4.2.2 光能的转换—光合作用
教案
一、教学目标
1.说明光合作用以及对它的认识过程。2.说出光合作用过程。
二、教学重点和难点
1.教学重点（1）光合作用的发现及研究历史。（2）光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。2.教学难点光反应和暗反应的过程
三、教学方法探究法、实验法、讲述法、对比法
四、课时安排1?
五、【课前准备】
1、制作多媒体课件。
2、课前教师提供一份预习学案，布置学生预习课本的内容。六、教学过程教师：通过上一节课的学习，我们已经知道光合作用的场所是叶绿体，请问叶绿体有哪些结构特点与其功能相适应呢？回顾叶绿体的亚显微结构。学生：第一，叶绿体内有许多基粒和类囊体，扩大了叶绿体的受光面积，类囊体膜表面分布着许多吸收光能的色素分子，便于光能的吸收；第二，类囊体膜表面以及基质内还分布着多种光合作用所必需的酶，有利于光合作用的进行。教师：初中我们曾经学习过有关光合作用的知识，请问你们对光合作用的知识还有哪些方面的了解？学生：（七嘴八舌）光合作用的原料是CO2和H2O；光合作用的条件是光；光合作用的产物是糖类和氧气；等等。教师：很好。看来大家对光合作用的知识还了解不少。请一位同学根据幻灯片内容来归纳光合作用的概念。学生：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能量的有机物，并且释放出氧气的过程。教师：很好，看来同学们对光合作用的具体过程掌握得不错。但是有哪位同学知道光合作用的过程是怎样被人发现和了解的吗？教师：这个问题看来大家了解得不多。人们对光合作用的认识经历了一个漫长的过程，科学家们用了200多年的时间经过无数次的实验才对光合作用的过程有了比较清楚的认识。下面我们将沿着科学家们探寻的足迹，去体验他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣。〖板书〗㈠光合作用的探究历程教师：这部分内容我们将以小组合作学习的方式来进行。请大家结合课本P101~P102的内容，根据提供一份预习学案，然后分组讨论表格中所提出的问题。请看大屏幕。多媒体课件出示小组合作学习要求：（1）每个小组推选一名组长，组织本组同学讨论学习；（2）推选一名记录员记录本组同学讨论的结果；（3）推选一名交流代表发言，汇报本组讨论结果；（4）每位同学在讨论时都要积极思维、踊跃发言，帮助本组代表准备好发言提纲。附：《生物小组合作学习记录卡》小组编号时间月日第节组长记录员组员课题讨论结果交流代表〖讲述〗结合课本的图，一步一步的引导。〖旁栏思考题〗学生思考讨论回答，教师提示。〖提示〗持这种观点的人，很可能是在无光条件下做的这个实验。无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，也就是使空气变污浊了。年代科学家实验情况结论思考1771年[英国]普利斯特利密闭的玻璃钟罩内，同时放有点燃的蜡烛和活小鼠，一段时间后，蜡烛不灭，小鼠不死他的实验有时成功，有时失败，试想一下可能的原因是什么？1779年[荷兰]英格豪斯密闭的玻璃钟罩内，同时放有点燃的蜡烛和活小鼠，放在光照条件下，一段时 间后，蜡烛不灭，小鼠不死；密闭的玻璃钟罩内，同时放有点燃的蜡烛和活小鼠，放在黑暗中，一段时间后，蜡烛熄灭，小鼠死亡；重复500多次英格豪斯的实验设计与前人相比，改进在什么地方？1845年[德]梅耶略梅耶在得出这个结 论的依据是什么？1864年[德]萨克 斯暗处理后的叶片一半叶变蓝，遮光一半不变蓝萨克斯的实验目的是什么？为什么对天竺葵先进行一昼夜的暗处理？通过萨克斯的实验我们可得到什么结论？此实验是否采取了对照实验？如果是其对照组和实验组分别是什么?在用碘 光合作用的原理
【师生互动】
自主探究：请设计实验探究光合作用的过程中需要二氧化碳。总结：科学探究的一般过程（二、）光合作用的过程教师：下面我们先来看看光合作用是怎样在叶绿体中进行的。（显示板书：光合作用的过程）教师：用多媒体课件演示发生在一个叶绿体中的光合作用全程的动态过程。教师：我们在观察课件的时候，是不是觉得有点“眼花缭乱”呀，这说明光合作用是个很复杂的过程。其实刚才课件中显示的只是光合作用的简化过程，其具体过程还要复杂得多。教师：根据刚才的观察，你们说光合作用过程分为哪几个阶段呢？学生：分为光反应和暗反应两个阶段。教师：下面我们先来具体观察一下光反应过程。（显示板书：光反应）教师：演示光合作用光反应的动态变化，并指导学生观察。教师：光反应在哪里进行？学生：叶绿体基粒的类囊体薄膜上。教师：利用到了哪种原料？学生：水。教师：水在光反应阶段发生了怎样的变化？学生：水被分解成了[H]和O2。教师：水是化学性质非常稳定的化合物，它为什么会在常温下常压下分解？学生：一方面有色素吸收的光能做“动力”；另一方面类囊体薄膜上分布着相应的酶作催化剂。教师：回答得很好。我们再仔细观察一下，色素吸收的光能除了使水分解以外，还发生了什么变化？教师：重新演示光合作用光反应的动态画面，并指导学生观察。学生：还有一部分转移到了ATP中，即利用光能把ADP和Pi合成为ATP。教师：刚才的一系列变化都需要什么参与？学生：光。教师：对啦。所以我们把发生在叶绿体类囊体薄膜上的这一化学变化称为光反应。那么，同学们能不能归纳一个，整个光反应阶段物质和能量是怎样转变的？学生：从物质变化的角度来看，一是把水分解成了O2和具有强还原性的[H]，二是把ADP和Pi合成了ATP；从能量变化的角度来看，把光能转化成了ATP中活跃的化学能。教师：很好。光反应一共产生了三种产物，其中我们看到O2作为光合作用的第一个终产物释放到了大气中，还原性很强的[H]和储存有活跃化学能的ATP又到哪里去了呢？学生：提供给暗反应利用。教师：下面我们就继续看看暗反应是怎样进行的。（显示板书：暗反应）教师：演示光合作用暗反应的动态变化，并指导学生仔细观察。教师：暗反应在哪里发生？学生：在叶绿体基质中。教师：利用了哪种原料？学生：二氧化碳。光合作用的原理 教师：在暗反应过程中，二氧化碳发生了怎样的变化？学生：首先CO2与一个C5结合形成两个C3，这一步称为“二氧化碳的固定”。教师：二氧化碳的化学性质是非常稳定的，在空气中很难与其他化合物发生反应，为什么在叶绿体基质中可以顺利地与C5结合形成两个C3呢？学生：因为在叶绿体基质中存在多种催化暗反应的酶。教师：请大家仔细观察，经二氧化碳固定所产生的C3又发生了什么变化呢？教师：继续演示光合作用暗反应的动态变化，并指导学生仔细观察。学生：C3经过一系列变化转变成了（CH2O），这一步称为“三碳化合物的还原”。教师：这一步除了形成（CH2O），还有什么产物？教师：注意引导学生观察，这一步学生很容易忽略。学生：还有C5。教师：对啦。C5作为一种中间产物，在暗反应的固定阶段用到，同时在暗反应的还原阶段又产生，这对于光合作用有什么意义？学生：保证暗反应不会缺乏原料，能够持续进行下去。教师：还原阶段需要哪些条件？学生：需要相应的酶催化，还需要光反应提供的[H]作还原剂以及ATP供能。教师：刚才的一系列变化需不需要光？学生：不需要。教师：那是不是一定要在黑暗中进行呢？学生：也不是，有光无光都可以进行。教师：对。“暗”并不是指暗反应一定要在黑暗中进行，而是相对于光反应来说，这一阶段不需要光。故我们把光合作用第二阶段所发生的、在有光无光条件下都可以进行的化学反应称为“暗反应”。现在哪位同学来归纳一下整个暗反应阶段物质和能量进行了怎样的转变？学生：从物质变化的角度来看，二氧化碳经过“固定”和“还原”两个过程，最终被还原成（CH2O）和C5；从能量转变的角度来看，ATP中活跃的化学能变成了稳定的化学能储存在糖类等有机物中。教师：好。综合我们刚才讨论的光反应和暗反应，我们可以把光合作用过程用下面的示意图表示。教师：出示光合作用过程示意图并作适当讲解。教师：从上图中可以看出，光合作用是由“光反应”和“暗反应”两个阶段组成的。那么这两个阶段有什么关系呢？
课件26张PPT。4.2.2 光能的转换—光合作用寄语：天才是每个人都存在的，关键是能否发现自己身上的天才。五年后 1、1648年，海尔蒙特(J.B. van Helmont)
用定量的方法研究植物的营养来源柳树增重85kg
土壤减少0.06kg2.5Kg87.5Kg结论:植物生长所需要的养料主要来自于_______，而不是_____________。 一、水土壤普里斯特莱２、1771年，(英）普利斯特莱(Joseph Priestley)的实验 （利用化学的方法研究植物生长 ）思考：
1 、小鼠与绿色植物放在玻璃罩内它会不会窒息而死 ? ２、这个实验说明什么问题？不会。绿色植物生长需要吸收二氧化碳，同时释放氧气。英根豪斯实验３、1779年，荷兰科学家英根豪斯实验。 把带叶的枝条放到水里，在有 条件下叶产生了氧气，在暗处不产生氧气 。(1785年发现了空气的成分之后才明确该气体是氧气,和化学研究有关)思考：放在水中的目的是__________结论：植物需要——才能制造出氧气。容易观察思考？光合作用制造的氧气来源于H2O还是CO2？光光鲁宾和卡门光合作用释放的O2全部来自于H2O。 用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它分别成为H218O和C18O2。进行两组光合作用的实验：４、1940年美国科学家鲁宾和卡门运用放射性同位素标记法(或同位素示踪法)通过小球藻的对照实验研究氧气中氧元素的来源。18O2O2结论萨克斯５、1864年，（德）萨克斯(Julius von Sachs)的实验采用对照实验，用碘液检验淀粉的方法（淀粉遇碘会变蓝）这个实验说明了什么问题？ 绿叶在光照下能产生淀粉 思考：CO2如何转化为淀粉的? 卡尔文课外设计一个证明光合作用的原料是CO2的实验。６、总结性思考总结性思考:
6个实验研究的原料、产物、场所、条件各是什么？ CO2+H2O(CH2O) +O2
有机物光能叶绿体光合作用的反应式？场所条件产物二、光合色素与光能的捕获二、光合色素与光能的捕获为什么植物的叶片呈现绿色？ 光照到物体表面后，该物体又将这种颜色的光反射出来，就是我们所见到的颜色。对植物而言，除了部分橙光、黄光和大部分绿光被反射外，其他的基本上都被叶绿素分子吸收了，所以植物的叶片呈现绿色。边做边学为什么植物的叶片呈现绿色？提取和分离叶绿体中的色素提取和分离叶绿体中的色素边做边学做与想 ： １、提取和分离叶绿体中的色素过程中，要注意安全 问 题，防止 （有毒）挥发。
２、画滤液细线要 ，待干燥后，再画二三次。
３、分离色素：将3 mL层析液倒入烧杯中，将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)略微斜靠着烧杯的内壁，轻轻地插入到层析液中，随后用培养皿盖盖上烧杯。注意：不能让滤纸上的 触及层析液。
４、观察实验结果
滤纸条上的色素带的条数以及各条色素带的颜色、种类
_______________________________________________
____________________________________________。细而直滤液细线丙酮和层析液 注意：实验结束后要用肥皂洗手。四条色带，橙黄色的胡萝卜素、黄色的叶黄素、
蓝绿色的叶绿素a、黄绿色的叶绿素b积极思维1883年（德国）恩吉尔曼(C.Engelmann)的实验。1、提出的问题是什么?
2、假设?
3、实验过程？
4、实验现象?
5、实验分析与结果? 光合色素主要吸收什么光？主要吸收红光和蓝紫光 把一些好氧的并能运动的细菌,放入盛有一条丝状绿藻(水绵)的容器中，再用三棱镜产生的连续的不同波长的光,投射到这条绿藻上。观察细菌所在部位。丝状绿藻的光合作用能产生氧气，红光和蓝紫光的光合作用效率高。实验探究1、选用水绵作为实验材料便于观察。
水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。
2、选用三棱镜产生的连续光谱照射，并且用好氧细菌进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。
思考：
恩吉尔曼的实验在设计上有什么巧妙之处? 叶绿体色素吸收可见的太阳光叶黄素和胡萝卜素主要吸收? 叶绿素a、b主要吸收1、实验表明：叶绿素a和b在_____和_____部分都有很高的吸收峰红光蓝紫光蓝紫光红光和蓝紫光2.联系实际思考:
１、 农民“蔬菜大棚”为了改善品质和提高产量，最好使用什么颜色的光照射?为什么不能用绿色的塑料薄膜覆盖？ 一.单项选题
1.在分离叶绿体色素时，位于滤纸条最上端的色素名称和颜色是 ( )
A.胡萝卜素、橙黄色 B.叶绿素b、黄绿色
C.叶绿素a、蓝绿色 D.叶黄素、黄色
2. 研究小球藻在光下放出的氧气来源于水,运用的方法是 ( )。
A.定量法 B.化学法 C.同位素标记法 D.物理法
3.(多选)关于叶绿素的叙述，正确的是( )
A.它可溶于有机溶剂如丙酮中. B.它能吸收光能
C.叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素.
D.叶绿素a和叶绿素b吸收红光的量都一样课堂训练ACABC4． 材料：科学家将一盆绿色植物放在不同波长的光下照射，然后测量该植物对不同光质的吸光率，结果列于下表： 请用上表数据在指定方格纸内绘出植物叶片对光吸收变化曲线，并分析得出结论。________________________光合作用主要吸收红光和蓝紫光5．▲将水绵和细菌制成临时装片进行显微观察。如果在反光镜上方放置一个三枝镜，使七种不同颜色的光束照射水绵的不同部位，这时看到细菌逐渐聚集成明显的两堆（如下图）请回答：
（1）通过上述实验，可以证明水绵进行光合作用的细胞内结构是[ ] 。
（2）1883年，一位德国科学家也做了类似的实验，这位科学家的名字叫 ；
（3）后人把他的实验加以改进：将可见光经三棱镜后照到临时装片上，结果可发现在 区域好氧性细菌特别多，在 区域好氧性细菌特别少。
答案：(1)[4]叶绿体 (2)恩吉尔曼 （3）红光和蓝紫光 绿光 课外作业1、在光合作用发现的探究历程中，有多位科学家获得了诺贝尔奖。他们研究了哪些问题呢? 请同学们查找资料交流。
２、设计一个证明CO2是光合作用原料的实验.
蚕豆病是葡糖六磷酸脱氢酶（G6PD）缺乏者进食蚕豆后发生的急性溶血性贫血。蚕豆病在我国各地均有发现，而以广东、四川、广西、湖南、江西为最多。3岁以下患者占70％，男性患者占90％。成人患者比较少见，但也有少数病人至中年或老年才首次发病。由于G6PD缺乏属遗传性，所以40％以上的病例有家族史。本病常发生于初夏蚕豆成熟季节。绝大多数病人因进食新鲜蚕豆而引起急性溶血性贫血，本病与遗传有关。 黑尿症的罕见疾病。该病患者的表现是其尿液暴露在空气中后会变成黑色。在20岁甚至40岁之前，患者除尿色变黑外，没有其它临床症状，但到中年时会出现某些病症，如大关节疼痛和脊柱强直等。
尿黑酸不能沿正常的代谢途径转化为其它物质而排出体外，使尿呈现出黑色；阻断的原因是缺乏尿黑酸氧化酶。黑尿症蚕豆病1940年，（美）鲁宾(S.Ruben)和卡门（M.Kamaen) 同位素标记法
同位素用于追踪物质运行和变化过程时，叫做示踪元素，用它标记的化合物，化学性质不变。人们可以根据这种化合物的放射性，对有关的一系列化学反应进行追踪。这种科学研究方法叫做同位素标记法(或同位素示踪法)。
相关学科的发展,技术手段的进步对光合作用的探究起到推动作用. 返回水不会吸收CO2放出光局部遮光酒精脱色 18O2水14Ｃ淀粉红光和蓝紫光 绿藻
