光能的捕獲教學設計
光能的捕獲教學設計
學習目標：
1．說出人們對光合作用的認識過程，體驗生物科學發現的歷程。
2．闡明光合作用中光反應和暗反應物質和能量轉化的大致過程，認識光合作用的實質和在自然界的重要性。
3．描述葉綠體的結構，提取和分離葉綠體色素。
4．分析環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圖像，培養綜合分析問題的能力。
自學探究：
光合作用：植物通過 捕獲和利用了太陽能，把_____和______合成有機物，將 轉化為 貯存在葡萄糖等有機物中，并釋放O2，這個過程就是 。
一．光合作用的早期研究
1．光合作用的發現
年代科學家科學實驗實驗結論
1642海爾蒙特第一次試圖用定量的方法研究柳樹的營養來源，發現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，也不易窒息死亡綠色植物在光下吸收了 ，產生了 。
1864薩克斯采用碘液測定淀粉的方法，發現遮光一半葉無顏色變化，曝光的一面則成深藍色綠色植物在光下能產生 。
1880恩吉?曼用水綿做材料，用好氧菌作為O2的標志物，發現好氧菌集中在葉綠體所有受光部位周圍。
1941魯賓和卡門運用放射性同位素標記法，通過小球藻的實驗確定O2的來源光合作用產生O2全來自 。
2．分析討論：
（1）海爾蒙特認為建造植物體的原料只是水，這一結論是否合理？
（2）為什么普里斯特利的實驗有時成功，有時失敗？
（3）恩吉?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論？
（4）薩克斯為何要將植物進行一晝夜的暗處理？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和能量，它是自然界最基本的 和 。
二．葉綠體的結構
1．葉綠體的形態
高等植物細胞中葉綠體通常呈 ，數目較多。
2．葉綠體與白色體或有色體的相互轉變將葉綠體長時間置于暗處，葉綠體則轉變成 或但光照后又可恢復為具有 的葉綠體。
3．葉綠體的亞顯微結構
（1）兩層膜
（2）基粒：內部有許多綠色柱狀的 ，每個基粒有數十個囊狀的組成，基粒間還有基質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。與光合作用有關的色素和酶都分布在 。
（3）基質：在基粒之間充滿著基質與暗反應有關的酶則分布在 。在基質中還含有少量的 。
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，擴散得最慢。根據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發二是為了使葉綠體完全破裂，從而能提取較多的色素。三是葉綠素極不穩定，能被活細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散，便于觀察實驗結果。
7．畫線時，一定要細并且直，這樣可以防止 ，使色素分子均勻分布在一條直線上，做到擴散起點一致。重復劃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線接觸到層析液，這是因為。
四．光合作用的過程
根據是否需要光能，可以概括為兩個階段：
（一）光反應階段
1．光反應條件及場所：必須在 下才能進行，場所在 。
2．光反應過程：在此階段 轉換成 ， 轉換成 。
（1）光能轉換成電能
類囊體膜上的絕大多數色素排列緊密，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 ，使其被激發而失去 。脫離葉綠素ａ的電子，在類囊體膜上經過一系列的傳遞，最后傳遞給一種帶正電荷的有機物 （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穩態。
這樣在光的照射下，特殊狀態的葉綠ａ連續不斷地 和 ，從而形成 ，使 轉換成 。
（2）電能轉換成活躍的化學能
隨著光能轉換成電能， 得到 和 ，就形成了 （ ），這樣一部分電能就轉化成 儲存在 中。同時，葉綠體利用光能轉換成的另一部分能量，將 和 轉化成 ，這部分電能則轉化成活躍的化學能儲存在 中。
（二）暗反應階段
1．暗反應條件及場所：不需 ，場所在 。
2．暗反應過程：將 還原成 ，將 和 中的活躍化學能轉換成 中貯存的穩定的化學能。
（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的一種 （用C5表示）結合，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，再經過一系列復雜的變化形成糖類。這樣 和 中的能量就轉移到 ___________中形成 貯存起來，同時，另一部分三碳化合物又經過復雜的變化重新生成 ，再次參與二氧化碳的固定。
（三）光合作用的反應式
五．影響光合作用的因素
因素關系圖表 對光合作用的影響在生產上的應用
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元素的充足供應，尤其是Mｇ的供應，使葉片保持鮮綠光照強度。
光合作用隨光照強度的變化而變化，光照弱時光合作用減慢，光照逐步增強時光合作用隨之加快，但是光照增強到一定程度，光合作用速率不再增加1．適當提高光照強度。
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，植物的光合速率隨CO2濃度的增加而增加，但是達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提高室內的CO2濃度，如釋放一定量的干冰或多施有機肥，使莖、葉吸收CO2增多。
溫度：
光合作用的暗反應是酶促反應，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，進而影響暗反應，從而影響光合速率1．適時播種。
2．溫室栽培植物時，白天適當提高溫度，晚上適當降溫。
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