《光能的捕獲》備課教案
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
1．說出人們對光合作用的認(rèn)識過程，體驗生物科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷程。
2．闡明光合作用中光反應(yīng)和暗反應(yīng)物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的大致過程，認(rèn)識光合作用的實質(zhì)和在自然界的重要性。
3．描述葉綠體的結(jié)構(gòu)，提取和分離葉綠體色素。
4．分析環(huán)境因素對光合作用速率的影響，能繪出各種因素與光合作用速率的坐標(biāo)圖像，培養(yǎng)綜合分析問題的能力。
自學(xué)探究：
光合作用：植物通過 捕獲和利用了太陽能，把_____和______合成有機(jī)物，將 轉(zhuǎn)化為 貯存在葡萄糖等有機(jī)物中，并釋放O2，這個過程就是 。
一．光合作用的早期研究1．光合作用的發(fā)現(xiàn)
年代 科學(xué)家 科學(xué)實驗 實驗結(jié)論
1642 海爾蒙特 第一次試圖用定量的方法研究柳樹的營養(yǎng)來源，發(fā)現(xiàn)柳樹的增重大于土壤的減少量 建造植物體的原料，只是 ，卻沒有考慮空氣的作用
1771 普里斯特利
英格豪斯 將薄荷枝條和燃燒著的蠟燭放在密封的鐘罩中，蠟燭不易熄滅，而將小鼠與綠色植物放入罩內(nèi)，也不易窒息死亡 綠色植物在光下吸收了 ，產(chǎn)生了 。
1864 薩克斯 采用碘液測定淀粉的方法，發(fā)現(xiàn)遮光一半葉無顏色變化，曝光的一面則成深藍(lán)色 綠色植物在光下能產(chǎn)
生 。
1880 恩吉尓曼 用水綿做材料，用好氧菌作為O2的標(biāo)志物，發(fā)現(xiàn)好氧菌集中在葉綠體所有受光部位周圍
光合作用場所是
。
1941 魯賓和卡門 運用放射性同位素標(biāo)記法，通過小球藻的實驗確定O2的來源 光合作用產(chǎn)生O2全來自 。
2．分析討論：
�。�1）海爾蒙特認(rèn)為建造植物體的原料只是水，這一結(jié)論是否合理？
�。�2）為什么普里斯特利的實驗有時成功，有時失�。�
�。�3）恩吉尓曼選用水綿做實驗材料有什么好處？通過該實驗可得出什么結(jié)論？
�。�4）薩克斯為何要將植物進(jìn)行一晝夜的暗處理？葉片一半遮光、一半照光的目的是什么？
�。�5）魯賓和卡門的兩組實驗是如何設(shè)計的？
太陽是整個生命世界的能量源泉， 為幾乎所有的生物提供了物質(zhì)和能量，它是自然界最基本的 和 。
二．葉綠體的結(jié)構(gòu)1．葉綠體的形態(tài)
高等植物細(xì)胞中葉綠體通常呈 ，數(shù)目較多。
2．葉綠體與白色體或有色體的相互轉(zhuǎn)變
將葉綠體長時間置于暗處，葉綠體則轉(zhuǎn)變成 或
，但光照后又可恢復(fù)為具有 的葉綠體
3．葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu)
�。�1）兩層膜
�。�2）基粒：內(nèi)部有許多綠色柱狀的' ，每個基粒有數(shù)十個囊狀的
組成，基粒間還有基質(zhì)類囊體與基粒的類囊體相連，從而使各類囊體的腔彼此相通。
與光合作用有關(guān)的色素和酶都分布在 。
�。�3）基質(zhì)：在基粒之間充滿著基質(zhì)。
與暗反應(yīng)有關(guān)的酶則分布在 。在基質(zhì)中還含有少量的 。
三．葉綠體色素的提取與分離1．實驗原理：
葉綠體中色素提取的原理：葉綠體中的色素溶解于__________如酒精或丙酮（相似相溶），形成色素液。
分離的原理：四種色素在層析液中__________不同，因而隨層析液在濾紙上______________________不同，其中胡蘿卜素在丙酮中的溶解度最高，擴(kuò)散速度最快，葉黃素和葉綠素ａ次之，葉綠素ｂ溶解度最低，擴(kuò)散得最慢。根據(jù)此原理使各色素分離開來。
2．注意事項
�。�1）取材時要選取新鮮的顏色較深的葉片，以便使濾液中含較多的色素。
�。�2）研磨時加入二氧化硅的目的是： 。
�。�3）加入少量碳酸鈣的目的是： 。
（4）研磨要迅速、充分。一是因為丙酮容易揮發(fā)發(fā)二是為了使葉綠體完全破裂，從而能提取較多的色素。三是葉綠素極不穩(wěn)定，能被活細(xì)胞中的葉綠素酶水解而破壞。
�。�5）．濾液收集后，要及時用 將試管口塞緊。
6．制備濾紙條時，要將濾紙條的一端剪去兩角，這樣可以使色素在濾紙條上擴(kuò)散
，便于觀察實驗結(jié)果。
7．畫線時，一定要細(xì)并且直，這樣可以防止 ，使色素分子均勻分布在一條直線上，做到擴(kuò)散起點一致。重復(fù)劃2―3次，是為了
，使實驗更加明顯。
8．分離色素時，一定不要讓濾紙條上的濾液細(xì)線接觸到層析液，這是因為
。四．光合作用的過程
根據(jù)是否需要光能，可以概括為兩個階段：
�。ㄒ唬┕夥磻�(yīng)階段
1．光反應(yīng)條件及場所：必須在 下才能進(jìn)行，場所在 。
2．光反應(yīng)過程：在此階段 轉(zhuǎn)換成 ， 轉(zhuǎn)換成 。
�。�1）光能轉(zhuǎn)換成電能
類囊體膜上的絕大多數(shù)色素排列緊密，快速高效地把吸收來的大量光能傳遞給
_________，它既能捕捉光能又能將光能轉(zhuǎn)化為 。就象透鏡把光束集中到焦點一樣，其他色素把大量光能 、 、傳遞給 ，使其被激發(fā)而失去 。脫離葉綠素ａ的電子，在類囊體膜上經(jīng)過一系列的傳遞，最后傳遞給一種帶正電荷的有機(jī)物 （簡稱 ）。
失去電子的葉綠素ａ變成一種 ，能夠從 中奪取 ，使水分子分解成 和 ，葉綠素ａ由于獲得電子而恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。
這樣在光的照射下，特殊狀態(tài)的葉綠ａ連續(xù)不斷地 和 ，從而形成 ，使 轉(zhuǎn)換成 。
（2）電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能
隨著光能轉(zhuǎn)換成電能， 得到 和 ，就形成了 （ ），這樣一部分電能就轉(zhuǎn)化成 儲存在 中。同時，葉綠體利用光能轉(zhuǎn)換成的另一部分能量，將 和 轉(zhuǎn)化成 ，這部分電能則轉(zhuǎn)化成活躍的化學(xué)能儲存在 中。
（二）暗反應(yīng)階段
1．暗反應(yīng)條件及場所：不需 ，場所在 。
2．暗反應(yīng)過程：將 還原成 ，將 和 中的活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)換成 中貯存的穩(wěn)定的化學(xué)能。
�。�1）CO2的固定
葉片從外界吸收的二氧化碳，在 的作用下與植物體內(nèi)的一種 （用C5表示）結(jié)合，這個過程叫做二氧化碳的固定。一個二氧化碳分子被一個五碳化合物分子固定后很快形成兩個含有 的化合物（用C3表示）。
（2）C3的還原
一部分三碳化合物在 和 的作用下，被 還原，再經(jīng)過一系列復(fù)雜的變化形成糖類。這樣 和 中的能量就轉(zhuǎn)移到 ___________中形成 貯存起來，同時，另一部分三碳化合物又經(jīng)過復(fù)雜的變化重新生成 ，再次參與二氧化碳的固定。
（三）光合作用的反應(yīng)式
五．影響光合作用的因素因素 關(guān)系圖表 對光合作用的影響 在生產(chǎn)上的應(yīng)用
葉齡
隨葉齡的增大，葉的面積逐漸增大，光合作用的面積逐漸增大，光合作用速率提高，隨著葉齡進(jìn)一步增加，葉片衰老，葉綠素分解，光合作用速率下降 保證礦質(zhì)元素的充足供應(yīng)，尤其是Mｇ的供應(yīng)，使葉片保持鮮綠
光照強(qiáng)度
光合作用隨光照強(qiáng)度的變化而變化，光照弱時光合作用減慢，光照逐步增強(qiáng)時光合作用隨之加快，但是光照增強(qiáng)到一定程度，光合作用速率不再增加 1．適當(dāng)提高光照強(qiáng)度
2．延長光合作用時間
3．增加光合作用面積―合理密植
4．溫室使用無色玻璃
二氧化碳
CO2是光合作用的原料，環(huán)境中的CO2濃度的高低明顯影響光合作用速率。在一定范圍內(nèi)，植物的光合速率隨CO2濃度的增加而增加，但是達(dá)到一定程度時再增加CO2濃度，光合速率不再增加 溫室栽培植物時適當(dāng)提高室內(nèi)的CO2濃度，如釋放一定量的干冰或多施有機(jī)肥，使莖、葉吸收CO2增多
溫度
光合作用的暗反應(yīng)是酶促反應(yīng)，溫度直接影響酶的活性，從而影響光合速率。溫度過高，影響植物葉片氣孔開度，影響CO2供應(yīng)，進(jìn)而影響暗反應(yīng)，從而影響光合速率
1．適時播種
2．溫室栽培植物時，白天適當(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降溫
3．植物“午休”現(xiàn)象的原因之一
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