2019-2020年高一生物 能量之源 光與光合作用 第2課時(shí)示范教案 新人教版.doc

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2019-2020年高一生物 能量之源 光與光合作用 第2課時(shí)示范教案 新人教版 ●教學(xué)過(guò)程 ［課前準(zhǔn)備］ 1.制作多媒體課件。 2.課前教師提供一份預(yù)習(xí)提綱，布置學(xué)生預(yù)習(xí)課本P103～P105的內(nèi)容。 預(yù)習(xí)提綱：①光合作用過(guò)程分為哪幾個(gè)階段？ ②什么是光反應(yīng)階段？這個(gè)階段發(fā)生的場(chǎng)所在哪里？需要哪些條件？物質(zhì)和能量是如何轉(zhuǎn)變的？ ③什么是暗反應(yīng)階段？這個(gè)階段發(fā)生的場(chǎng)所在哪里？需要哪些條件？物質(zhì)和能量是如何轉(zhuǎn)變的？ ④光合作用受哪些外界因素的影響？這些因素是怎樣影響光合作用的？ ［情景創(chuàng)設(shè)］ 教師：通過(guò)上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道光合作用的場(chǎng)所是葉綠體，請(qǐng)問(wèn)葉綠體有哪些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與其功能相適應(yīng)呢？ 學(xué)生：第一，葉綠體內(nèi)有許多基粒和類(lèi)囊體，擴(kuò)大了葉綠體的受光面積，類(lèi)囊體膜表面分布著許多吸收光能的色素分子，便于光能的吸收；第二，類(lèi)囊體膜表面以及基質(zhì)內(nèi)還分布著多種光合作用所必需的酶，有利于光合作用的進(jìn)行。 教師：初中我們?cè)?jīng)學(xué)習(xí)過(guò)有關(guān)光合作用的知識(shí)，請(qǐng)問(wèn)你們對(duì)光合作用的知識(shí)還有哪些方面的了解？ 學(xué)生：（七嘴八舌） 光合作用的原料是CO2和H2O； 光合作用的條件是光； 光合作用的產(chǎn)物是糖類(lèi)和氧氣； 等等。 教師：很好?？磥?lái)大家對(duì)光合作用的知識(shí)還了解不少。請(qǐng)一位同學(xué)來(lái)歸納光合作用的 概念。 學(xué)生：綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過(guò)程。 教師：那么在一個(gè)微小的葉綠體中，CO2和H2O究竟是怎樣轉(zhuǎn)化為糖類(lèi)和氧氣的呢？此過(guò)程中色素吸收的光能是怎樣到有機(jī)物中去的？光合作用受哪些外界因素的影響？這就是我們今天這堂課要討論的主要內(nèi)容。 （顯示板書(shū)：二、光合作用的原理和應(yīng)用） ［師生互動(dòng)］ （一）光合作用的過(guò)程 教師：下面我們先來(lái)看看光合作用是怎樣在葉綠體中進(jìn)行的。 （顯示板書(shū)：1.光合作用的過(guò)程） 教師：用多媒體課件演示發(fā)生在一個(gè)葉綠體中的光合作用全程的動(dòng)態(tài)過(guò)程。 教師：我們?cè)谟^察課件的時(shí)候，是不是覺(jué)得有點(diǎn)“眼花繚亂”呀，這說(shuō)明光合作用是個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程。其實(shí)剛才課件中顯示的只是光合作用的簡(jiǎn)化過(guò)程，其具體過(guò)程還要復(fù)雜得多。 教師：根據(jù)剛才的觀察，你們說(shuō)光合作用過(guò)程分為哪幾個(gè)階段呢？ 學(xué)生：分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段。 教師：下面我們先來(lái)具體觀察一下光反應(yīng)過(guò)程。 （顯示板書(shū)：光反應(yīng)） 教師：演示光合作用光反應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化，并指導(dǎo)學(xué)生觀察。 教師：光反應(yīng)在哪里進(jìn)行？ 學(xué)生：葉綠體基粒的類(lèi)囊體薄膜上。 教師：利用到了哪種原料？ 學(xué)生：水。 教師：水在光反應(yīng)階段發(fā)生了怎樣的變化？ 學(xué)生：水被分解成了[H]和O2。 教師：水是化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定的化合物，它為什么會(huì)在常溫常壓下分解？ 學(xué)生：一方面有色素吸收的光能做“動(dòng)力”；另一方面類(lèi)囊體薄膜上分布有相應(yīng)的酶作催化劑。 教師：回答得很好。我們?cè)僮屑?xì)觀察一下，色素吸收的光能除了使水分解以外，還發(fā)生了什么變化？ 教師：重新演示光合作用光反應(yīng)的動(dòng)態(tài)畫(huà)面，并指導(dǎo)學(xué)生觀察。 學(xué)生：還有一部分轉(zhuǎn)移到了ATP中，即利用光能把ADP和Pi合成為ATP。 教師：剛才的一系列變化都需要什么參與？ 學(xué)生：光。 教師：對(duì)啦。所以我們把發(fā)生在葉綠體類(lèi)囊體薄膜上的這一化學(xué)變化稱(chēng)為光反應(yīng)。那么，同學(xué)們能不能歸納一下，整個(gè)光反應(yīng)階段物質(zhì)和能量是怎樣轉(zhuǎn)變的？ 學(xué)生：從物質(zhì)變化的角度來(lái)看，一是把水分解成了O2和具有強(qiáng)還原性的[H]，二是把ADP和Pi合成了ATP；從能量變化的角度來(lái)看，把光能轉(zhuǎn)化成了ATP中活躍的化學(xué)能。 教師：很好。光反應(yīng)一共產(chǎn)生了三種產(chǎn)物，其中我們看到O2作為光合作用的第一個(gè)終產(chǎn)物釋放到了大氣中，還原性很強(qiáng)的[H]和儲(chǔ)存有活躍化學(xué)能的ATP又到哪里去了呢？ 學(xué)生：提供給暗反應(yīng)利用。 教師：下面我們就繼續(xù)看看暗反應(yīng)是怎樣進(jìn)行的。 （顯示板書(shū)：暗反應(yīng)） 教師：演示光合作用暗反應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化，并指導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察。 教師：暗反應(yīng)在哪里發(fā)生？ 學(xué)生：在葉綠體基質(zhì)中。 教師：利用了哪種原料？ 學(xué)生：二氧化碳。 教師：在暗反應(yīng)過(guò)程中，二氧化碳發(fā)生了怎樣的變化？ 學(xué)生：首先CO2與一個(gè)C5結(jié)合形成兩個(gè)C3，這一步稱(chēng)為“二氧化碳的固定”。 教師：二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)是非常穩(wěn)定的，在空氣中很難與其他化合物發(fā)生反應(yīng)，為什么在葉綠體基質(zhì)中可以順利地與C5結(jié)合形成兩個(gè)C3呢？ 學(xué)生：因?yàn)樵谌~綠體基質(zhì)中存在多種催化暗反應(yīng)的酶。 教師：請(qǐng)大家仔細(xì)觀察，經(jīng)二氧化碳固定所產(chǎn)生的C3又發(fā)生了什么變化呢？ 教師：繼續(xù)演示光合作用暗反應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化，并指導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察。 學(xué)生：C3經(jīng)過(guò)一系列變化轉(zhuǎn)變成了（CH2O），這一步稱(chēng)為“三碳化合物的還原”。 教師：這一步除了形成（CH2O），還有什么產(chǎn)物？ 教師：注意引導(dǎo)學(xué)生觀察，這一步學(xué)生很容易忽略。 學(xué)生：還有C5。 教師：對(duì)啦。C5作為一種中間產(chǎn)物，在暗反應(yīng)的固定階段用到，同時(shí)在暗反應(yīng)的還原階段又產(chǎn)生，這對(duì)于光合作用有什么意義？ 學(xué)生：保證暗反應(yīng)不會(huì)缺乏原料，能夠持續(xù)進(jìn)行下去。 教師：還原階段需要哪些條件？ 學(xué)生：需要相應(yīng)的酶催化，還需要光反應(yīng)提供的[H]作還原劑以及ATP供能。 教師：剛才的一系列變化需不需要光？ 學(xué)生：不需要。 教師：那是不是一定要在黑暗中進(jìn)行呢？ 學(xué)生：也不是，有光無(wú)光都可以進(jìn)行。 教師：對(duì)?！鞍怠辈⒉皇侵赴捣磻?yīng)一定要在黑暗中進(jìn)行，而是相對(duì)于光反應(yīng)來(lái)說(shuō)，這一階段不需要光。故我們把光合作用第二階段所發(fā)生的、在有光無(wú)光條件下都可以進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為“暗反應(yīng)”?，F(xiàn)在哪位同學(xué)來(lái)歸納一下整個(gè)暗反應(yīng)階段物質(zhì)和能量進(jìn)行了怎樣的轉(zhuǎn)變？ 學(xué)生：從物質(zhì)變化的角度來(lái)看，二氧化碳經(jīng)過(guò)“固定”和“還原”兩個(gè)過(guò)程，最終被還原成（CH2O）和C5；從能量轉(zhuǎn)變的角度來(lái)看，ATP中活躍的化學(xué)能變成了穩(wěn)定的化學(xué)能儲(chǔ)存在糖類(lèi)等有機(jī)物中。 教師：好。綜合我們剛才討論的光反應(yīng)和暗反應(yīng)，我們可以把光合作用過(guò)程用下面的示意圖表示。 教師：出示光合作用過(guò)程示意圖并作適當(dāng)講解。 圖5－4－1 光合作用過(guò)程示意圖 教師：從圖5－4－1中可以看出，光合作用是由“光反應(yīng)”和“暗反應(yīng)”兩個(gè)階段組成的。那么這兩個(gè)階段有什么關(guān)系呢？ 教師：出示光反應(yīng)和暗反應(yīng)關(guān)系的比較表，并組織學(xué)生回答。 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 區(qū) 別 時(shí)間 反應(yīng)很快（以毫秒計(jì)） 較緩慢 反應(yīng)場(chǎng)所 葉綠體基粒的類(lèi)囊體薄膜上 葉綠體基質(zhì)中 反應(yīng)條件 需要與光反應(yīng)有關(guān)的酶、色素、光 需要與暗反應(yīng)有關(guān)的酶[H]、ATP 物質(zhì)變化 ①水的光解：2H2O4[H]＋O2↑ ②合成ATP：ADP＋PiATP ①CO2的固定：CO2＋C52C3 ②C3的還原： 能量變化 光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能 ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 聯(lián) 系 ①光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，光反應(yīng)為暗反應(yīng)的進(jìn)行提供還原劑[H]和ATP； ②暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)；暗反應(yīng)為光反應(yīng)的進(jìn)行提供合成ATP的原料ADP和Pi； 總之，光反應(yīng)和暗反應(yīng)是兩個(gè)既相互獨(dú)立又同時(shí)進(jìn)行、既相互制約又密切聯(lián)系的兩個(gè)生理過(guò)程 列表中的答案由教師根據(jù)學(xué)生的回答逐一顯示。 教師：通過(guò)剛才的列表比較，你認(rèn)為“植物白天進(jìn)行光反應(yīng)，晚上進(jìn)行暗反應(yīng)”的說(shuō)法正確嗎？為什么？ 學(xué)生：不對(duì)。因?yàn)榘捣磻?yīng)的正常進(jìn)行需要光反應(yīng)提供的[H]和ATP，如果光反應(yīng)停止，也就意味著暗反應(yīng)隨即停止；反之，光反應(yīng)的正常進(jìn)行需要暗反應(yīng)提供ADP和Pi，如果暗反應(yīng)受阻，光反應(yīng)也不能正常進(jìn)行。光反應(yīng)和暗反應(yīng)是兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行、相互制約、密切聯(lián)系、缺一不可的過(guò)程。 教師：如果從光合作用整體的角度來(lái)看：光合作用又完成了怎樣的物質(zhì)變化和能量變化？（即光合作用的實(shí)質(zhì)是什么？） （顯示板書(shū)：2.光合作用的實(shí)質(zhì)） 學(xué)生：①物質(zhì)變化：把二氧化碳和水等無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成了糖類(lèi)等有機(jī)物。 ②能量變化：把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存在糖類(lèi)等有機(jī)物中。 教師：好。我們已經(jīng)了解了整個(gè)光合作用的具體過(guò)程，同學(xué)們是否能用一個(gè)總反應(yīng)式來(lái)表示呢？ （顯示板書(shū)：3.光合作用的反應(yīng)式） 請(qǐng)一位學(xué)生上黑板表示如下：CO2＋H2O（CH2O）＋O2↑ 教師：從光合作用的整個(gè)過(guò)程來(lái)看，有哪些因素會(huì)對(duì)光合作用的進(jìn)行產(chǎn)生影響呢？ 可提示學(xué)生根據(jù)光合作用的總反應(yīng)式，從光合作用的條件、原料、產(chǎn)物等方面來(lái)考慮。 （顯示板書(shū)：4.影響光合作用的外界因素） 學(xué)生：光照、二氧化碳、溫度、水等環(huán)境因素可以對(duì)光合作用的進(jìn)行產(chǎn)生影響。 教師：歸納得很好。除此之外，還有礦質(zhì)元素也會(huì)影響光合作用的進(jìn)行。 （二）化能合成作用（顯示板書(shū)） 組織學(xué)生閱讀課本P105化能合成作用的知識(shí)。 教師：綠色植物能夠利用光能、以二氧化碳和水為原料合成有機(jī)物，有機(jī)物中儲(chǔ)存著由光能轉(zhuǎn)換來(lái)的化學(xué)能，以供自身利用，我們把這類(lèi)生物稱(chēng)為自養(yǎng)生物。請(qǐng)大家思考一下，人、動(dòng)物與植物最大的區(qū)別是什么？ 學(xué)生：人和動(dòng)物不能利用無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物。 教師：那它們是怎樣來(lái)維持自身的生命活動(dòng)的？ 學(xué)生：它們只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來(lái)維持自身的生命活動(dòng)。 教師：對(duì)。我們把這類(lèi)生物稱(chēng)為異養(yǎng)生物。 教師：除了人和動(dòng)物外，還有哪些生物是異養(yǎng)生物？ 學(xué)生：還有真菌、支原體、細(xì)菌、病毒等生物。 教師：所有細(xì)菌都是異養(yǎng)生物嗎？ 學(xué)生：不是，有些細(xì)菌是自養(yǎng)生物，比如硝化細(xì)菌。 教師：它是如何自養(yǎng)的？是否跟植物一樣？ 教師：多媒體課件顯示硝化細(xì)菌的自養(yǎng)過(guò)程反應(yīng)式，并指導(dǎo)學(xué)生觀察。 學(xué)生：有所不同，主要是能量的來(lái)源不一樣。植物制造有機(jī)物的能量來(lái)源是光能，而硝化細(xì)菌制造有機(jī)物的能量來(lái)源是把土壤中的NH3氧化為亞硝酸和硝酸時(shí)所釋放的化 學(xué)能。 教師：回答得很正確。我們把這種利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物的合成作用稱(chēng)為化能合成作用。除了硝化細(xì)菌外，自然界還有鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌都屬于這一類(lèi)生物。 教師：同學(xué)們，今天我們主要學(xué)習(xí)了綠色植物的光合作用過(guò)程和硝化細(xì)菌的化能合成作用過(guò)程，這兩種生理過(guò)程都能利用二氧化碳和水等無(wú)機(jī)物來(lái)制造有機(jī)物，但只有綠色植物光合作用制造的有機(jī)物才可以提供給地球上的其他生物和人類(lèi)所利用，所以光合作用是自然界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。為了給人類(lèi)提供更多的食物和原料，我們就必須提高植物特別是農(nóng)作物的光合作用強(qiáng)度，那么，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有哪些提高農(nóng)作物光合作用強(qiáng)度的措施呢？這就是我們下節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。 ［教師精講］ 1.弄清楚C、H、O的去路，特別是氧的去向：反應(yīng)物CO2中的O到了（CH2O）中，反應(yīng)物H2O中的O全部到了O2中。光合作用的總反應(yīng)式可表示為： 2.暗反應(yīng)是個(gè)循環(huán)往復(fù)的過(guò)程，其中的C5可以循環(huán)生成，即在暗反應(yīng)的固定過(guò)程中被用去，同時(shí)又在還原過(guò)程中產(chǎn)生。這一過(guò)程是由美國(guó)科學(xué)家卡爾文發(fā)現(xiàn)的，故稱(chēng)為“卡爾文循環(huán)”。因此，如果人為改變光合作用的一些條件，如突然缺CO2，突然停止光照（導(dǎo)致 [H]和ATP供給不足），等等，我們可以分析葉綠體中C3、C5、（CH2O）的含量。主要有以下三種情況： ①如果在光照條件不變的情況下，突然降低二氧化碳的濃度，此時(shí)，CO2的固定會(huì)受阻，而C3的還原照常進(jìn)行，那么C5的含量就會(huì)上升，C3的含量就會(huì)下降，（ CH2O）的含量也會(huì)下降。 ②如果二氧化碳的濃度不變，突然停止光照，此時(shí)，CO2的固定照常進(jìn)行，而C3的還原會(huì)受阻，那么C5的含量就會(huì)下降，C3的含量就會(huì)上升，（CH2O）的含量也會(huì)下降。 ③如果在降低二氧化碳的濃度的同時(shí)，又停止光照，則C5和C3的含量都不變，（CH2O）的含量會(huì)下降。 3.光照、溫度、二氧化碳、水和礦質(zhì)元素是怎樣影響光合作用的？ ①光照作為光合作用的動(dòng)力對(duì)光合作用的進(jìn)行有著重要的影響。光照強(qiáng)度增強(qiáng)、光照時(shí)間延長(zhǎng)可以促進(jìn)光反應(yīng)的進(jìn)行，使光反應(yīng)產(chǎn)生更多的氧氣、[H]和ATP。[H]和ATP的增多又可以促進(jìn)暗反應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)生更多的有機(jī)物。光照強(qiáng)度減弱、光照時(shí)間縮短也可以限制光合作用的進(jìn)行。 ②二氧化碳作為光合作用的原料之一，對(duì)光合作用的進(jìn)行也有重要影響。二氧化碳濃度增加，可以促進(jìn)暗反應(yīng)中二氧化碳的固定，從而產(chǎn)生更多的三碳化合物，進(jìn)而促進(jìn)還原過(guò)程的進(jìn)行，產(chǎn)生更多的有機(jī)物。二氧化碳濃度的降低同樣可以限制光合作用的進(jìn)行。 ③溫度是通過(guò)影響酶的催化效率來(lái)影響光合作用的。作為復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，光合作用需要大量的酶進(jìn)行催化。溫度的適當(dāng)提高可以大幅度提高酶的催化效率，從而提高光合作用的強(qiáng)度。 ④水分作為光合作用的原料之一，缺乏時(shí)可以使光合作用的強(qiáng)度下降。雖然光合作用所需的水分只是植物所吸收水分的一小部分（1%～5%左右），水分減少對(duì)光合作用不會(huì)有太大的直接影響，但是，水分的減少可以使葉片的氣孔關(guān)閉，影響二氧化碳的進(jìn)入，從而降低光合作用的強(qiáng)度。 ⑤礦質(zhì)元素也可以直接或間接地影響光合作用的進(jìn)行。如N是催化光合作用過(guò)程中各種酶以及ATP的重要組成部分，磷也是ATP的重要組成部分，鎂是葉綠素的重要組成部分，K與光合作用產(chǎn)物的運(yùn)輸直接有關(guān)。 ［評(píng)價(jià)反饋］ 1.在光照充足的環(huán)境里，將黑藻放入含有18O的水中，過(guò)一段時(shí)間后，分析上標(biāo)18O放射性標(biāo)志，最有可能的是 A.在植物體內(nèi)的葡萄糖中發(fā)現(xiàn) B.在植物體內(nèi)的淀粉中發(fā)現(xiàn) C.在植物體內(nèi)的脂肪、蛋白質(zhì)和淀粉中均可發(fā)現(xiàn) D.在植物周?chē)目諝庵邪l(fā)現(xiàn) 2.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的[H]和ATP參與 A.CO2和C5的結(jié)合 B.C3的還原 C.由CO2合成葡萄糖 D.由C5合成葡萄糖 3.在正常情況下進(jìn)行光合作用的某植物，當(dāng)改變某條件后，即發(fā)現(xiàn)葉肉細(xì)胞中的五碳化合物突然上升，則改變的條件是 A.停止光照 B.停止光照并降低二氧化碳濃度 C.升高二氧化碳濃度 D.降低二氧化碳濃度 4.生長(zhǎng)于較弱光照條件下的植物，當(dāng)提高二氧化碳濃度時(shí)，其光合作用速度并未隨之增加，主要限制因素是 A.呼吸作用與暗反應(yīng) B.光反應(yīng) C.暗反應(yīng) D.呼吸作用 5.圖5－4－2是光合作用示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答： 圖5－4－2 （1）請(qǐng)寫(xiě)出字母所代表的物質(zhì)： a______________________，b_______________________，c________________________，d_________________________，e________________________，f_______________________， g_________________________。 （2）由“f”經(jīng)暗反應(yīng)產(chǎn)生“g”，可以分為_(kāi)____________、_____________兩個(gè)階段。 （3）如果同位素3H標(biāo)記參與光合作用的水，并追蹤3H，它最可能的途徑是（用圖中字母表示）_____________。 （4）根據(jù)題意，簡(jiǎn)述光合作用能量變化的過(guò)程：__________________________________ ___________________________。 答案：1.D 2.B 3.D 4.B 5.（1）H2O O2 ADP和Pi ATP [H] CO2 糖類(lèi)等有機(jī)物 （2）CO2的固定 C3的還原 （3）a→e→g （4）光能→ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 ［課堂小結(jié)］ （一）光合作用的過(guò)程 1.光合作用的過(guò)程 2. 3.光合作用的總反應(yīng)式及氧元素去向： 4.影響光合作用的外界因素：光照、二氧化碳濃度、溫度、水、礦質(zhì)元素等。 （二）化能合成作用 ［布置作業(yè)］ 1.完成課本P104頁(yè)思考與討論1～2題。 2.完成課本P106葉基礎(chǔ)題1～8題。 3.調(diào)查和收集有關(guān)提高農(nóng)作物光合作用強(qiáng)度的具體措施，寫(xiě)好調(diào)查報(bào)告。 ［課后拓展］ 1.光合作用的重要意義 （1）制造有機(jī)物 綠色植物的光合作用把二氧化碳、水等無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成糖類(lèi)等有機(jī)物。全球自養(yǎng)植物每年同化碳素約21011 t，相當(dāng)于51011 t有機(jī)物，提供人類(lèi)及全部動(dòng)物所需的食物。所以我們把綠色植物稱(chēng)為制造有機(jī)物的“綠色工廠”。 （2）能量轉(zhuǎn)化 綠色植物在進(jìn)行光合作用的時(shí)候?qū)⒍鄶?shù)生物不能利用的光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能。全球植物每年儲(chǔ)存31018 kJ，供給包括植物本身在內(nèi)的全球生物生長(zhǎng)、發(fā)育及進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)；另外我們現(xiàn)在利用的木材、煤炭、石油、天然氣等都是綠色植物通過(guò)光合作用積累下來(lái)的。所以綠色植物又稱(chēng)為“巨型能量轉(zhuǎn)換站”。 （3）保護(hù)環(huán)境 綠色植物好比是一臺(tái)天然的“空氣凈化器”，不斷地通過(guò)光合作用吸收CO2和釋放O2。綠色植物每年釋放氧氣5.351011 t。 （4）對(duì)生物的進(jìn)化有重要作用 原始大氣中并沒(méi)有O2存在，直到20～30億年以前，原始藍(lán)藻在地球出現(xiàn)以后，地球的大氣中才逐漸有了O2，從而促使地球上的生物由無(wú)氧呼吸型向有氧呼吸型進(jìn)化，進(jìn)一步提高了生物的代謝速率和生存能力；同時(shí)，大氣中的一部分O2可以轉(zhuǎn)化為臭氧（O3），于是，在大氣上層就形成了臭氧層，能夠有效濾去太陽(yáng)輻射中對(duì)生物具有強(qiáng)烈破壞作用的紫外線，這樣才使水生生物進(jìn)化成陸生生物成為可能。 2.光合作用和呼吸作用的比較 生理過(guò)程 比較項(xiàng)目 光合作用 呼吸作用 兩者關(guān)系 場(chǎng) 所 主要在綠色植物的葉綠體中進(jìn)行 凡是活細(xì)胞都進(jìn)行，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中進(jìn)行 兩者是不可逆的 條 件 在光照條件下進(jìn)行 有光無(wú)光都能進(jìn)行 物質(zhì)轉(zhuǎn)變 無(wú)機(jī)物→有機(jī)物 有機(jī)物→無(wú)機(jī)物 兩者是相反的 能量轉(zhuǎn)變 光能→ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能是同化作用的重要組成部分 有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能→ATP中活躍的化學(xué)能是異化作用的重要組成部分 聯(lián) 系 光合作用為呼吸作用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)（有機(jī)物和O2）；呼吸作用為光合作用提供了能量和原料（CO2） 兩者是互相聯(lián)系的 3.光合作用的有關(guān)計(jì)算 （1）物質(zhì)計(jì)算 依據(jù)光合作用的總反應(yīng)式： CO2＋H2*O(CH2O)＋*O2↑ 或6CO2＋12H2*OC6H12O6＋6H2O＋6*O2 ①光合作用釋放6*O2來(lái)自光反應(yīng)階段原料水的光解。 ②光反應(yīng)階段12H2*O，光解產(chǎn)生24個(gè)[H]，在暗反應(yīng)中用于還原6CO2，并產(chǎn)生6H2O。 ③光合作用產(chǎn)物C6H12O6中的碳和氧來(lái)自原料CO2，氫來(lái)自原料水。 ④生成物6H2O中的氫來(lái)自原料水，氧來(lái)自原料CO2。 （2）能量計(jì)算：依據(jù)光合作用反應(yīng)式進(jìn)行計(jì)算。 （3）與呼吸作用相結(jié)合的計(jì)算： 在光下光合作用與呼吸作用同時(shí)進(jìn)行： 光合作用實(shí)際產(chǎn)氧量=實(shí)測(cè)的氧氣釋放量＋呼吸作用耗氧量 光合作用實(shí)際二氧化碳釋放量=實(shí)測(cè)的二氧化碳消耗量＋呼吸作用二氧化碳釋放量 光合作用葡萄糖凈生產(chǎn)量=光合作用實(shí)際葡萄糖生產(chǎn)量－呼吸作用葡萄糖消耗量 4.化能合成作用 自然界中有少數(shù)種類(lèi)的細(xì)菌，雖然細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有葉綠素，不能進(jìn)行光合作用，但是能夠利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物，這種合成作用，叫做化能合成作用，這些細(xì)菌屬于化能自養(yǎng)型生物，它們以化學(xué)能為能源，以CO2為碳源。主要的代表有以下幾種： （1）硝化細(xì)菌 硝化細(xì)菌能將土壤中的氨（NH3）氧化，從中獲得能量而把CO2和H2O合成糖類(lèi)，這些糖類(lèi)可供硝化細(xì)菌維持自身的生命活動(dòng)。其過(guò)程可以用下列反應(yīng)式表示： 上面的前兩個(gè)反應(yīng)是說(shuō)明NH3和HNO2的氧化和釋放能量的過(guò)程；最后一個(gè)反應(yīng)是說(shuō)明硝化細(xì)菌利用前面的兩個(gè)反應(yīng)所釋放的能量，把從外界吸收的CO2和H2O合成葡萄糖的過(guò)程。硝化細(xì)菌的化能合成作用對(duì)于自然界的氮循環(huán)具有重要意義，因?yàn)樗循h(huán)境中不能被植物體吸收利用的NH3變成了硝酸鹽（NO－3），從而被植物吸收利用。 （2）硫細(xì)菌 這些細(xì)菌能夠氧化硫化氫，并且把硫積累在體內(nèi)。如果環(huán)境中缺乏硫化氫，這類(lèi)細(xì)菌就把體內(nèi)的硫氧化成硫酸。這一過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)式如下： H2S＋O2H2O＋2S＋能量 2H2O＋2S＋3O22H2SO4＋能量 硫細(xì)菌就是利用上述反應(yīng)中釋放的能量來(lái)合成有機(jī)物的。 （3）鐵細(xì)菌 鐵細(xì)菌就是能夠氧化硫酸亞鐵的一類(lèi)細(xì)菌，這一過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)式如下： 4FeSO4＋2H2SO4＋O22Fe2（SO4）3＋2H2O＋能量 硫細(xì)菌就是利用上述反應(yīng)中釋放的能量來(lái)合成有機(jī)物的。 ●板書(shū)設(shè)計(jì) 第二課時(shí) 光合作用的過(guò)程和化能合成作用 二、光合作用的原理和應(yīng)用 （一）光合作用的過(guò)程 1.過(guò)程 2.實(shí)質(zhì) 3.總反應(yīng)式 4.影響光合作用的外界因素 （二）化能合成作用 ●習(xí)題詳解 見(jiàn)第三課時(shí)相應(yīng)內(nèi)容 ●備課資料 見(jiàn)第三課時(shí)相應(yīng)內(nèi)容