第二节《光合作用》word学案二 苏教版生物必修1

第2节 光合作用

一、学习目标
1、光合作用的定义
光合作用是指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着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
2、光合色素主要包括叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素。
叶绿素a和叶绿素b主要吸收和利用红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素要吸收和利用蓝紫光。
3、光合作用的过程
总反应式：CO2 + H2O           （CH2O）+ O2
4、影响光合作用的因素
（1）光照：光强度、光质都可以影响光合速率。
光照强度：在一定光强度范围内，光合速率随光强度的增大而增大。
光质：由于色素吸收可见太阳光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少，故不同颜色的光对光合作用的影响不一样。白光下光合效率最高，红光和蓝紫光下光合效率较高，绿光下光合效率最低。
（2）CO2浓度：在一定范围内，光合速率随CO2浓度的增大而增大。
（3）温度：温度是通过影响酶的活性来影响光合作用效率的。
（4）矿质营养：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。矿质元素能够直接或间接影响光合作用。

二、教材分析
1、重点难点与疑点
重点难点是光合作用的定义、光合色素、光合作用的过程等。
疑点是影响光合作用的因素等。

2、教材解读
课     文 解       读
一、回眸历史
光合作用发现的历史 1648年比利时的范•海尔蒙特（V.Helmont）第一次试图用定量的方法研究植物的营养素来源。通过该实验他认为，植物生长所需要的养料主要来自于水，而不是土壤。
1771年英国的普利斯特莱（J.Priestley）通过植物和动物之间进行气体交换的实验，第一次成功地应用化学的方法研究植物的生长，得知植物生长需要吸收CO2，同时释放出O2。
1779年荷兰的扬•英根豪斯（J.Ingenhousz）把带叶的枝条放到水里。这些叶在阳光下产生氧气，在暗处并不产生氧气。扬•英根豪斯认为植物需要阳光才能制造出氧气。
1864年萨克斯（J.von  Sachs）采用碘液检测淀粉的方法，确定叶片在光下能产生淀粉。
1940年鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kamen）运用放射性同位素标记法，通过小球藻的实验证明了光合作用释放的氧气来自水，糖类中的氢也来自水。
1948年美国的梅尔文•卡尔文（M.Calvin）报告了历时10年的科研成果，他用14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，从而了解到光合作用中复杂的化学反应。
二、光合色素与光能的捕获和转化
植物的叶绿素分子吸收光的能力很强，除了部分橙光、黄光和大部分绿光被反射为外，其他波长的光基本上都能被叶绿素分子所吸收，因而植物的叶片呈现绿色。
根据精确的化学分析，绿色植物叶绿体中所含的光合色素主要包括叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素。 叶绿体是进行光合作用的细胞器。叶绿体中的光合色素有叶绿素和类胡萝卜素两类。叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b两种，均不溶于水，但易溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂中。叶绿素a的分子式为：C55H72O5N4Mg，呈蓝绿色；叶绿素b的分子式为：C55H70O6N4Mg，呈黄绿色。叶绿素吸收光的能力极强，如果把叶绿素的丙酮提取液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中有些波长的光被吸收了。因此在光谱上就出现了黑线或暗带，这种光谱叫吸收光谱。叶绿素吸收光谱的最强区域有两个：一个是在波长为640～660nm的红光部分，另一个在波长为430～450nm的蓝紫光部分。对其它光吸收较少，其中对绿光吸收最少，由于叶绿素吸收绿光最少，所以叶绿素的溶液呈绿色。我们在做叶绿素的提取和分离实验时，还会看到一种现象：试管中的叶绿素的丙酮酮提取液在透射光下是翠绿色的，而在反射光下是综红色的，这是叶绿素的荧光现象。叶绿体中的类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素两种，颜色分别是橙黄色和黄色，功能是吸收蓝紫光。除此之外还具有保护叶绿素，防止强烈光照伤害叶绿素的功能。
植物叶子呈现的颜色是叶子中各种色素的综合表现。其中主要是绿色的叶绿素和黄色的类胡萝卜素之间的比例。一般来说，正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为4∶1，叶绿素a与叶绿素b的比约为3∶1，叶黄素与胡萝卜素之比约2∶1，由于叶绿素比黄色的类胡萝卜素多，所以正常的叶子总是呈绿色。秋天，因低温、紫外线强烈等外界因素和叶片衰老等内部因素，叶绿素的合成速度低于分解的速度，叶绿素含量相对减少，而类胡萝卜素分子比较稳定，不易破坏。所以叶片逐渐呈现类胡萝卜素的颜色——黄色。至于红叶，是因为秋天降温，体内积累较多的糖分以适应寒冷，体内可溶性糖多了，就形成了较多的花色素，同时秋天叶子内的pH值改变，叶内呈现酸性，使花色素表现出红色。

三、光合作用的过程
经过科学家的不懈努力，人们对光合作用的认识日益深入。在光合作用的过程中，并不是全部过程都需要光，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。

P56页书本图4-12 光反应阶段是利用色素吸收的光能完成两个基本的反应：
一是将水分解成[H]和O。这是一个非常复杂的过程，可简单描述为：叶绿素吸收光能后激发出一个高能电子，然后高能电子沿着一条电子传递链传递下去，叶绿素分子中失去一个电子后通过酶的作用就从水中获得一个电子，水分子失去一个电子而被分解，其过程可表示为：
2H2O─→2OH+2H++2e 
2OH─→H2O+1/2O2
所以光合作用过程中水是它的一种原料，也称为光合作用的电子供体。
二是在高能电子沿着电子传递链传递的过程中释放出能量，这部分能量就用于合成ATP，最后电子传递给电子受体NADP+，生成NADPH2，这就是所谓的还原态的氢（[H]）。所以光反应必须在光下才能进行，如果停止光照，光反应也就立即停止。
  光反应阶段：
     a、H2O──────→2[H]+O2 
      b、ADP+Pi───────→ATP+H2O
光反应过程把光能转变成活跃的化学能贮存在ATP和[H]中。光反应的产物有三种，O2是释放到大气中去的，ATP和[H]是暗反应的原料。

暗反应是光合作用过程中一个不需要光的阶段，是在叶绿体的基质中进行的。其过程一般分为三个阶段：第一阶段是CO2的固定，即五碳化合物（C5）和CO2在酶的作用下结合形成两分子三碳化合物（C3）的过程；第二阶段是C3被还原的过程，这个过程需要消耗[H]和ATP；第三阶段是C5的再生，这个过程也要消耗ATP。在暗反应过程中，可以认为C5是被循环使用的。进行暗反应过程必需具有四个基本条件：[H]、ATP、CO2和相关的一系列酶。只要满足这四项基本条件，暗反应是可以离体进行的。
暗反应阶段：

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