《光合作用的过程》教学案3-1.doc

光合作用的过程教学案【课 题】 第节 光合作用【教学目标】、说出人类对光合作用的认识过程。、举例说出主要的光合作用色素的种类和作用。、概述光合作用的过程，理解光反应、暗反应的过程及其相互作用的关系。、能利用实验器材提取和分离叶绿体中的色素。、通过对“光合作用”等图群学习，进一步提高图表对比分析能力以及运用恰当的生物学知识有效地表述图表、公式等提供的信息能力。、探索光照强度、浓度对光合作用速率的影响，形成归纳与演绎能力、生物学的绘图能力、实验设计能力及数据分析能力。、通过亲历实验设计的过程，感知定性实验与定量实验之间的关系。、通过阅读分析“解开光合作用之谜”的资料，认同科学是不断进步与发展的；感受伟大的科学家睿智的目光与不屈不挠的探索精神。、认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度。、树立科学、社会、技术相统一的思想()。、通过亲历提取和分离叶绿体中色素的过程，培养学生严谨、求实、创新的精神。、通过小组学习过程中的合作与交往，培养学生的协作意识与交往的态度。【教学重点】、光合作用的发现过程。、光合色素的作用及种类。、光合作用的过程。、从生产实践的角度探讨影响光合作用的环境因素。【教学难点】、控制变量的科学方法。、光合作用的发现过程。、光合作用的过程。、影响光合作用的因素。【教学媒体】 光合作用过程的多媒体课件、“提取和分离叶绿体中的色素”的视频录像、“提取和分离叶绿体中的色素”的实验器材、教师通过网络等途径收集的一组有关“光合作用的研究最新进展、光合作用与农业”的信息。【教学方法】问题导学及启发点拨相结合。【课时安排】课时【教学过程】第课时光合作用历史回眸(班级分成若干活动小组，课外设计并完成光合作用兴趣实验，并将实验数据做成多媒体课件，本课时建议安排在多媒体教室)导入新课教师通过视频展示一组预先摄制好的录像，展示一学生参观现代化农业示范基地的大棚种植园的过程。以学生的角度观察大棚内的温度控制、人工补充光照、气肥补充、空间合理利用等措施与光合作用的关系，并引导学生从不同角度，考察影响大棚种植的经济效益的因素。师： 有些大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，在有的温室内悬挂发红色或蓝色光的灯管。()用这种方法有什么好处？不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗？()为什么不用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源？学生活动：学生思考、讨论。生：()这样的方法可以提高光合作用的产量；同颜色的光照对植物的光合作用可能会有影响，但具体是如何影响的，我们无法知道。()不用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源，可能是这样的举措无助于提高植物的光合作用产量。师：为了解释这样的问题，我们需要来学习光合作用的知识。师： 在自然界中绿色植物随处可见，但是哪位同学曾观察到光合作用是怎样进行的呢？生：没有。师：那么，科学家们到底是怎样发现光合作用这一生理过程的呢？推进新课板书：一、光合作用历史回眸课件展示：()我们历来喜好把第一个从事某一领域工作的人称为奠基者。如果光合作用的研究领域也有这样一个人的话，那么他就是比利时人范海尔蒙特(呈示海尔蒙特像或相关资料)。()人们说，早期的光合作用的研究是由一批医生、牧师和化学家完成的。着重于研究参加光合作用的原料和光合作用的产物。光合作用的研究伴随着化学、物理学、哲学等学科的发展而不断取得进步；到一定阶段，它又促进了相关学科的发展。()到了近代，对于光合作用的研究则主要集中于对于光合作用机理的研究光合作用的生物化学过程的研究。这其中以希尔、卡尔文为代表(呈示希尔、卡尔文像或实验资料)，这一阶段，许多科学家因致力于光合作用的研究而受到世人瞩目，并获得诺贝尔奖。当然，我们更应记住那些为科学奉献终生而默默无闻的人一些真正伟大的人！ ()光合作用的研究是一个漫长、艰苦的过程，我们今天一起来回顾其中一些伟大的科学家的经典的实验，感悟他们精妙的实验设计、准确而客观的实验分析与睿智的目光。案例一：师： 过去，人们一直以为，小小的种子之所以能够长成参天大树，完全依赖于土壤。事情果真是这样？年，一位比利时的科学家范海尔蒙特对此产生了怀疑，于是他设计了这样一个实验：他把一棵重 的柳树苗栽种到一个木桶里，木桶里盛有事先称过重量的土壤。以后，他每天只用纯净的雨水浇灌树苗。为防止灰尘落入，他还专门制作了桶盖。五年以后，柳树增重多千克，而土壤却只减少了 ，海尔蒙特为此提出了植物生长所需的养料主要来自于水，而不是土壤这一观点。师： 范海尔蒙特的“柳树实验”进步之处在什么地方？不足之处又在什么地方？试用你已有的知识加以评价。生： 进步之处是以实验为证据推翻了人们传统认识中“小小的种子之所以能够长成参天大树，完全依靠于土壤”的观点；不足之处是当时他却没有考虑到空气在植物生长(即光合作用)中的作用。师：那么是谁首先想到植物的生长与空气的作用有关的呢？案例二：课件展示：()在光线充足的地方，我们将一支点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放到两个不同的密闭的玻璃罩里，看到蜡烛不久熄灭了，小白鼠也很快死去。()将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个玻璃罩内，置于充足光照条件下，蜡烛不易熄灭。()将小白鼠与绿色植物一起放在一个玻璃罩内，置于充足光照条件下，小白鼠也不容易窒息而死。师：()根据书本提供的信息，你能否说出这个实验最初是由谁提出并完成的？这位科学家根据这个实验提出了什么观点？ ()假如用一不透光的纸盒将实验()与()中的玻璃罩罩住，使它不接受光线，重复做()实验，会出现怎样的结果？这又说明了什么？生甲： 最初是由英国科学家普利斯特莱在年完成的。生乙： 这位科学家认为植物可以通过光合作用吸收，产生。 (教师延迟评价)生丙： 这位科学家认为植物可以在光照条件下更新空气的成分。生丁: 我认为学生乙的观点并不正确。因为，据我了解，普利斯特莱所处的时代人们还不了解空气的组成成分，直到年，人们才了解了光合作用过程中放出的气体是，吸收的是。因此，我赞同丙的观点。生戊： 假如用一不透光的纸盒将实验()()中的玻璃罩罩住，使它不接受光线，重复做()实验，会发现蜡烛不久熄灭了，小白鼠也很快死去。这可以说明植物的光合作用需要光。师：()非常感谢前面同学自由的发言，引领了我们的思维，丁同学严密的逻辑与宽广的知识面更让我们感到了科学的美。的确，普利斯特莱根据上述实验，提出了“植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得浑浊的空气的观点”。()但是他没有发现植物在更新空气中的作用，而是将空气的更新归因于植物的生长。()当时有人重复普利斯特莱的实验，却得到了完全相反的结论。认为植物与动物一样能使空气变得浑浊，这个结论在当时引起了很多关注。()年，荷兰医生扬英根豪斯()经过多次实验，发现了普利斯特莱的实验只有在光照条件下才能成功，而且只有植物的绿色部分才能更新浑浊的空气。案例三：师：我们能否设计一个实验以证明植物的光合作用需要光照呢？及吸收并产生呢？学生活动：阅读文本中关于扬英根豪斯()实验的介绍，以学习小组为单位，设计、修正实验，并讨论其可行性，利用课后时间完成实验(强调实验的因地取材)。设计一：证明植物的光合作用需要光照学生设计实例：实验原理根据已有知识可以得知植物光合作用可以产生淀粉，而我们可以利用碘液来鉴定淀粉。实验器材生长良好的天竺葵植株，烧杯，碘液，酒精，剪刀，镊子。实验步骤()取同种两株生长状况类似的天竺葵，分别标记为、，均放在黑暗条件下小时，进行饥饿处理。()将经过饥饿处理后的株植株放在光照条件下处理小时，而株放在黑暗条件下处理相同时间，其他条件均相同。()分别取处理之后的、两株植株大小基本相同的两片叶子，用酒精加热脱脂，滴加碘液处理，观察其颜色变化。实验预测及分析()、两株植株的叶片滴加碘液后均为蓝色，则说明植物光合作用并非一定需要光照。()植株的叶片滴加碘液后为蓝色，植株的叶片滴加碘液后不显蓝色，则说明植物光合作用需要光照。()植株的叶片滴加碘液后不显蓝色，植株的叶片滴加碘液后显蓝色，则说明光照抑制植物光合作用。实验结果以实验数据为最后结果。师：实验中需要注意什么事项？生：要注意实验之前的饥饿处理，处理时间要相对长一些，以消耗掉其中原有的淀粉；注意实验组与对照组的单因子变量控制。设计二：证明光合作用需要学生设计实例：实验步骤()取两株生长状况良好的普通天竺葵，放在黑暗条件下小时，进行饥饿处理。()将经过饥饿处理后的植株各取下一片叶片，酒精加热脱脂，滴加碘液处理，观察其颜色变化。()将上述两株植株右图所示，放在光照条件下处理小时，取处理之后的甲、乙植株各一片叶子，用酒精加热脱脂，滴加碘液处理，观察其颜色变化。实验预测及分析()若甲装置中天竺葵的叶片滴加碘液后呈现蓝色，而乙装置中的叶片不显蓝色，则说明抑制光合作用。()若甲装置中天竺葵的叶片滴加碘液后不现蓝色，而乙装置中的叶片显蓝色，则说明光合作用需要。()若甲、乙装置中的叶片均显蓝色，则说明不是光合作用所必需的。设计三：证明光合作用产生学生设计实例：实验步骤()取一份生长状况良好的金鱼藻，如右图所示放在充足光照、适宜温度条件下(烧杯中加入一定的)，处理小时，并令之为实验组。()取相同的实验装置，不放金鱼藻，其他条件不变的情况下进行相同处理，并令之为对照组。()收集两个装置中所产生的气体，以带火星的卫生香放在试管口，看其是否复燃。实验预测及分析：()若实验组与对照组中卫生香均复燃，则直接说明两支试管均产生了，间接说明不是植物光合作用产生的。()若实验组中卫生香复燃，对照组卫生香不复燃，则直接说明实验组产生了，对照组没有产生，间接说明植物光合作用产生。()若实验组中卫生香不复燃，对照组卫生香复燃，则直接说明实验组消耗了，对照组没有消耗，间接说明植物光合作用消耗。案例四：师： 光合作用过程中，绿色植物吸收了光能，那么从能量转化与守恒角度来看，光能到哪里去了呢？生： 转化为有机物中的化学能。师： 那么，你了解的光合作用合成的有机物有哪些呢？生： 淀粉。师： 那么你用什么方法可以证明你的推论？生： 可以进行这样的实验，实验设计如下：()取一株生长状况良好的天竺葵，放在黑暗条件下小时，进行饥饿处理。()将经过饥饿处理后的植株取下一片叶片，酒精加热脱脂，滴加碘液处理，观察其颜色变化。()将上述植株放在光照条件下处理小时，取处理之后的植株的一片叶子，用酒精加热脱脂，滴加碘液处理，观察其颜色变化。师： 为何要首先对经过饥饿处理后的植株叶片进行碘液处理，观察其颜色变化？生甲： 可以鉴定其中的淀粉是否被完全消耗了。生乙： 还可以说明在第三步中若滴加碘液后产生了蓝色，则其蓝色并非是由叶片中原有物质产生的。师： 我们来回顾一段关于对光合作用产物的探索的一段历程：()光合作用历史中的另一个里程碑就是年，一个德国医生 宣布：植物把太阳光能转化为化学能。因而，在世纪的中叶，光合作用现象用这样的式子表示： 光 有机物质化学能()年，德国植物学家萨克斯( )(萨克斯还发现植物呼吸)证明了光合作用时有淀粉生成。萨克斯把一些绿叶放在黑暗的房间中一些时间，使其中的淀粉消失。然后，他使无淀粉的叶子的一半照光，另一半用黑纸遮住，使其仍处于黑暗之中，若干时间之后，整片叶子用碘蒸气处理。结果，由于形成了淀粉碘络合物，叶子的照光部分呈黑紫色，而另一半则没有颜色。()需要指出的是，在萨克斯的实验中，绿叶在光照条件下处理的时间不能过长；因为植物叶片内的维管系统会把光照部分产生的淀粉运输至黑暗部分的叶片，而导致实验数据不正确。案例五：师：在扬英根豪斯的实验中，发现植物的光合作用是由绿叶来进行的。那么我们能否设计一个实验以证明光合作用需要叶绿体？教师引导：用多媒体展示一组关于银边天竺葵叶片结构特点的信息。学生活动：独立设计其中一个实验，小组交流、讨论，分享设计方案。学生设计实例：实验步骤()取一株生长状况良好的银边天竺葵，放在黑暗条件下小时，进行饥饿处理。()将经过饥饿处理后的植株取下一片叶片，酒精加热脱脂，滴加碘液处理，观察其颜色变化。()将上述植株放在光照条件下处理小时，取处理之后的植株的一片叶子，用酒精加热脱脂，滴加碘液处理，观察其颜色变化。实验预测及分析()若银边天竺葵的银边部分与绿色部分滴加碘液后均现蓝色，说明光合作用不一定需要叶绿体。()若银边天竺葵的银边部分滴加碘液后均现蓝色，绿色部分滴加碘液后不现蓝色，说明叶绿体抑制光合作用的进行。()若银边天竺葵的银边部分滴加碘液后不现蓝色，绿色部分滴加碘液后现蓝色，则说明光合作用需要叶绿体。师：光合作用中的原料是和，那么光合作用产生的究竟是从何而来的呢？学生活动：阅读文本中“解开光合作用之谜”中鲁宾、卡门与卡尔文研究的相关信息。课件展示： ()放射性同位素可用于追踪物质的运行与变化规律。用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会发生改变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种技术称为同位素示踪技术。同位素示踪技术是一种生物科学研究的技术手段。同位素示踪技术与光衍射技术是世纪初期至年代的生命科学研究较为成功的两种技术手段。()普通的、无放射性的碳是。第一个用作示踪者的同位素碳是，但是因为它的半衰期只有秒，因而，它的应用成效有限。()卡门()和鲁宾( )发现了寿命长的(它的半衰期为 年)，这就使示踪碳从标记物质(如或者重碳酸盐)相继进入有机物质成为可能。因此，同位素逐渐成为最重要的碳的示踪者。()借助光合作用的光化学反应中形成的还原剂()，转变成碳水化合物，这是光合作用中分析得最清楚的一个阶段。取得这个成就，是因为应用了一种简便的示踪剂放射性碳同位素。根据物理常识，我们知道，这样的示踪者能用来追踪各种元素在化学反应中的途径，其方法是观察不同反应中的中间产物和最终产物，它们特有的放射线的出现。把这种方法应用于光合作用的研究是一个惊人的成就。为此，在年把诺贝尔奖授予了美国加利福尼亚州立大学伯克利分校的.卡尔文。以奖励他与、及其同事们，在这个领域取得的极其重大的进展。师： 从上面这些信息，你能否设计一种可以证明光合作用中释放的分子究竟是从何而来的？学生活动：学生讨论，小组合作提出设计方案。设计案例： ()取生长状况良好的小球藻分成均等的两份，分别标记为、。()将置于一盛有同位素标记的 的试管中，同时在容器中充入未被同位素标记的，一段时间后，收集光合作用中所产生的，鉴定其放射性。()将置于一盛有未被同位素标记的的试管中，同时在容器中充入被同位素标记的，一段时间后，收集光合作用中所产生的，鉴定其放射性。()对实验结果进行分析。师：()鲁宾与卡门两位科学家进行了同样的实验，发现在类似于组的实验中，所收集的全部都是具有放射性的；而在类似于组的实验中，所收集的全部是无放射性的。间接说明了光发合作用所产生都来自于参加光合作用的水。()美国科学家.卡尔文利用小球藻作为实验材料，用标记的进行光合作用，然后追踪其放射性。最终探明的碳在光合作用中转化成有机物的碳途径，这一途径称为卡尔文循环。师： 你知道同位素还可以利用在其他方面吗？生： 同位素还可以检测地层中化石的地质历史年代，其原理是利用“半衰期”法测定。课堂小结关于同位素的利用，你还可以与你小组内的同学交流一下自己的看法；或在课后查阅相关资料，以取得更多的信息。 【布置作业】认真复习本课所授内容，完成学习与评价中的相应练习。【板书设计】第二节光合作用一、光合作用历史回眸. 范海尔蒙特的“柳树实验”植物生长的养料主要来自于水；. 科学家普利斯特莱植物与动物的气体交换实验植物生长需要吸收二氧化碳，同时释放氧气；. 扬英根豪斯()光合作用需要光照；. 萨克斯( )光合作用时有淀粉生成；. 鲁宾、卡门光合作用中释放的氧来自于，糖中的氢也来自于水；.卡尔文卡尔文循环。第课时提取和分离叶绿体中的色素 (本课时建议安排在实验室进行，由于实验步骤较烦琐，实验的安全要求较高，因而需要教师提前作好教学准备)导入新课教师通过多媒体先展示几种不同植物、同一植物不同部位的叶片。师：()不同植物叶片的颜色有所不同，这是什么原因？()我们将一株植物幼苗放在黑暗条件一定时间后，发现植物变黄了，这是什么原因？()在栽种水稻的秧苗时，会发现少数植株叶片白化，这是为什么？这些植株在栽种后通常会死亡，这又是为什么？生甲： 植物叶片的颜色主要是由叶绿体中的颜色决定的；少数植物叶片的颜色是由叶片液泡中的花色素决定的，如枫叶的叶片颜色。生乙： 由于在黑暗条件下，不能正常形成叶绿素，因而叶片发黄。生丙： 水稻秧苗的白化植株的形成是由于没有形成叶绿素；由于没有叶绿素，不能进行光合作用，所以最终会缺乏能量来源而死亡。师： 由此可见，光合作用与植物的叶绿素有关。那么，叶绿体中有哪些色素呢？我们一起来探索这个课题提取和分离叶绿体中的色素。推进新课板书：二、光合色素与光能的捕获与转化(一)叶绿体中色素的提取与分离师： 我们是否考虑过这样一个问题叶绿体中的色素能溶解于水吗？如果不能，又是为什么？生： 估计不能；因为叶绿体中的色素是有机物，根据化学知识可以知道，有机物一般是不溶解于无机溶剂的。师： 假如我们要从叶绿体中提取色素，可以选取什么溶剂呢？生： 酒精、丙酮、石油醚等都是有机溶剂，均可作为本实验中提取叶绿素的溶剂。师： 我们可以用什么样的植物叶片来提取叶绿素呢？生： 主要原则是叶片中叶绿素含量丰富；叶片肉质，易于提取色素。如菠菜、蚕豆叶片(根据区域特点)等。(活动建议：实验选用的材料是菠菜叶，不同地区、不同季节可选用不同叶片，但一般不宜选用含蜡质的叶片)师： 叶绿体中的色素就一种吗？假如存在两种以上的色素，如何从提取液中分离已经提取的色素呢？生： 应该不止一种，但是我不懂得如何分离色素。媒体呈示情景：利用多媒体呈示“萃取、分液和层析分离有机物的方法”等情景。注重利用分步、动态展示色素随着层析液的上升而在干燥的定性滤纸上扩散的过程。师：分离有机物的主要方法有萃取、分液和层析等。层析法又可以分为柱层析法和纸层析法。从提取液中分离已经提取的色素的方法有很多，我们主要采用的方法是纸层析法。纸层析法的主要原理是当层析液在干燥的定性滤纸上扩散时，会带动滤纸上的滤液细线中的色素上升，由于不同的色素在层析液中的溶解度不同，因而随层析液向上扩散的速度也不同，溶解度大的色素随着层析液向上扩散的速度快，溶解度小的色素随着层析液向上扩散的速度慢，这样就可以把提取液中的色素分离开来。师： 我们了解了叶绿体中色素的提取与分离的原理，那么，该如何来进行我们的实验操作呢？呈示媒体信息： 以视频形式向学生展示一段预先摄制好的录像“叶绿素的研磨与提取”的演示。师：研磨中加入的提取液的量一般是多少？丙酮有毒，一般具挥发性，假如用丙酮作提取液的话，你如何保护自己？如何使叶片研磨得更充分、省力？研磨中色素是否会破坏？如果会，又该怎么办？如何控制有机溶剂的量并防止它的挥发？生甲： 一般为 剪碎的菠菜叶片中加入 的丙酮作提取液；在研磨过程中，要注意开窗，还要在研钵上面加一张滤纸以减少丙酮的挥发。实验结束后及时洗手。生乙： 研磨中加入可以使得更充分、省力。生丙： 研磨中色素会被细胞液中的酸性物质破坏。因此可以在研磨过程中加入适量的，从而减少叶绿体中色素被破坏的量。呈示媒体信息： 为了指导学生正确地实验操作，向学生展示一组事先摄制好的纸层析操作实验过程，并利用多媒体技术，对“制作滤纸条、画滤液细线”等关键的，同时通过演示实验又很难看清楚的步骤，作特效分析。师生互动： 教师引导学生对关键的地方作详细观察，学生分组讨论、分析实验操作方法。师： 整个叶绿体中色素的提取与分离实验可以分为几个主要步骤？生： 个步骤，包括叶绿体中色素的提取 制备滤纸条 画滤液细线 分离色素 观察与记录。师： 制备滤纸条时，为何要将定性滤纸的一端剪去两个角？为何用铅笔在距该端 处画一细线？生： 由于位于滤纸条边缘的色素扩散速度快，位于中间的色素在滤纸条上扩散的速度慢，剪去两个角可以让色素带在滤纸上均匀分离。用铅笔在距该端 处画一细线的目的是可以为下一步画滤液细线作一个参照。师： 画滤液细线时需要注意什么问题？生： 画滤液细线一定要均匀，前后几次所画的滤液细线要细、齐、平；一般要等上一次所画的滤液细线干燥后，再画下一次的滤液细线。师： 分离色素时需要注意什么问题？生甲： 不能使层析液的液面没及滤液细线。因为这样会使滤液细线中的色素溶解于层析液中，而使得实验现象不明显。生乙： 要注意安全，将烧杯加一个玻璃盖，可以减少层析液的挥发。实验操作学生分组实验开始，要求操作规范，但鼓励学生创新；允许实验失败，但要求认真分析失败的原因；要求自主完成，但鼓励合作与交流。教师及时使巡视，注意对实验的操作技能的指导，引导学生创新，学会倾听不同的声音。(例如：有的同学以圆形定性滤纸代替滤纸条，在滤纸的圆心先滴加提取液，后滴加层析液，制作出了四种不同颜色的同心环带，有的学生以韭菜叶、蚕豆叶代替菠菜叶效果更好，有的学生提出以干粉笔做成层析柱，代替纸层析法，其效果也较为明显)实验结束： 整理实验器材，洗手，整理实验数据。实验数据分享： 学生实验结束后，由实验小组展示实验现象，并指出滤纸条上的色素带所代表色素的名称。对于实验现象不明显的小组，要求对此作出一定的分析。师： 在你的滤纸条上出现了几条色素带？每条色素带各是什么颜色？哪一种色素带最宽？说明绿色植物叶绿体中的色素有几种？ 生： 有条；从上到下其颜色分别为橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色；蓝绿色的色素带最宽；由于各色素带颜色并不相同，则据此可以推断绿色植物叶绿体中的色素有种。课件展示：()橙黄色的色素带是胡萝卜素，黄色的色素带是叶黄素，蓝绿色的色素带是叶绿素，黄绿色的色素带是叶绿素。其中，胡萝卜素、叶黄素合称为类胡萝卜素，叶绿素、叶绿素合称为叶绿素。()色素的颜色与色素的种类的关系如下所示：()所有光合有机体都含有一种或几种色素。在植物(高等绿色植物)中发现两大色素类是叶绿素类与胡萝卜类色素。叶绿素与胡萝卜类色素不溶解于水。()叶绿素是使植物显出绿色的色素。植物叶子呈现的颜色是各种色素的综合表现，其中主要取决于绿色的叶绿素和黄色的类胡萝卜素两大类色素的比例。通常来说，绿色植物叶片细胞内叶绿素类胡萝卜素， 叶绿素叶绿素，因而，正常植物的叶子一般呈绿色。() 叶绿素的分子式是，叶绿素的分子式是，类胡萝卜素的分子式是，叶黄素的分子式是。() 叶绿素的结构式是在年被德国的用降解法测定的。年在哈佛大学通过分子的完全合成证实了这个结构。()秋天，条件不正常或叶片衰老时，由于叶绿素较易被破坏或先行降解，数量减少；而类胡萝卜素比较稳定，因而此时叶片呈黄色。至于红叶，因秋天降温，体内积累较多糖分，由于此时体内的可溶性糖分增加，就形成较多的花色素，叶子就呈红色。像枫树叶子秋天变红，紫云英冬春寒潮来临后叶茎变红，均为这个道理。()许多因素都将影响叶绿素的形成；而光是影响叶绿素形成的主要条件，一般植物在黑暗中生长都不能形成叶绿素，因而叶子发黄。这种缺乏任何一个条件而阻止叶绿素形成、使叶子发黄的现象，称为黄化现象。()光线过弱，亦不利于叶绿素的形成，所以，栽培密度过大或由于肥水过多而贪青徒长，导致上部遮光过甚，植物上部的叶片的叶绿素的分解速度大于合成速度，导致叶片变黄。()叶绿素的生物合成的最适温度为 ，区间范围为 间。()矿质元素影响叶绿素的形成，植物缺乏、等元素均不能形成叶绿素。()由于叶绿素的形成受许多条件的影响，所以叶色是反映作物营养状况的一个灵敏的指标。我国农民根据叶色变化来管理肥水，以促进作物的生长发育，提高光合作用的净产量，获得高产。小结本课内容。【布置作业】认真复习本课所授内容，完成学习与评价中的相应练习。【板书设计】二、光合色素与光能的捕获与转化(一)叶绿体中色素的提取与分离提取色素制备滤纸条画滤液细线分离色素观察实验结果实验器材整理(包括个人自我保护)第课时光合色素对光能的捕获与转化导入新课师： 同学们，我们上一次在实验室中提取并分离了叶绿体中的色素，了解了高等绿色植物叶绿体内的色素种类主要有哪些呢？生： 胡萝卜素、叶黄素、叶绿素、叶绿素。师： 那么这四种色素对光的吸收有什么区别呢？学生活动：阅读的相关文本，注意对“可见光光谱示意图”“物体颜色形成示意图”等图片的阅读，并进行讨论。推进新课板书：(二)光合色素对光能的捕获和转化师：()太阳光是一种复色光；假如让太阳光通过三棱镜，我们可以看见太阳光被分成红、橙、黄、绿、蓝、青、紫色连续光谱。()这色连续光谱的波长在 之间，我们称之为可见光。波长略小于 的光是紫外光，波长略大于 的光为红外光。()物体的颜色的决定是复杂的。简单而言，不透明物体的颜色主要是由反射光的颜色决定的；透明物体的颜色主要是由透射光的颜色来决定的。()我们看到一个黑色物体，则是因为它吸收了所有的光波，没有反射光，故其呈黑色。()我们看到一块蓝色的玻璃，则是因为除了蓝色光能透过玻璃进入我们的眼睛，其他的单色光均被该种玻璃吸收了。师： 那么，根据这个原理推断，为何桑树的叶片显绿色呢？生： 这是因为当太阳光投射于桑树的叶片上时，除了绿色光以外的其他单色光均被植物叶片吸收了，而将绿色光反射出来。师： 究其根本，是因为叶绿体中的色素分子具有较强的吸收光的能力，除了一部分橙光、黄光和大部分绿色光之外，其他的单色光基本上都能被绿色植物吸收。当然，事物往往具有两面性，我们发现，生活在海洋中的某些藻类，能在一定程度上利用绿色光进行光合作用。师： 叶绿体中的种色素，具体吸收什么波长的光呢？教师出示演示实验： 将预先提取好的叶绿体中的种色素溶液分别放在可见光与三棱镜之间，让学生观察在光屏上出现了什么现象？生： 在光屏的某些位置出现了暗带。师： 在什么位置出现了暗带？这种实验现象直接说明了什么？间接说明了什么？ 生：()对叶绿素的提取液进行处理的时候，主要在蓝紫光和红橙光区域出现了暗带；而对叶绿素的提取液进行处理的时候，同样在蓝紫光和红橙光区域出现了明显的暗带；对叶黄素与胡萝卜素处理时，暗带主要出现在蓝紫光区域。()直接说明了连续光谱中这些波长的光被吸收了。()对于叶绿素而言，其实所有的单色光都被吸收了，因为所有波长的光均比未放置叶绿素时显得暗；但是吸收红橙光和蓝紫光较原来显得最暗，所以可以推测叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光，而绿光较原来也变暗了，但减少量最少，所以可以推测叶绿素对原来的绿光吸收量最少。()同理可推测：叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光，而对绿光吸收最少；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，对绿光的吸收量也最少。师： 假如直接把叶绿体中的色素提取液置于可见光与三棱镜之间，我们在光屏上可以发现什么现象？生： 发现在红橙光和蓝紫光区域出现明显暗带。活动安排：师生共同实验证明。师： 光合色素能吸收光波；不同的光合色素所吸收的光波不同。现在，在科学实验中，我们还能运用分光光度计测定色素对不同波长的光的吸收能力。师： 在上述实验中，我们只能证明叶绿体中的色素提取液对于不同波长的光的吸收能力不同。那么，我们能否直接证明不同波长的光的光合作用效率不同呢？学生活动：阅读文本相关内容。小组讨论下列问题： 恩吉尔曼的这个实验能证明什么？实验中用好氧型细菌的作用是什么？实验对于环境的要求是什么？假如用厌氧型细菌代替这个实验中的好氧型细菌，会出现怎样的现象？生甲： 这个实验可以证明红光与蓝紫光这两种单色光的光合作用效率最高。生乙： 好氧型细菌可以指示在装片的什么部位产生了。生丙： 实验需要置于黑暗、厌氧的环境，黑暗可以使外界光照影响实验结果，而厌氧可以使得好氧型细菌在实验开始之初均匀分布，避免影响实验现象。生丁： 假如用厌氧型细菌代替这个实验中的好氧型细菌，则厌氧型细菌主要集中分布于绿光区域，而在红光、蓝紫光区域分布最少。师：假如在一容器中放入一定数量的衣藻，并置于黑暗条件下，将一束可见光通过三棱镜照射到该容器，问，衣藻在容器中将如何分布？假如同时在容器中放入一定数量的草履虫，问草履虫在容器中如何分布？假如放入的是乳酸菌而非草履虫呢？第一组代表发言： 此时衣藻在容器中不均匀分布，在红光区域与蓝紫光区域分布较多，而在绿光区域分布较少，这是因为红光与蓝紫光的光合作用效率较高；另一个原因可能是衣藻具眼点，眼点具感光作用。第二组代表发言： 草履虫在容器中不均匀分布，同样是在红光区域与蓝紫光区域分布较多，而在绿光区域分布较少，这是因为草履虫是需氧型生物，在红光区域与蓝紫光区域的衣藻较多，光合作用释放了较多的，适宜于草履虫生活。第三组代表发言： 假如放入的是乳酸菌而非草履虫的话，则乳酸菌主要集中于绿光区域，这是因为乳酸菌是厌氧型生物，在分布较多的地方不能正常生活。师： 叶绿体的提取液直接加入等光合作用原料，进行光照，能否产生光合作用的产物呢？学生讨论、教师补充：科学实验的结果表明，叶绿体的提取液是不能完成光合作用的。师： 这是为什么呢？生： 细胞正常进行各项生命活动的前提条件是细胞保持结构的完整性。师： 那么你能否推测光合作用的基本单位是什么呢？生： 叶绿体。师： 我们如何来证明呢？媒体信息：展示恩吉尔曼的相关实验图片与文本信息。师：()恩吉尔曼也进行了另一个有关光合作用的实验。他选用的实验材料是水绵。水绵是常见的淡水藻类，每条水绵由许多个结构相同的长筒状细胞连接而成。水绵很明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。()他先将载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且黑暗的环境里，先用极细光束来照射水绵在显微镜下观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近。如果将上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位周围。师： 好氧细菌集中于叶绿体所有受光部位的周围，这说明了什么问题呢？生： 氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。师： 为什么选用水绵作为实验材料？为什么选用黑暗并且没有空气的环境？为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全暴露在光下？ 引导学生讨论回答：()选用水绵作为实验材料，是因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察和分析研究。()选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验前环境中光线和的影响，确保实验的准确性。()先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之作对照，从而证明了实验结果完全是由光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。师： 恩吉尔曼的实验巧妙地证明了光合作用的场所是叶绿体。师： 叶片与叶绿体具有怎样的关系呢？媒体技术：通过文字结合图片的媒体技术，展示一组叶片与叶绿体的多媒体信息。师：()叶片是进行光合作用的主要场所。叶片不是进行光合作用的唯一场所，含有叶绿体的幼嫩植物的茎，未成熟果实的绿色果皮，均可进行光合作用。()实验证明，离体叶绿体的光合作用速率可达到完整叶片的。由此可见，叶绿体是光合作用的形态学单位。()为了研究叶绿体及其他细胞器的结构、成分和化学反应，目前是利用细胞匀浆法和分级离心法(密度梯度离心技术)，将细胞中大小不同的颗粒(细胞器)分离开。然后，再进行生化或其他分析。师： 植物的叶绿体形态与数量具有怎样的特征呢？媒体技术：通过文字结合图片的媒体技术，展示一组叶绿体形态与数量的多媒体信息。师：()高等植物的叶绿体大多数呈椭圆形，一般直径约 ，厚约 。()叶绿体的数量与植物的种类、植物的生活环境、植物所处的生长阶段等有关系。()一般而言，绿色植物的叶中所含有的叶绿体数量较多，叶绿体的表面积总和要比叶面积大许多。这有利于植物对于太阳光能和的吸收和利用。教师设置情景： 植物的叶绿体的亚显微结构具有怎样的特征呢？媒体技术： 通过文字结合图片的媒体技术，展示一组叶绿体的亚显微结构的多媒体信息。师：()在电子显微镜下，我们可以看到叶绿体有两层膜控制细胞质中的物质进出叶绿体的作用，是一个选择性的屏障。()叶绿体膜以内的液体状的叶绿体基质，与呈颗粒状的基粒。()叶绿体基质：叶绿体基质呈淡黄色，主要成分可溶性蛋白(酶)和其他代谢活跃的物质(如一种单糖类化合物，是光合作用过程中的反应底物)，基质呈高度流动性的状态，基质中具有多种固定的酶，所以光合作用的产物葡萄糖类化合物是在叶绿体的基质中形成和储藏起来的；在叶绿体的基质中，分布着许多浓绿色的颗粒，一些颗粒间有相互联系的结构，这些颗粒称为叶绿体的基粒。()基粒由一些类似于我们玩的飞碟状的结构组成，我们姑且称为类囊体(囊状结构)。()类囊体(囊状结构)呈圆饼状，每一个片层是由自身闭合的双层薄片构成，这些薄片便可称为基粒片层薄膜。()叶绿体的光合色素就分布于这些类囊体(囊状结构)的薄膜上，一些与光合作用光反应阶段有关的物质也分布于其上(如参与光反应酶等)。光合作用过程中光能的转化主要发生于叶绿体的基粒片层薄膜。()一个典型的成熟的植物叶绿体，一般具有个基粒。()值得指出的是，叶绿体的类囊体(囊状结构)薄膜垛叠成基粒，在高等植物中具有重要的意义。师： 叶绿体的类囊体(囊状结构)薄膜垛叠成基粒，在高等植物中究竟具有怎样的意义？生： 这样可以增加光合作用中的酶和色素的附着面积，从而可以提高光合作用效率。师： 叶绿体类囊体(囊状结构)膜的垛叠意味着捕获光能的机构的高度密集，更有效地收集光能，加速光反应；其二，膜系统往往是酶的排列支架，膜垛叠犹如形成一个长的代谢输送带，使代谢顺利进行。师： 类似通过增加面积以增加其自身功能的例子还有哪些？生甲： 内质网膜的来回折叠增加酶的附着面积。生乙： 线粒体的内膜向内折叠成嵴，增加有氧呼吸的面积。生丙： 小肠绒毛上皮细胞朝向消化腔一侧来回折叠形成小肠绒毛，扩大了消化吸收的面积。师： 在自然界存在许多通过各种方式扩大表面积的现象。例如叶簇生、森林中树木的分层分布现象，均可扩大光合作用叶子对光吸收的面积指数，也是生物对环境的适应。师： 各种光合色素的作用是否相同呢？研究表明，各种光合色素中，只有少数特殊状态的叶绿素分子才能吸收、转换光能，同时也能接受并利用其他色素分子传递来的光能；而其他的色素分子只能吸收光能，并将光能传递给特殊状态的叶绿素分子，自身并不能利用光能；叶黄素和胡萝卜素还具有保护叶绿素免受强光伤害的作用。小结本课内容。【布置作业】复习本节课所授内容，完成学习与评价相关练习。【板书设计】 (二)光合色素对光能的捕获和转化、绿色植物叶片的颜色、色素分子的化学式、恩吉尔曼实验第课时 光合作用的过程引入：通过前面的学习，我们对光合作用的反应物、产物、条件及场所等有了大致的了解。今天这节课我们继续学习光合作用的具体过程。板书：三、光合作用的过程、光合作用的概念及反应式师：初中生物中，我们已经知道了光合作用，大家还记得光合作用的概念吗？生：光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用可见光中的光能，把二氧化碳和水合成为储存能量的糖类(通常指葡萄糖)，并且释放出氧气的过程。师：谁能将光合作用的反应式写出来？生：(黑板板演)师：光合作用释放的氧气是来自于还是来自？ 生：来自于。 、光合作用的过程要求学生自读课本，思考以下问题：()光反应与暗反应是怎样划分的？ ()光反应与暗反应过程的主要变化？()光反应与暗反应的比较与联系？教师提问后，进行点拨、补充或讲解，要点如下：()根据反应过程是否需要光能，可以将光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。()光反应和暗反应的具体过程需结合下面的图解来说明。()光反应与暗反应的比较：呈现表格，学生思考填写(如下表答案)联系： 光反应是暗反应基础，光反应为暗反应的进行提供了必需的及。解释：当光反应停止时(如植物在黑暗条件下)，暗反应的和还原性氢的来源被阻断，暗反应会停止；而反过来，当暗反应停止时(如植物在气孔完全关闭，或无二氧化碳)，光反应也会随之停止，因为光反应产生的和还原性氢没有被暗反应消耗，根据化学平衡的原理，相当于光反应的产物浓度升高，化学平衡会向反向进行，从而光反应就停止了。板书：四、光合作用的意义呈现诸如当今世界面临的粮食、化石能源、环境污染、生物多样性受到破坏等资料，对其中几个典型的事例，围绕光合作用的生态意义这个中心，引发学生思考和讨论。学生讨论后，教师引导归纳光合作用的意义：、为一切生物生命活动的进行提供所必需的营养物质；、为一切生物生命活动的进行提供所必需的能量；、维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。总之，从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。小结本课内容。【布置作业】复习本节课所授内容，完成学习与评价相关练习。【板书设计】 三、光合作用的过程、光合作用的概念及反应式：、光合作用的过程： 光反应、暗反应四、光合作用的意义:是生物界最基本的物质代谢和能量代谢第课时影响光合作用的环境因素导入新课课件展示：()某地区的农作物因遭遇连绵的阴雨而严重减产。()在一现代农业的温室大棚内，工人正在向温室内的作物补充，同时我们发现，经这种方法处理的作物产量显著增加。()在盛夏的中午，很多作物因蒸腾作用过分剧烈而导致气孔关闭，出现了午休现象，同时测定发现，植物的单位时间内的光合作用产物量显著减少。()某地区作物因某种原因而产量低下，经农业专家测定后发现是由于土壤缺乏元素造成的，经补充元素后，作物产量显著增加。()在相同的环境条件下，我们发现不同植物的光合作用强度是不相同的。师： 上述媒体材料可以说明什么问题？生： 说明了影响绿色植物光合作用产量的因素是多方面的，既可以是内因，也可以是外因；其中，影响绿色植物的光合作用的外界因素包括光照、水、矿质元素等。教师活动：引导学生复习光合作用的概念、过程，得出光合作用总反应式，即师：从化学反应式的角度分析光合作用总反应式，若要提高光合作用有机物的生成量，我们可采取哪些积极有效的措施？(引导学生从光合作用的条件、原料与产物来分析)学生小组讨论、交流：、从光合作用的条件来看：() 增加光照，可以：延长光照时间，提高复种指数；增加光照面积，进行合理密植；控制光照强弱。() 增加矿质元素的供应，满足植物体对于矿质元素的需要，如补充以满足叶绿素合成的需求量。() 控制温度，以满足光合作用酶催化所需的适宜温度。、从光合作用的原料看：() 增加作物周围二氧化碳浓度。() 合理灌溉，增加植物体内的水分来增加光合作用的原料。、从光合作用的产物来看，及时将光合作用产物运出叶肉细胞，输送至相应器官组织储藏，也可提高光合作用的有机物生成量。师： 民以食为天。然而人类赖以生存的第一个要素粮食却面临着日益短缺的严重局面。解决粮食问题的途径有很多，如：()控制人口，保护耕地，发展蓝色农业(向海洋要食品)、白色农业(微生物发酵工程)与绿色农业。()发展绿色农业的主要目标是实现农业的可持续发展，包括作物育种、害虫的综合防治、减少作物呼吸损耗等，其中心议题是提高光合作用产量。()提高光合作用产量的方法意味着要提高光能利用率。光能利用率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量占照射在单位地面上的太阳能的比例。包括增加光合作用面积、延长光合作用时间与提高光合作用速率。()光合作用的指标是光合速率。光合速率通常以每小时每平方分米叶面积吸收二氧化碳的毫克数表示。一般测定光合速率的方法都没有把叶子的呼吸作用考虑在内，所以测定的结果实际是光合作用减去呼吸作用的差数，叫做表观光合速率或净光合速率。如果同时测定其呼吸速率，把它加到表观光合速率上去，则得到真正光合速率。真正光合速率表观光合速率呼吸速率。()提高光合作用速率途径主要是通过研究影响光合作用速率的因素，并对其进行优化控制，从而提高单位叶面积的绿色植物在单位时间内的光合作用产量。师：我们今天一起来研究影响光合作用效率的环境因素的课题，主要目的是想通过了解哪些因素会并且是如何影响光合作用效率的，以使我们能用所学的生物学知识解释、指导生产实践，为以后的生活抉择奠定一定的基础。那么，包括光照、水、矿质元素与温度在内的环境因素究竟是如何来影响光合作用效率的呢？推进新课板书四、影响光合作用的环境因素、光照对光合作用的影响师： 首先，我们来研究光照是如何影响光合作用效率的。材料用具： 打孔器，注射器， 台灯，烧杯，绿叶(蚕豆叶片)。方法步骤：()取生长旺盛的绿叶，用直径为 的打孔器打出小圆形叶片片(注意避开大的叶脉)。()将小圆形叶片置于注射器内，并让注射器吸入清水，待排出注射器内残留空气以后，用手堵住注射器前端小孔，并缓缓拉动活塞，使小圆形叶片内的气体逸出。这一步骤可以重复几次。()将内部气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗并盛有清水的烧杯中待用。这样的叶片因为细胞间隙充满了水，便全部沉到水底。()取只烧杯，分别倒入 清水，并在其中各加入浓度相等的、等量的溶液。()分别向只烧杯中加入片圆形叶片，然后用盏 的灯泡对只烧杯进行光照处理，调节台灯与烧杯之间的距离，使它们的间距为。()观察并记录在相同时间内，小圆形叶片浮起的数量。学生活动：以小组为单位进行实验，并讨论