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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 其次课时 光合作用的过程和化能合成作用 教学过程课前预备1.制作多媒体课件；2.课前老师供应一份预习提纲,布置同学预习课本 P103P105的内容；预习提纲：光合作用过程分为哪几个阶段？什么是光反应阶段？这个阶段发生的场所在哪里？需要哪些条件？物质和能量是如何转变的？什么是暗反应阶段？这个阶段发生的场所在哪里？需要哪些条件？物质和能量是如何转变的？光合作用受哪些外界因素的影响？这些因素是怎样影响光合作用的？情形创设老师：通过上一节课的学习,我们已经知道光合作用的场所是叶绿体,请问叶绿体有哪些结构特点与 其功能相适应呢？同学：第一,叶绿体内有很多
2、基粒和类囊体,扩大了叶绿体的受光面积,类囊体膜表面分布着很多吸 收光能的色素分子,便于光能的吸取； 其次,类囊体膜表面以及基质内仍分布着多种光合作用所必需的酶,有利于光合作用的进行；老师：中学我们曾经学习过有关光合作用的学问,请问你们对光合作用的学问仍有哪些方面的明白？同学：（七嘴八舌）光合作用的原料是 CO 2 和 H 2O；光合作用的条件是光；光合作用的产物是糖类和氧气；等等；老师：很好；看来大家对光合作用的学问仍明白不少；请一位同学来归纳光合作用的概念；同学：绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放出氧气 的过程；老师： 那么在一个微小的叶绿体中,CO
3、 2 和 H2O 到底是怎样转化为糖类和氧气的呢？此过程中色素吸收的光能是怎样到有机物中去的？光合作用受哪些外界因素的影响？这就是我们今日这堂课要争论的主 要内容；（显示板书：二、光合作用的原理和应用）师生互动（一）光合作用的过程名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 老师：下面我们先来看看光合作用是怎样在叶绿体中进行的；（显示板书： 1.光合作用的过程）老师：用多媒体课件演示发生在一个叶绿体中的光合作用全程的动态过程；老师： 我们在观看课件的时候,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
4、刚才课件中显示的只是光合作用的简化过程,其详细过程仍要复杂得多；老师：依据刚才的观看,你们说光合作用过程分为哪几个阶段呢？同学：分为光反应和暗反应两个阶段；老师：下面我们先来详细观看一下光反应过程；（显示板书：光反应）老师：演示光合作用光反应的动态变化,并指导同学观看；老师：光反应在哪里进行？同学：叶绿体基粒的类囊体薄膜上；老师：利用到了哪种原料？同学：水；老师：水在光反应阶段发生了怎样的变化？同学：水被分解成了 H 和 O2；老师：水是化学性质特别稳固的化合物,它为什么会在常温常压下分解？同学：一方面有色素吸取的光能做“ 动力”；另一方面类囊体薄膜上分布有相应的酶作催化剂；老师：回答得很好；
5、我们再认真观看一下,色素吸取的光能除了使水分解以外,仍发生了什么变化？老师：重新演示光合作用光反应的动态画面,并指导同学观看；同学：仍有一部分转移到了ATP 中,即利用光能把ADP 和 Pi 合成为 ATP；老师：刚才的一系列变化都需要什么参加？同学：光；老师：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 能归纳一下,整个光反应阶段物质和能量是怎样转变的？同学：从物质变化的角度来看,一是把水分解成了O2 和具有强仍原性的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；老师：很好；光反应一共产生了三
6、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,仍原性很强的H 和储存有活跃化学能的ATP 又到哪里去了呢？同学：供应应暗反应利用；老师：下面我们就连续看看暗反应是怎样进行的；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - （显示板书：暗反应）老师：演示光合作用暗反应的动态变化,并指导同学认真观看；老师：暗反应在哪里发生？同学：在叶绿体基质中；老师：利用了哪种原料？同学：二氧化碳；老师：在暗反应过程中,二氧化碳发生了怎样的变化？同学：第一CO 2与一个 C5 结合形成两个C3,这一步称为“ 二氧化碳的固定”；
7、老师：二氧化碳的化学性质是特别稳固的,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当地与C5 结合形成两个C3 呢？同学：由于在叶绿体基质中存在多种催化暗反应的酶；老师：请大家认真观看,经二氧化碳固定所产生的C3 又发生了什么变化呢？老师：连续演示光合作用暗反应的动态变化,并指导同学认真观看；同学： C3 经过一系列变化转变成了（CH2O）,这一步称为“ 三碳化合物的仍原”；老师：这一步除了形成（CH2O）,仍有什么产物？老师：留意引导同学观看,这一步同学很简单忽视；C5；同学：仍有 老师：对啦； C5 作为一种中间产物,在暗反应的固定阶段用到,同时在暗反应的仍原阶段又产生,这
8、 对于光合作用有什么意义？同学：保证暗反应不会缺乏原料,能够连续进行下去；老师：仍原阶段需要哪些条件？同学：需要相应的酶催化,仍需要光反应供应的H 作仍原剂以及ATP 供能；老师：刚才的一系列变化需不需要光？同学：不需要；老师：那是不是肯定要在黑暗中进行呢？同学：也不是,有光无光都可以进行；老师：对；“ 暗” 并不是指暗反应肯定要在黑暗中进行,而是相对于光反应来说,这一阶段不需要光；故我们把光合作用其次阶段所发生的、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？名师归纳总结 同学：从物质变化的角度来看,二氧化碳经过“ 固
9、定” 和“ 仍原” 两个过程,最终被仍原成（CH 2O）和 C5；从能量转变的角度来看,ATP 中活跃的化学能变成了稳固的化学能储存在糖类等有机物中；第 3 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 老师：好；综合我们刚才争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；老师：出示光合作用过程示意图并作适当讲解；图 5 41 光合作用过程示意图 老师：从图 5 41 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？老师：出示光反应和暗反应关系的比较表,并组织同学回答；时间光反应暗
10、反应H 、ATP 反应很快（以毫秒计）较缓慢反应叶绿体基粒的类囊体薄膜上叶绿体基质中场所需要与光反应有关的酶、色素、光需要与暗反应有关的酶反应条件区别物质CO2 的固定： CO2C52C3水的光解： 2H 2O4H O2C3 的仍原：变化合成 ATP：ADP PiATP 酶 2C3 + H CH2O+C5酶ATP 中活跃的化学能转化为有机 ATP A DP+Pi能量光能转化为ATP 中活跃的化学能变化物中稳固的化学能光反应是暗反应的基础,光反应为暗反应的进行供应仍原剂H 和 ATP；联么？系暗反应是光反应的连续；暗反应为光反应的进行供应合成ATP 的原料 ADP和 Pi；总之,光反应和暗反应是
11、两个既相互独立又同时进行、既相互制约又亲密联 系的两个生理过程 列表中的答案由老师依据同学的回答逐一显示；老师：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？为什名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 同学：不对；由于暗反应的正常进行需要光反应供应的 反应立即停止；反之,光反应的正常进行需要暗反应供应H 和 ATP,假如光反应停止,也就意味着暗 ADP 和 Pi,假如暗反应受阻,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、亲密联系、缺一不行的过程；老师：假如从光合作用
12、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？）（显示板书： 2.光合作用的实质）同学：物质变化：把二氧化碳和水等无机物转变成了糖类等有机物；能量变化：把光能转变成化学能储存在糖类等有机物中；老师：好；我们已经明白了整个光合作用的详细过程,同学们是否能用一个总反应式来表示呢？（显示板书： 3.光合作用的反应式）请一位同学上黑板表示如下：CO2H2O（CH 2O） O2老师：从光合作用的整个过程来看,有哪些因素会对光合作用的进行产生影响呢？可提示同学依据光合作用的总反应式,从光合作用的条件、原料、产物等方面来考虑；（显示板书： 4.影响光合作用的外界因素）
13、同学：光照、二氧化碳、温度、水等环境因素可以对光合作用的进行产生影响；老师：归纳得很好；除此之外,仍有矿质元素也会影响光合作用的进行；（二）化能合成作用（显示板书）组织同学阅读课本 P105 化能合成作用的学问；老师：绿色植物能够利用光能、以二氧化碳和水为原料合成有机物,有机物中储存着由光能转换来的 化学能,以供自身利用,我们把这类生物称为自养生物；请大家摸索一下,人、动物与植物最大的区分是 什么？同学：人和动物不能利用无机物合成有机物；老师：那它们是怎样来维护自身的生命活动的？同学：它们只能利用环境中现成的有机物来维护自身的生命活动；老师：对；我们把这类生物称为异养生物；老师：除了人和动物外
14、,仍有哪些生物是异养生物？同学：仍有真菌、支原体、细菌、病毒等生物；老师：全部细菌都是异养生物吗？同学：不是,有些细菌是自养生物,比如硝化细菌；老师：它是如何自养的？是否跟植物一样？老师：多媒体课件显示硝化细菌的自养过程反应式,并指导同学观看；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 同学：有所不同,主要是能量的来源不一样；植物制造有机物的能量来源是光能,而硝化细菌制造有机物的能量来源是把土壤中的NH 3 氧化为亚硝酸和硝酸时所释放的化学能；老师：回答得很正确；我们把这种利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有
15、机物的 合成作用称为化能合成作用；除了硝化细菌外,自然界仍有铁细菌、硫细菌都属于这一类生物；老师：同学们,今日我们主要学习了绿色植物的光合作用过程和硝化细菌的化能合成作用过程,这两 种生理过程都能利用二氧化碳和水等无机物来制造有机物,但只有绿色植物光合作用制造的有机物才可以 供应应地球上的其他生物和人类所利用,所以光合作用是自然界最基本的物质代谢和能量代谢；为了给人 类供应更多的食物和原料,我们就必需提高植物特殊是农作物的光合作用强度,那么,在农业生产上有哪 些提高农作物光合作用强度的措施呢？这就是我们下节课要学习的内容；老师精讲1.弄清晰 C、H、O 的去路,特殊是氧的去向：反应物CO 2中
16、的 O 到了（ CH2O）中,反应物H 2O 中的 O 全部到了 O2 中；光合作用的总反应式可表示为：2.暗反应是个循环往复的过程,其中的C5可以循环生成,即在暗反应的固定过程中被用去,同时又在仍原过程中产生；这一过程是由美国科学家卡尔文发觉的,故称为“ 卡尔文循环”；因此,假如人为转变光合作用的一些条件,如突然缺 CO 2,突然停止光照（导致 H 和 ATP 供应不足）,等等,我们可以分析叶绿体中 C3、C5、（CH2O）的含量；主要有以下三种情形：假如在光照条件不变的情形下,突然降低二氧化碳的浓度,此时,CO 2 的固定会受阻,而 C3 的仍原照常进行,那么 C5 的含量就会上升,C3
17、的含量就会下降, （ CH2O）的含量也会下降；假如二氧化碳的浓度不变,突然停止光照,此时,CO 2的固定照常进行,而 C3 的仍原会受阻,那么C5的含量就会下降,C3 的含量就会上升, （CH 2O）的含量也会下降；降；假如在降低二氧化碳的浓度的同时,又停止光照,就 C5 和 C3 的含量都不变, （CH2O）的含量会下3.光照、温度、二氧化碳、水和矿质元素是怎样影响光合作用的？光照作为光合作用的动力对光合作用的进行有着重要的影响；光照强度增强、光照时间延长可以促名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 进光反应的进行,
18、使光反应产生更多的氧气、H 和 ATP；H 和 ATP 的增多又可以促进暗反应的进行,产生更多的有机物；光照强度减弱、光照时间缩短也可以限制光合作用的进行；二氧化碳作为光合作用的原料之一,对光合作用的进行也有重要影响；二氧化碳浓度增加,可以促进暗反应中二氧化碳的固定,从而产生更多的三碳化合物,进而促进仍原过程的进行,产生更多的有机物；二氧化碳浓度的降低同样可以限制光合作用的进行；温度是通过影响酶的催化效率来影响光合作用的；作为复杂的化学反应,光合作用需要大量的酶进 行催化；温度的适当提高可以大幅度提高酶的催化效率,从而提高光合作用的强度；水分作为光合作用的原料之一,缺乏时可以使光合作用的强度下
19、降；虽然光合作用所需的水分只是 植物所吸取水分的一小部分（1%5%左右）,水分削减对光合作用不会有太大的直接影响,但是,水分的 削减可以使叶片的气孔关闭,影响二氧化碳的进入,从而降低光合作用的强度；N 是催化光合作用过程中各种酶以及 ATP 矿质元素也可以直接或间接地影响光合作用的进行；如 的重要组成部分,磷也是 ATP 的重要组成部分,镁是叶绿素的重要组成部分,K 与光合作用产物的运输直 接有关；评判反馈1.在光照充分的环境里,将黑藻放入含有18O 的水中,过一段时间后,分析上标18O 放射性标志,最有可能的是A.在植物体内的葡萄糖中发觉 B.在植物体内的淀粉中发觉 C.在植物体内的脂肪、蛋
20、白质和淀粉中均可发觉 D.在植物四周的空气中发觉 2.光反应为暗反应供应的 H 和 ATP 参加 A.CO 2和 C5的结合 B.C 3的仍原 C.由 CO 2合成葡萄糖 D.由 C5合成葡萄糖3.在正常情形下进行光合作用的某植物,就转变的条件是A.停止光照 B.停止光照并降低二氧化碳浓度 C.上升二氧化碳浓度 D.降低二氧化碳浓度当转变某条件后, 即发觉叶肉细胞中的五碳化合物突然上升,名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4.生长于较弱光照条件下的植物,当提高二氧化碳浓度时,其光合作用速度并未随之增加,主要限制 因素
21、是A.呼吸作用与暗反应 B.光反应 C.暗反应 D.呼吸作用 5.图 542 是光合作用示意图；请据图回答：图 5 42 （1）请写出字母所代表的物质：a_,b_,c_,d_ ,e_,f_ ,g_ ；（2）由“f” 经暗反应产生“g” ,可以分为 _、_两个阶段；（3）假如同位素 3H 标记参加光合作用的水,并追踪 3H,它最可能的途径是（用图中字母表示）_；（4）依据题意,简述光合作用能量变化的过程：_ ；_ 答案： 1.D 2.B 3.D 4.B 5.（ 1）H 2O O2ADP和 Pi ATP H CO 2糖类等有机物（2） CO2 的固定C3 的仍原（3）aeg （4）光能 ATP 中
22、活跃的化学能有机物中稳固的化学能课堂小结（一）光合作用的过程1.光合作用的过程2. 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.光合作用的总反应式及氧元素去向：4.影响光合作用的外界因素：光照、二氧化碳浓度、温度、水、矿质元素等；（二）化能合成作用布置作业1.完成课本 P104页摸索与争论 1 2 题；2.完成课本 P106叶基础题 18 题；3.调查和收集有关提高农作物光合作用强度的详细措施,写好调查报告；课后拓展1.光合作用的重要意义（1）制造有机物绿色植物的光合作用把二氧化碳、水等无机物转变成糖类等有机物；全球自养
23、植物每年同化碳素约 2 10 11 t,相当于 5 10 11 t 有机物, 供应人类及全部动物所需的食物；所以我们把绿色植物称为制造有机物的“ 绿色工厂”；（2）能量转化绿色植物在进行光合作用的时候将多数生物不能利用的光能转变成化学能；全球植物每年储存 3 10 18kJ,供应包括植物本身在内的全球生物生长、发育及进行各项生命活动；另外我们现在利用的木材、煤炭、石油、自然气等都是绿色植物通过光合作用积存下来的；所以绿色植物又称为“ 巨型能量转换站”；（3）爱护环境绿色植物好比是一台自然的“ 空气净化器”,不断地通过光合作用吸取CO 2 和释放 O2；绿色植物每年释放氧气5.35 1011 t
24、；（4）对生物的进化有重要作用原始大气中并没有O2 存在,直到2030 亿年以前,原始蓝藻在地球显现以后,地球的大气中才逐步有了 O2,从而促使地球上的生物由无氧呼吸型向有氧呼吸型进化,进一步提高了生物的代谢速率和生存能力；同时,大气中的一部分O2 可以转化为臭氧（O3）,于是,在大气上层就形成了臭氧层,能够有效滤去太阳辐射中对生物具有剧烈破坏作用的紫外线,这样才使水生生物进化成陆生生物成为可能；2.光合作用和呼吸作用的比较名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 生理过程光合作用呼吸作用两者关系比较项目场所凡是活细胞都进
25、行, 在细胞质两者是不主要在绿色植物的叶绿体中进行基质和线粒体中进行条件在光照条件下进行有光无光都能进行可逆的物质转变无机物有机物有机物无机物两者是相光能 ATP 中活跃的化学能有有 机 物 中 稳 定 的 化 学 能 能量转变机物中稳固的化学能是同化作用ATP 中活跃的化学能是异化反的联系的重要组成部分作用的重要组成部分两者是互光合作用为呼吸作用供应了物质基础（有机物和O2）；呼吸作用为光合作用供应了能量和原料（CO 2）相联系的3.光合作用的有关运算（1）物质运算依据光合作用的总反应式：CO 2H2 *O CH 2O*O2或 6CO 212H2 *O C6H12O66H2O6 *O2光合作
26、用释放 6 *O2 来自光反应阶段原料水的光解；光反应阶段 12H2 *O,光解产生 24 个H ,在暗反应中用于仍原 6CO2,并产生 6H2O；光合作用产物 C6H12O6 中的碳和氧来自原料 CO 2,氢来自原料水；生成物 6H2O 中的氢来自原料水,氧来自原料 CO 2；（2）能量运算：依据光合作用反应式进行运算；（3）与呼吸作用相结合的运算：在光下光合作用与呼吸作用同时进行：光合作用实际产氧量 =实测的氧气释放量呼吸作用耗氧量光合作用实际二氧化碳释放量=实测的二氧化碳消耗量呼吸作用二氧化碳释放量光合作用葡萄糖净生产量 =光合作用实际葡萄糖生产量呼吸作用葡萄糖消耗量4.化能合成作用自然
27、界中有少数种类的细菌,虽然细胞内没有叶绿素,不能进行光合作用,但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物,这种合成作用,叫做化能合成作用,这些细菌属于化能自养型生物,它们以化学能为能源,以CO 2 为碳源；主要的代表有以下几种：名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - （1）硝化细菌硝化细菌能将土壤中的氨（NH 3）氧化,从中获得能量而把CO2 和 H 2O 合成糖类,这些糖类可供硝化细菌维护自身的生命活动；其过程可以用以下反应式表示：2NH3 +3O2硝化细菌2HNO2+2H2O+能量2HNO2
28、+O2硝化细菌2HNO3+能量上面的前两个反应是说明NH 3 和 HNO 2 的氧化和释放能量的过程；最终一个反应是说明硝化细菌利用前面的两个反应所释放的能量,把从外界吸取的 6CO2+6H2O CO 2 和 H 2O 合成葡萄糖的过程；硝化细菌的化能合成作 能量C6 H12 O 6 +6O2用对于自然界的氮循环具有重要意义,由于它把环境中不能被植物体吸取利用的NH 3 变成了硝酸盐 （NO3）,从而被植物吸取利用；（2）硫细菌 这些细菌能够氧化硫化氢,并且把硫积存在体内；假如环境中缺乏硫化氢,这类细菌就把体内的硫氧 化成硫酸；这一过程的化学反应式如下：H 2SO2 H 2O2S能量 2H2O
29、2S3O2 2H2SO4能量 硫细菌就是利用上述反应中释放的能量来合成有机物的；（3）铁细菌 铁细菌就是能够氧化硫酸亚铁的一类细菌,这一过程的化学反应式如下：2Fe2（SO4）32H2O能量 4FeSO42H2SO4O2 硫细菌就是利用上述反应中释放的能量来合成有机物的； 板书设计 其次课时 光合作用的过程和化能合成作用 二、光合作用的原理和应用（一）光合作用的过程 1.过程 2.实质 3.总反应式 4.影响光合作用的外界因素（二）化能合成作用 习题详解名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 见第三课时相应内容 备课资料见第三课时相应内容名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 12 页