《人教版高中生物必修1示范教案：5-4 能量之源——光与光合作用 第2课时》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中生物必修1示范教案：5-4 能量之源——光与光合作用 第2课时（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二课时 光合作用的过程和化能合成作用教学过程课前准备1.制作多媒体课件。2.课前教师提供一份预习提纲，布置学生预习课本P103P105的内容。预习提纲：光合作用过程分为哪几个阶段？什么是光反应阶段？这个阶段发生的场所在哪里？需要哪些条件？物质和能量是如何转变的？什么是暗反应阶段？这个阶段发生的场所在哪里？需要哪些条件？物质和能量是如何转变的？光合作用受哪些外界因素的影响？这些因素是怎样影响光合作用的？情景创设教师：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？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
2、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：那么在一个微小的叶绿体中，CO2和H2O究竟是怎样转化为糖类和氧气的呢？此过程中色素吸收的光能是怎样到
3、有机物中去的？光合作用受哪些外界因素的影响？这就是我们今天这堂课要讨论的主要内容。（显示板书：二、光合作用的原理和应用）师生互动（一）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：1.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
4、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有相应的酶作催化剂。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
5、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下，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
6、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。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
7、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
8、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。图541 光合作用过程示意图教师：从图541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？教师：出示光反应和
9、暗反应关系的比较表，并组织学生回答。光反应暗反应区别时间反应很快（以毫秒计）较缓慢反应场所叶绿体基粒的类囊体薄膜上叶绿体基质中反应条件需要与光反应有关的酶、色素、光需要与暗反应有关的酶H、ATP物质变化水的光解：2H2O4HO2合成ATP：ADPPiATPCO2的固定：CO2C52C3C3的还原：能量变化光能转化为ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能联 系光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供还原剂H和ATP；暗反应是光反应的继续；暗反应为光反应的进行提供合成ATP的原料ADP和Pi；总之，光反应和暗反应是两个既相互独立又同时进行、既相互制约又密切联系的两
10、个生理过程列表中的答案由教师根据学生的回答逐一显示。教师：通过刚才的列表比较，你认为“植物白天进行光反应，晚上进行暗反应”的说法正确吗？为什么？学生：不对。因为暗反应的正常进行需要光反应提供的H和ATP，如果光反应停止，也就意味着暗反应随即停止；反之，光反应的正常进行需要暗反应提供ADP和Pi，如果暗反应受阻，光反应也不能正常进行。光反应和暗反应是两个同时进行、相互制约、密切联系、缺一不可的过程。教师：如果从光合作用整体的角度来看：光合作用又完成了怎样的物质变化和能量变化？（即光合作用的实质是什么？）（显示板书：2.光合作用的实质）学生：物质变化：把二氧化碳和水等无机物转变成了糖类等有机物。能
11、量变化：把光能转变成化学能储存在糖类等有机物中。教师：好。我们已经了解了整个光合作用的具体过程，同学们是否能用一个总反应式来表示呢？（显示板书：3.光合作用的反应式）请一位学生上黑板表示如下：CO2H2O（CH2O）O2教师：从光合作用的整个过程来看，有哪些因素会对光合作用的进行产生影响呢？可提示学生根据光合作用的总反应式，从光合作用的条件、原料、产物等方面来考虑。（显示板书：4.影响光合作用的外界因素）学生：光照、二氧化碳、温度、水等环境因素可以对光合作用的进行产生影响。教师：归纳得很好。除此之外，还有矿质元素也会影响光合作用的进行。（二）化能合成作用（显示板书）组织学生阅读课本P105化能
12、合成作用的知识。教师：绿色植物能够利用光能、以二氧化碳和水为原料合成有机物，有机物中储存着由光能转换来的化学能，以供自身利用，我们把这类生物称为自养生物。请大家思考一下，人、动物与植物最大的区别是什么？学生：人和动物不能利用无机物合成有机物。教师：那它们是怎样来维持自身的生命活动的？学生：它们只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。教师：对。我们把这类生物称为异养生物。教师：除了人和动物外，还有哪些生物是异养生物？学生：还有真菌、支原体、细菌、病毒等生物。教师：所有细菌都是异养生物吗？学生：不是，有些细菌是自养生物，比如硝化细菌。教师：它是如何自养的？是否跟植物一样？教师：多媒体课件显
13、示硝化细菌的自养过程反应式，并指导学生观察。学生：有所不同，主要是能量的来源不一样。植物制造有机物的能量来源是光能，而硝化细菌制造有机物的能量来源是把土壤中的NH3氧化为亚硝酸和硝酸时所释放的化 学能。教师：回答得很正确。我们把这种利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用称为化能合成作用。除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌都属于这一类生物。教师：同学们，今天我们主要学习了绿色植物的光合作用过程和硝化细菌的化能合成作用过程，这两种生理过程都能利用二氧化碳和水等无机物来制造有机物，但只有绿色植物光合作用制造的有机物才可以提供给地球上的其他生物和人类所利用，所以光合作
14、用是自然界最基本的物质代谢和能量代谢。为了给人类提供更多的食物和原料，我们就必须提高植物特别是农作物的光合作用强度，那么，在农业生产上有哪些提高农作物光合作用强度的措施呢？这就是我们下节课要学习的内容。教师精讲1.弄清楚C、H、O的去路，特别是氧的去向：反应物CO2中的O到了（CH2O）中，反应物H2O中的O全部到了O2中。光合作用的总反应式可表示为：2.暗反应是个循环往复的过程，其中的C5可以循环生成，即在暗反应的固定过程中被用去，同时又在还原过程中产生。这一过程是由美国科学家卡尔文发现的，故称为“卡尔文循环”。因此，如果人为改变光合作用的一些条件，如突然缺CO2，突然停止光照（导致 H和A
15、TP供给不足），等等，我们可以分析叶绿体中C3、C5、（CH2O）的含量。主要有以下三种情况：如果在光照条件不变的情况下，突然降低二氧化碳的浓度，此时，CO2的固定会受阻，而C3的还原照常进行，那么C5的含量就会上升，C3的含量就会下降，（CH2O）的含量也会下降。如果二氧化碳的浓度不变，突然停止光照，此时，CO2的固定照常进行，而C3的还原会受阻，那么C5的含量就会下降，C3的含量就会上升，（CH2O）的含量也会下降。如果在降低二氧化碳的浓度的同时，又停止光照，则C5和C3的含量都不变，（CH2O）的含量会下降。3.光照、温度、二氧化碳、水和矿质元素是怎样影响光合作用的？光照作为光合作用的动力对光合作用的进行有着重要的影响。光照强度增强、光照时间延长可以促进光反应的进行，使光反应产生更多的氧气、H和ATP。H和ATP的增多又可以促进暗反应的进行，产生更多的有机物。光照强度减弱、光照时间缩短也可以限制光合作用的进行。二氧化碳作为光合作用的原
