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色，學(xué)生知道這是什么的原因嗎？

　　本題涉及了植物細(xì)胞中色素及其比例變化的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，正常葉片的葉綠體中有兩大類(lèi)光合色素，其中葉綠素和類(lèi)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(lèi)胡蘿卜素多，占優(yōu)勢(shì)，所以正常葉子總是呈現(xiàn)綠色。秋天、條件不正常或葉衰老時(shí)，由于葉綠素較易被破壞或先降解，數(shù)量減少，而類(lèi)胡蘿卜素比較穩(wěn)定，所以葉片呈現(xiàn)黃色。

　　至于紅葉，不是葉片中葉綠體的色素造成的，而是由細(xì)胞液泡中的花色素引起的。因秋天溫度降低，植物體內(nèi)積累較多糖分以適應(yīng)寒冷，體內(nèi)的可溶性糖多了，就形成較多的花色素儲(chǔ)存于液泡中。而花色素類(lèi)似于酸堿指示劑，從堿性到酸性會(huì)呈現(xiàn)從藍(lán)色到紅色顏色漸變，具體而言是，pH=7~8時(shí)呈淡紫色；pH<3時(shí)，呈紅色；pH>11則呈藍(lán)色。由于秋天時(shí)液泡中花色素增多，且細(xì)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(huì)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(xué)生可以回家做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，找一朵開(kāi)紅花的牽�；�，用手把花瓣使勁揉一揉，使花瓣細(xì)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(huì)由紅色變?yōu)樗{(lán)色。這樣學(xué)生就可以理解其中的原因了。

　　第二課時(shí)

　　1、引言

　　教學(xué)時(shí)可從光合作用的總反應(yīng)式入手，或從與初中階段的光合作用總反應(yīng)式的比較入手，可采用老師講授，或?qū)W生討論，或?qū)W生根據(jù)總反應(yīng)式提出光合作用氧來(lái)源假設(shè)，即水中的氧是來(lái)源于水還是二氧化碳，還是共同來(lái)源于二者，條件好的班還可讓學(xué)生想辦法證明這些假設(shè)，以訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

　　在搞清楚光合作用中的全部氧氣來(lái)自于水中的氧后，讓學(xué)生回憶初中生物學(xué)課本中的光合總反應(yīng)式，并讓學(xué)生對(duì)該反應(yīng)式配平，要求尤其要求反應(yīng)式左右氧原子的配平，通過(guò)這個(gè)工作，可使學(xué)生深切認(rèn)識(shí)到，光合作用的反應(yīng)物與產(chǎn)物中都需要水這一重要生物學(xué)事實(shí)。

　　2、光合作用的具體過(guò)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(zhì)變化形象化。

　　在講清楚光合作用光反應(yīng)與暗反應(yīng)的過(guò)程后，應(yīng)把重點(diǎn)放在光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別和聯(lián)系上，可利用表解的形式讓學(xué)生分析討論：

　　光反應(yīng)暗反應(yīng)

　　區(qū)

　　別反應(yīng)性質(zhì)光化學(xué)反應(yīng)酶促反應(yīng)

　　與光的關(guān)系必須在光下進(jìn)行與光無(wú)直接關(guān)系，在光下和暗處都能進(jìn)行

　　與溫度的關(guān)系與溫度無(wú)直接關(guān)系與溫度關(guān)系密切

　　場(chǎng)所葉綠體基粒片層結(jié)構(gòu)的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中

　　必要條件光、葉綠體光合色素、酶多種酶

　　物質(zhì)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(zhuǎn)變ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑裙夂袭a(chǎn)物中穩(wěn)定的化學(xué)能

　　聯(lián)系準(zhǔn)備階段：為暗反應(yīng)的順利進(jìn)行準(zhǔn)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(yīng)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(wèn)題，加深學(xué)生對(duì)光合作用的理解，例如可以提出下面的問(wèn)題：

　　"當(dāng)光合作用的光反應(yīng)過(guò)程被人為阻斷，你認(rèn)為暗反應(yīng)會(huì)停止嗎？反過(guò)來(lái)，當(dāng)暗反應(yīng)過(guò)程被人為阻斷，你認(rèn)為光反應(yīng)會(huì)怎樣變化？"

　　通過(guò)以上的分析可以看出，光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)是相互聯(lián)系的，而它們之間的聯(lián)系紐帶是還原力，即ATP和還原性氫。當(dāng)光反應(yīng)停止時(shí)（如植物在黑暗條件下），暗反應(yīng)的ATP和還原性氫的來(lái)源被阻斷，暗反應(yīng)會(huì)停止；而反過(guò)來(lái)，當(dāng)暗反應(yīng)停止時(shí)（如植物在氣孔完全關(guān)閉，或無(wú)二氧化碳），光反應(yīng)是不是也受到影響呢？答案是肯定的，暗反應(yīng)停止，光反應(yīng)也會(huì)隨之停止，因?yàn)楣夥磻?yīng)產(chǎn)生的ATP和還原性氫沒(méi)有被暗反應(yīng)消耗，根據(jù)化學(xué)平衡的原理，相當(dāng)于光反應(yīng)的產(chǎn)物濃度升高，化學(xué)平衡會(huì)向反向進(jìn)行，從而光反應(yīng)就停止了。

　　時(shí)間允許的話(huà)，還可引導(dǎo)學(xué)生討論影響光合作用的因素，進(jìn)而討論"如何提高光合效率的途徑"，"采取哪些措施提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量？"等問(wèn)題，使學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)生物學(xué)理論的實(shí)際價(jià)值，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)以致用、理論聯(lián)系的理念。例如，可提出下面的問(wèn)題供學(xué)生討論：

　　"你能利用光合作用原理，提出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量的具體措施嗎？"

　　對(duì)光合作用的影響在生產(chǎn)上的應(yīng)有

　　光光合作用是光化學(xué)反應(yīng)，所以光合作用隨著光照強(qiáng)度的變化而變化。光照弱，光合作用減慢，光照逐步增強(qiáng)時(shí)光合作用隨著加快；但是光照增強(qiáng)到一定程度，光合作用速度不再增加，另外，光的波長(zhǎng)也影響光合作用速度，通常在紅光下光合作用最快，藍(lán)、紫光次之，綠光最差。延長(zhǎng)光合作用時(shí)間；通過(guò)輪作，延長(zhǎng)全年內(nèi)單位土地面積上綠色植物進(jìn)行光合作用的時(shí)間，是合理利用光的一項(xiàng)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(xiàng)重要措施。

　　溫度℃光合作用的暗反應(yīng)是酶促反應(yīng)，溫度低，酶促反應(yīng)慢，光合速率降低，隨著溫度提高，光合作用加快；溫度過(guò)高時(shí)會(huì)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(shí)播種：溫室栽培植物時(shí)，可以適當(dāng)提高室內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)量可提高一倍。如果濃度提高到一定程度后，產(chǎn)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(jìn)行。施用有機(jī)肥：溫室栽培植物時(shí)，可以適當(dāng)提高室內(nèi)的二氧化碳濃度。

　　總之，光合作用涉及的知識(shí)多、綜合性強(qiáng)，在復(fù)習(xí)時(shí)要全面，特別是光合作用的反應(yīng)場(chǎng)所、總反應(yīng)式、反應(yīng)具體過(guò)程、條件、反應(yīng)物、產(chǎn)物、釋放能量、光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的相互聯(lián)系與區(qū)別、影響光合作用的諸多因素等方面做全面的比較、總結(jié)，并注重這些知識(shí)能與生產(chǎn)生活等實(shí)際相聯(lián)系，培養(yǎng)分析、綜合、讀圖、理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

　　3、進(jìn)行光合作用的意義的教學(xué)時(shí)，可以在課前自己收集或讓學(xué)生收集諸如當(dāng)今世界面臨的糧食、化石能源、環(huán)境污染、生物多樣性受到破壞等資料，課上可以采取分組討論的形式，選擇幾個(gè)典型的事例，圍繞光合作用的生態(tài)意義這個(gè)中心，引發(fā)學(xué)生的思考和討論，使學(xué)生切實(shí)體會(huì)到"光合作用是生物界最基本的能量和物質(zhì)代謝"和生產(chǎn)、環(huán)境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。