2021-2022学年新教材高中生物第五章细胞的能量供应和利用第四节光合作用与能量转化教案必修第一册

第4节光合作用与能量转化1．说出绿叶中色素的种类和作用。2．说出叶绿体的结构和功能。3．说明光合作用以及对它的认识过程。4．尝试探究影响光合作用强度的环境因素。5．说出光合作用原理的应用。6．通过光合作用发现史的学习，使学生受到科学家们崇高的精神境界的熏陶，并养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。7．通过了解光合作用原理在农业生产上的应用，使学生认识生物科学的价值，从而乐于学习生物科学，同时增强学生的社会责任意识。【教学重点】1．绿叶中色素的种类和作用。2．光合作用的光反响、暗反响过程及相互关系。3．影响光合作用的环境因素。【教学难点】1．光反响和暗反响的过程。2．探究影响光合作用强度的环境因素。一、导入新课万物生长靠太阳。光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。植物是靠什么物质和结构捕获光能的呢？二、讲授新课教师展示正常玉米植株〔绿色〕和白化玉米植株〔白色〕的图片，玉米白化苗不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。教师引导学生思考并得出结论：光合作用与细胞中的色素有关。那么，绿叶中究竟有哪些色素呢？引出后面的探究实验。〔一〕捕获光能的色素〔观看视频：绿叶中色素的提取和别离。〕1．绿叶中色素的提取和别离实验：纸层析法〔1〕提取绿叶中的色素①原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。②过程：a．取5g新鲜绿叶→剪碎置于研钵中。b．参加少许二氧化硅和碳酸钙，再放入10mL无水乙醇，迅速、充分地进行研磨。引导学生思考：研磨时参加的三种试剂有什么作用？二氧化硅：研磨更充分。碳酸钙：防止研磨中色素被破坏〔主要是叶绿素〕。无水乙醇：溶解并提取色素。引导学生思考：某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或参加无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或参加过少，色素分子局部被破坏。引导学生思考：为什么要充分、迅速研磨？充分研磨：使叶绿体完全破裂，提取较多色素。迅速研磨：叶绿素不稳定，易被分解。c．将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤，收集滤液、用棉塞封口〔2〕别离绿叶中的色素①原理：色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快。②过程：a．制备滤纸条：取枯燥过的定性滤纸，一端剪去两角，在距此端1厘米出画一条铅笔细线。b．画滤液细线：要求细、齐、直。干后重复2~3次。c．别离色素：将滤纸条〔有滤液细线的一端朝下〕轻轻插入层析液中，不能让滤液细线触及层析液，用培养皿盖住小烧杯〔防止层析液挥发〕。d．观察结果：滤纸条上色素带为：教师引导学生思考：制备滤纸条时，剪去两角的作用是什么？使层析液同步到达滤液细线，防止色素带不整齐色素别离时，为何要注意层析液不能没及滤液细线？防止色素溶解于层析液中，不能别离。画滤液细线为什么要求细、齐、直，且待干后重复2~3次？画得细齐直：防止色素带重叠而影响别离效果。待干后重复两三次：积累更多色素，使别离后的色素带明显。思维拓展在滤纸的中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，色素随层析液扩散，会得到近似同心环的4个色素圈，由外向内依次是什么色素？分别是什么颜色？色素：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b颜色：橙、黄、蓝绿、黄绿2．色素的作用和分布〔1〕色素的功能：吸收、传递、转化光能注意：光合作用中最有效的光：白光；光合作用中最无效的光：绿光〔2〕分布：叶绿体的类囊体膜上〔二〕叶绿体的结构适于进行光合作用1．形态：扁平的椭球形或球形2．结构双层膜基粒：含色素、酶基质：含酶教师引导学生思考，叶绿体除了吸收光能外，还有什么功能呢？学生带着问题阅读课本P100~101恩格尔曼的两个实验，思考。教师进行总结，恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。三、课堂小结教师与学生一起小结本节知识，学生边讲教师边板书，或通过课件展示。第4节光合作用与能量转化〔第2课时〕1．说出绿叶中色素的种类和作用。2．说出叶绿体的结构和功能。3．说明光合作用以及对它的认识过程。4．尝试探究影响光合作用强度的环境因素。5．说出光合作用原理的应用。6．通过光合作用发现史的学习，使学生受到科学家们崇高的精神境界的熏陶，并养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。7．通过了解光合作用原理在农业生产上的应用，使学生认识生物科学的价值，从而乐于学习生物科学，同时增强学生的社会责任意识。【教学重点】1．绿叶中色素的种类和作用。2．光合作用的光反响、暗反响过程及相互关系。3．影响光合作用的环境因素。【教学难点】1．光反响和暗反响的过程。2．探究影响光合作用强度的环境因素。一、导入新课复习导入：二、讲授新课引导学生复习初中时学过的光合作用的反响式和概念：光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。教师引导学生思考，学生阅读课本P102?探究光合作用原理的局部实验?相关内容。叶绿体如何将光能转化为化学能？光合作用如何将化学能储存在糖类等有机物中的？光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？〔一〕探究光合作用原理的局部实验教师引导学生共同总结：1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中参加铁盐或其他氧化剂〔悬浮液中有H2O，没有CO2〕，在光照下可以释放出氧气。1941年，美国科学家鲁宾和卡门实验：同位素标记法。结论：光合作用释放的氧全部来自水。1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。教师总结：上述实验说明，光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反响，而是分阶段进行的。〔二〕光合作用的过程教师结合图片和动画，讲解光合作用的光反响和暗反响。光反响：光合色素吸收的光能，一方面使水脱氢，并放出氧气和产生H+，H+与NADP+结合产生NADPH，并且提供能量使ADP生成ATP。强调光反响需要的条件是光、光合色素、酶。暗反响：目的是使二氧化碳获得NADPH，被复原成为糖类。二氧化碳与C5化合物结合〔二氧化碳的固定〕，形成2分子C3；一局部C3获得了NADPH和ATP释放的能量并被NADPH复原为糖类；一局部C3形成C5继续参与循环。在光反响阶段，光能被叶绿体内类囊体膜上的色素捕获后，将水分解为O2和H+等，形成ATP和NADPH，从而使光能转化成ATP中的化学能；NADPH和ATP驱动在叶绿体基质中进行的暗反响，将CO2转化为储存着化学能的糖类。师生共同总结，当环境发生改变时，C3、C5、ATP、NADPH含量变化。教师引导学生以表格的形式再次稳固光合作用两个阶段的各种变化。以及两个阶段之间的关系。联系：光反响为碳反响提供NADPH和ATP。拓展：教师引导学生思考光合作用与细胞呼吸〔有氧呼吸〕的关系：区别：光合作用：有氧呼吸：有机物+氧气→二氧化碳+水联系：物质方面：能量方面：三、课堂小结教师与学生一起小结本节知识，学生边讲教师边板书，或通过课件展示。第4节光合作用与能量转化〔第3课时〕1．说出绿叶中色素的种类和作用。2．说出叶绿体的结构和功能。3．说明光合作用以及对它的认识过程。4．尝试探究影响光合作用强度的环境因素。5．说出光合作用原理的应用。6．通过光合作用发现史的学习，使学生受到科学家们崇高的精神境界的熏陶，并养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。7．通过了解光合作用原理在农业生产上的应用，使学生认识生物科学的价值，从而乐于学习生物科学，同时增强学生的社会责任意识。【教学重点】1．绿叶中色素的种类和作用。2．光合作用的光反响、暗反响过程及相互关系。3．影响光合作用的环境因素。【教学难点】1．光反响和暗反响的过程。2．探究影响光合作用强度的环境因素。一、导入新课复习导入：二、讲授新课〔一〕影响光合作用原理的应用教师引导学生根据光合作用反响式进行分析：影响光合作用的因素有哪些？光：光照强度、光质、光照时间CO2的浓度、H2O矿质元素温度1．探究光照强度对光合作用的影响自变量：光照强弱控制方法：相同瓦数台灯离实验装置的距离因变量：光合作用强度检测方法：相同时间小圆形叶片浮起的数量无关变量：要求相同且适宜。温度等，用中间的盛水玻璃柱吸收热量排除干扰。实验原理：叶片含有空气，上浮，抽气，叶片下沉；光合作用产生氧气充满细胞间隙，叶片上浮。实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。〔二〕影响光合作用的外界因素1．光照强度A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，CO2释放量说明此时的呼吸强度。AB段：光照强度增大，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少〔有一局部用于光合作用〕，此段细胞呼吸强度＞光合作用强度。B点：光补偿点，即光合作用强度＝细胞呼吸强度〔细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用〕。BC段：随着光照强度不断加强，光合作用不断加强，到C点不再加强，称C点对应的光照强度为光饱和点。应用：①阴生植物的光补偿点和光饱和点比拟低。间作套种时应注意农作物的种类搭配；②阴雨天温室大棚中适当提高光照强度可以增加光合作用强度。2．CO2浓度在一定范围内随CO2浓度的增加光合作用增强，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用强度不再增强。图1中A点、图2中的A′点表示光合作用强度等于细胞呼吸强度，此浓度为CO2补偿点。图1中的B与图2中B′都表示CO2饱和点。应用：大田生产时“正其行，通其风〞；②增施有机肥；③温室栽培农作物可以投放干冰或与鸡舍相连。3．温度AB段：〔10℃～35℃〕：随温度的升高而逐渐加强；B点〔35℃〕以上：光合酶活性下降，光合作用开始下降，50℃左右光合作用停止。应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证有机物的积累。4．水分水是光合作用的原料，间接影响光合作用。缺水→气孔关闭→限制二氧化碳进入叶片→光合作用受影响5．矿质元素例如：N，P，K，Mg等N：光合酶及ATP的重要组分P：ATP的重要组分K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要