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2019-2020年高中生物 第四節(jié)能量之源 光合作用03教案 新人教版必修1 教 學 內(nèi) 容 第二章 第二節(jié) 課題：三、光合作用 教學目標 知識目標 進一步明確光合作用的概念 掌握光合作用的過程，認識光合作用的實質(zhì)和意義 能力目標 培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力 培養(yǎng)學生的歸納能力和理論聯(lián)系實際的能力 德育目標 通過講述物質(zhì)和能量的變化，進行學科之間滲透 介紹生物科學的飛速發(fā)展，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識 重 點 光合作用的過程及實質(zhì) 難 點 光合作用中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變過程 教 法 講述、討論、直觀教學 輔助手段 教學課件、葉子 環(huán) 節(jié) 教 學 內(nèi) 容 學生活動 組 織 教 學 導 入 新 課 復 習 提 問 講 授 新 課 環(huán)視學生，安定秩序 （播放植物生長過程） 在自然界中，一粒粒種子長成為枝繁葉茂植株，組成植物體的有機物從那里來呢？是土壤嗎？ （板書：三、光合作用） 初中時我們學習過光合作用，哪位同學能說說什么是光合作用呢？ （示字幕：光合作用的概念） 光合作用的反應物是什么、產(chǎn)物又是什么呢？哪位同學能根據(jù)這個定義試著寫出光合作用的反應式？ 光能 6CO2+12H2O—→C6H12O6+6H2O+6O2 葉綠體 這個反應式當中，左邊和右邊都有水，說明水既是反應物，而且反應中又有新的水生成。綠色植物進行光合作用的場所在哪里呢？（示葉綠體的結(jié)構(gòu)圖） 生物體的結(jié)構(gòu)和功能是統(tǒng)一的，作為 生：光合作用把CO2和H2O合成了有機物 學生回答 學生到黑板前寫出，如有錯誤教師改正 生：葉綠體 1 環(huán) 節(jié) 教 學 內(nèi) 容 學生活動 講 授 新 課 光合作用場所的葉綠體具有什么樣的結(jié)構(gòu) 呢？教師強調(diào)葉綠體中酶和色素的分布。 （葉綠體具雙層膜的結(jié)構(gòu)，在基質(zhì)中有 許多圓餅狀的基粒，組成基粒的一層層結(jié)構(gòu)叫做片層結(jié)構(gòu)。我們可以看到基粒是綠色的，是因為在基粒的片層結(jié)構(gòu)的薄膜上含有葉綠素等色素，在片層結(jié)構(gòu)的薄膜上和基質(zhì)中還分布著許多種與光合作用有關(guān)的酶。） 色素在光合作用中的作用是吸收可見的太陽光。我們常見的葉子呈什么顏色？（比較幾種不同的葉子） 葉綠體中應含有那幾種色素呢？ （課件展示：葉綠體中的色素） 葉 綠 素 葉綠素a（藍綠色） 紅光 葉綠體中 葉綠素b（黃綠色） 藍紫光 的色素 類胡蘿卜素 胡蘿卜素（橙黃色） 藍紫光 葉黃素 （黃 色） 在日常生活中我們所見的葉子多是綠色的，這是因為葉綠體中葉綠素的含量是類胡蘿卜素含量的四倍，但是葉綠素易分解。你們知道為什么秋天綠葉會變黃呢？ 綠色植物利用色素所吸收的光能作為推動力就能把基本不含能量的CO2和H2O變成富含能量的有機物，這么奇妙的過程是怎么進行的呢？ （邊畫邊講光反應過程） 葉綠體中的色素分子吸收光能以后發(fā)生兩方面的生化反應： 一、把水分子分解成氧和氫。 其中的氫是活潑的還原劑，將參加下一步反應；其中的氧以分子狀態(tài)釋放出去，我們常說綠色植物產(chǎn)生氧氣、消耗二氧化碳，它所產(chǎn)生的氧氣是來自于二氧化碳嗎？ 二、光合磷酸化。 生：回答葉綠體的結(jié)構(gòu)。 學生觀察 生：綠色、黃綠色等 引導學生回答 生：秋天葉綠素被分解，類胡蘿卜素顯現(xiàn)出來 生：來自于被光解的水 2 環(huán) 節(jié) 教 學 內(nèi) 容 學生活動 講 授 新 課 在酶的作用下，ADP和Pi合成ATP。還需要什么條件呢？所需的能量從哪能得到呢？這樣，光能轉(zhuǎn)變成了活潑的化學能儲存ATP的高能磷酸鍵中。 （課件演示光反應過程，教師引導觀察） 這個反應沒有光可以進行嗎？所以我們把這一整個過程叫“光反應階段”。 光反應階段應發(fā)生在葉綠體的什么部位？（提示：吸收光能的色素分子在基粒片層結(jié)構(gòu)的薄膜上） 反應式中，H2O在光反應中被分解，CO2又是怎樣變化的呢？ （邊畫邊講暗反應過程） 通過葉表的氣孔被吸收以后，首先與葉綠體基質(zhì)中的一種五碳化合物結(jié)合形成兩個三碳化合物， 這一過程叫“固定”。 三碳化合物的性質(zhì)活潑，又經(jīng)過一系列的生化反應步驟被還原成葡萄糖。想一想這一過程都需要哪些條件？（在學生回答時將圖畫完整） 這樣，ATP中活潑的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學能儲存在葡萄糖中，這一過程叫“C3的還原”。 （課件演示暗反應過程，教師引導觀察，強調(diào)C3—→C5的途徑及意義） 這一階段的反應過程有沒有光的參與？有光無光都可以進行，相對于前面的光反應階段，我們把這個階段叫“暗反應階段”。暗反應是與光反應同時進行的，不過，它是在葉綠體的基質(zhì)中進行的。 這個循環(huán)過程是由美國的生物學家卡 生：還需儲存能量 生：光能 學生觀察 生：必須在光下進行 生：基粒片層結(jié)構(gòu)的薄膜上 生：1、還原劑[H] 2、多種酶催化3、儲存能量 學生觀察 生：無光的參與 3 環(huán) 節(jié) 教 學 內(nèi) 容 學生活動 講 授 新 課 爾文等人用了十多年的時間得出的，又叫“卡爾文循環(huán)”它揭示了綠色植物利用無機物制造有機物的機理，但至今我們不能把它應用于實踐；如果以后我們能利用現(xiàn)代生物工程的手段人工模擬光合作用的過程，相信糧食就會在工廠中生產(chǎn)出來了。 卡爾文等人是利用放射性同位素跟蹤測試的方法研究光合作用的。什么是同位素呢？因它具有放射性，我們可以用儀器檢測到它在化學反應中的變化。 如果用18O標志反應物H2O中的氧，經(jīng)過光合作用，這個18O將位于那種產(chǎn)物中呢？ 讓我們來比較光合作用的兩個階段： 這兩個階段，分別在葉綠體的什么部位進行？光反應階段有哪些物質(zhì)變化？暗反應階段有哪些物質(zhì)變化？光反應階段能量是怎樣變化的？暗反應階段能量是怎樣變化的？光反應階段產(chǎn)生了哪幾種物質(zhì)，它們的去向如何？ （隨學生回答用課件列表） 靜聽 生：同位素指質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的一類元素。如14C與12C等 生：氧的變化是H2O—→O2 學生回答問題（見下表） 光反應 暗反應 場 所 基粒片層結(jié)構(gòu)薄膜 基 質(zhì) 物質(zhì)變化 ⑴水的光解 酶 H2O—→1/2O2+2[H] 能量 ⑵合成ATP 酶 ADP+Pi—→ATP 能量 ⑴CO2的固定 酶 CO2+C5—→2C3 ⑵CO2的還原 酶 2 C3—→C6H12O6 ATP*[H] 能量變化 光能→活潑化學能（ATP） 活潑化學能→穩(wěn)定化學能 意義 食源、能源、氧源 通過比較我們可以得出，從實質(zhì)上說光合作用包含了兩個方面的內(nèi)容： 物質(zhì)的變化：CO2和H2O—→C6H12O6能量的變化：光能—→化學能 4 環(huán) 節(jié) 教 學 內(nèi) 容 學生活動 （邊說邊在反應式上標出實質(zhì)） 光合作用制造了有機物，儲存了能量，并且放出氧氣，對于自然界有什么意義呢？請同學們討論，看哪組同學能表述出光合作用的意義。 光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。 （教師號召學生綠化祖國保護環(huán)境） 生：食源、能源、氧源 小 結(jié) 本節(jié)課我們學習了光合作用的過程、實質(zhì)和意義。俗話說：“萬物生長靠太陽”沒有光合作用，就沒有這個生機勃勃的世界。如果改變光合作用過程中的某個條件時，對光合作用會有什么影響呢？（演示練習題） 鞏 固 練 習 一、學生討論后回答： 1、生長于較弱光照條件下的植物，當提高CO2的濃度時，其光合作用的速度并未隨之增加，主要限制因素是（） A呼吸作用和暗反應 B光反應 C暗反應 D呼吸作用 2、將植物栽培在適宜光照、溫度和充足的CO2條件下： ⑴當CO2濃度突然降低至極低水平時，發(fā)現(xiàn)植物葉片中的五碳化合物含量突然上升，這是因為（ ）缺少時，植物體內(nèi)的五碳化合物不能形成（ ）。 ⑵如果降低CO2濃度時，停止光照，則不出現(xiàn)上述五碳化合物上升現(xiàn)象，這是因為暗反應所必需的（ ）供應不足，使（ ）不能形成五碳化合物。 二、學生搶答以下選擇題。 1、光合作用過程中，光能轉(zhuǎn)移的途徑是： A光能—→葉綠素—→ATP B光能—→ADP—→ATP C光能—→ATP—→葡萄糖 D光能—→ATP—→三碳化合物 2、下列有關(guān)光合作用的敘述錯誤的是： A暗反應在黑暗中才能進行 B光反應在光下才能進行 教師引導學生根據(jù)圖解回答問題： 1、B 2、CO2、三碳化合物、[H]和ATP、三碳化合物 5 環(huán) 節(jié) 教 學 內(nèi) 容 學生活動 鞏 固 練 習 C光反應為暗反應提供了[H]和ATP D光合作用釋放的氧來自于水 3、把陽光通過三棱鏡的連續(xù)七色光譜，用來照射培養(yǎng)綠藻，其釋放氧氣最多的部分所在的光譜區(qū)是： A黃光和藍紫光 B紅光和藍紫光 C紅光和黃綠光 D綠光和藍紫光 4、用14C的CO2追蹤光合作用中的碳原子，其轉(zhuǎn)移的途徑是： A CO2 —→葉綠體—→ATP B CO2—→三碳化合物—→ATP C CO2—→三碳化合物—→葡萄糖 D CO2—→葉綠體—→葡萄糖 5、生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝是： A呼吸作用 B光合作用 C合成作用 D分解作用 學生搶答： 1、C 2、A 3、B 4、C 5、B 板 書 設 計 教 后 記