1、高 二 生 物 学 科 补 差 补 缺 讲 座光合作用和呼吸作用的有关计算（教案）主讲人： 孙敬内容分析：光合作用和呼吸作用这两节内容是本书的两大重点知识，也是本书的两大难点。近几年高考都设置的有考题，因此学好本内容具有积极的意义。教学目标：1、知识与能力（1）使学生了解光合作用的发现过程。（2）掌握光合作用的概念、实质、总反应式、光反应、暗反应的具体过程、光反应与暗反应的区别与联系及光合作用的意义。（3）应用所学的光合作用的知识，了解植物栽培与合理利用光能的关系（4）细胞的有氧呼吸和无氧呼吸概念，呼吸作用的意义通过让学生对比有氧呼吸和无氧呼吸的异同、光合作用和呼吸作用的异同，培养学生列表比较
2、能力和归纳的能力。2.情感态度与价值观（1）通过学生对绿色植物的光合作用意义的理解，增强学生保护生态环境的意识。.过程与方法通过本次补差补缺讲座使学生掌握光合作用和呼吸作用的基础概念以及它们之间的联系，并以此为契机帮助学生理清思路，学会一些基本的解题方法。重点难点分析：光合作用和呼吸作用的过程和它们之间的联系，以及其中牵涉到的计算。时间安排：90min教学过程：一、基础知识复习1. 光合作用的发现： 讲述：这要追溯到很久很久以前。过去，人们一直以为，小小的种子之所以能够长成参天大树，完全依靠于土壤。事情果真是这样？1648年，一位比利时的科学家海尔蒙特对此产生了怀疑，于是他设计了这样一个实验：
3、他把一棵重25kg的柳树苗栽种到一个木桶里，木桶里盛有事先称过重量的土壤。以后，他每天只用纯净的雨水浇灌树苗。为防止灰尘落入，他还专门制作了桶盖。五年以后，柳树增重80多千克，而土壤却只减少了100g，海尔蒙特为此提出了建造植物体的原料是水分这一观点，但是当时他却没有考虑到空气的作用。是谁首先想到植物的生长与空气的作用有关的呢？ 展示：课件-普利斯特利在1771年所做的实验。请同学们思考：蜡烛燃烧和小白鼠呼吸需要的是什么气体呢？这个实验说明了什么问题呢？（答：呼吸需要氧气。绿色植物在光照下吸收了二氧化碳，产生了氧气。）讲述：很好，但是当时由于科学发展水平的限制，普利斯特利紧紧联想到植物可以更新
4、空，但不知道是空气中的哪种成分在起作用，也没有认识到光在其中的关键作用。后来，又经过许多科学家的实验，才逐渐发现了光和作用的场所、条件、原料和产物。下面我们再来介绍其中几个著名的实验。请同学们注意体会这些实验的设计思想。 展示：课件德国科学家萨克斯在1864年做的实验：绿叶在光下制造淀粉的实验。 请同学们思考三个问题：（1）、为什么对天竺葵先进行暗处理？（2）、为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？（3）、这个实验的说明什么问题？（答。1暗处理是为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。2部分遮光部分曝光，是为了进行对照。3碘遇淀粉变蓝，结果证明绿叶在光下制造了淀粉。） 讲述：这一实验成功地证明了绿色叶
5、片在光合作用中产生了淀粉。 展示：课件美国的又一位科学家恩吉尔曼在1880年的光和作用实验。 同学们请看，我们先将载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且黑暗的环境里，先用极细光束来照射水绵在显微镜下观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到部分附近。如果将上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位周围。 请同学们分析以下几个问题：（1）、为什么选用水绵做为实验材料？（2）、为什么选用黑暗并且没有空气的环境？（3）、为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？（4）、好氧细菌集中于叶绿体所有受光部位的周围，这说明了什么问题呢？（引导学生讨论回答：1选用水绵
6、作为实验材料，是因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察和分析研究。2先选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性。3先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。）展示：课件美国科学家鲁宾和卡门光合作用的实验：同位素标记法研究光合作用释放出的氧到底是来自水，还是来自二氧化碳呢？结果表明：光合作用中释放的氧全部来自水。讲述：由此可见，科学家们历经二百多年的时间，才对光合作用的生理过程有了比较清楚的认识。使我们认识到
7、科学发现的艰难、科学研究方法的重要，以及综合利用各学科的成果和研究手段的重要性。过渡：前面我们已经了解了光合作用的发现过程，那么，在绿叶体这个“绿色工厂”中，光合作用这一生理过程，到底是怎样进厅的呢？这不仅与叶绿体结构结构有关，更与其上的色素有关。简要介绍四种光合色素，以及四种色素在色素带上的排列顺序，指导学生可按照顺序记忆。2、光合作用的过程 讲述：光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程。光合作用的过程，可以用下面的总反应式来概括： 光能CO2 +H2O （CH2O） + O2 叶绿体这个反应式只是概括了光合作用的原料：CO2、
8、H2O；产物：氧气和碳水化合物；动力：光能；厂房：叶绿体。那么，在每一个微小的叶绿体内，CO2和H2O究竟是怎样转化为氧气和碳水化合物的呢？ 展示：光合作用过程教学软件。 引导学生分析光合作用的过程，思考并回答下列问题： 1、光合作用的过程是十分复杂的， 根据是否需要光能， 光合作用的过程可分那两个阶段？ 2、光反应阶段的化学反应在叶绿体的什么结构上进行？需要何种条件？请同学们注意囊状结构的部分，它利用了什么物质？产生了什么物质？能量又是如何转化的？ 由此可见，光反应阶段在叶绿体囊状结构上进行的反应，是需要光和色素的反应。这个反应是叶绿体中的色素吸收光能，并在相关酶的作用下完成的。把水分解成了
9、H和O， ADP与Pi合成了ATP，使光能转化成活跃的化学能。 请同学们继续观察光合作用过程的教学软件，思考并回答下列问题： 1、暗反应阶段的化学反应在叶绿体的什么结构上进行？需要何种条件？ 2、它利用了什么物质？产生了什么物质？能量又是如何转化的？可见，暗反应阶段在叶绿体基粒中进行。它不需要光能，在多种酶的催化作用下，首先是二氧化碳的固定，即二氧化碳与五碳化合物结合，形成三碳化合物；其次是二氧化碳的还原，其中一些三碳化合物接受ATP释放的能量，被氢还原，再经过一系列复杂的变化，形成糖类，另一些三碳化合物经过复杂的变化，又形成五碳化合物，五碳化合物又进入化学反应的循环圈而重新被利用。而 ATP
10、中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能。总结：这就是光合作用的全过程。从光合作用的全过程来看，可以分成两个阶段。一个是有光能才能进行的化学化应，叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在叶绿体内基粒的囊状结构上进行的。另一个是没有光能也可以进行的化学化应，叫做暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体内的基质中进行的。光反应与暗反应有条不紊地进行，就像在叶绿体这个大厂房中运行着一条生产流水线，这条流水线生产的产品主要是糖类和氧。应当指出的是，图解中的产物虽然只标出了糖类和氧，但事实上，一部分氨基酸和脂肪也是光合作用的直接产物。所以，确切地说光合作用的产物应该是有机物和氧。下面我们用表格对
11、光反应和暗反应两个阶段进行比较。 展示：光反应与暗反应比较表投影片。（由教师引导学生总结完成投影片上。）讲述：通过比较我们了解了光反应和暗反应的区别，但二者是紧密联系的。光反应是暗反应的基础，它为暗反应提供了H和ATP。暗反应又会影响光反应的正常进行。可见，光反应与暗反应相互影响、相辅相成，共同构成了光合作用的全过程。3、呼吸作用下面我们就来看一下呼吸作用，呼吸作用是生物体极为重要的一个过程，对于学生来讲，既可以初步掌握其具体的物质变化和能量变化，也可以充分展开联想，思考呼吸作用与其他生命活动的联系以及人们对呼吸作用的应用。呼吸作用可分为两种类型，即有氧呼吸和无氧呼吸。（1）、有氧呼吸的过程（
12、动画演示：地球形成初期地球大气成分和绿色植物出现后大气成分的变化。）讲述：随着绿色植物的出现和繁殖，大气中的氧增加，稍生物细胞可以在有氧的条件下，把有机物彻底分解成水和二氧化碳，同时释放出大量能量，即进行有氧呼吸。于是地球上有氧呼吸的生物逐渐占据了主导地位。高等植物和动物呼吸作用的主要方式就是有氧呼吸。并用课件展示有氧呼吸的过程。提问：那么，有氧呼吸的主要场所是哪里？（回答：线粒体）讲述：有氧呼吸全过程，可以分为三个阶段第一阶段：酶C6H12O62CH3COCOOH+4H+能量场所：细胞质基质第二阶段：酶2CH3COCOOH6HO6CO220H+能量场所：线粒体酶第三阶段：24H+6O12HO
13、+能量场所：线粒体提问：有氧呼吸第一、二、三阶段分别在哪里进行？二氧化碳在哪一阶段生产？水在第几阶段生产？大量的能量释放在第几阶段？学生总结填表：有氧呼吸场所反应物产物释放能量 第一阶段第二阶段 第三阶段（2）、无氧呼吸的过程我们已知生物的有氧呼吸，那么有些生物生活在无氧的环境下，它们又是利用什么呼吸类型呢？课件展示无氧呼吸过程，教师并分析。二、知识拓展 列举几题有关光合作用和呼吸作用的高考题，并解析：1、一学生做了这样一个实验：将小球藻放在一只玻璃容器内，使之处于气密封状态。实验在保持适宜温度的暗室中进行，并从第5分钟起给予光照。实验中仪器记录了该容器内氧气量的变化，结果如右图。请据图分析回
14、答：(1)在05分钟之间氧气量减少的原因是 。(2)给予光照后氧气量马上增加的原因是 。(3)在520分钟之间，氧气量增加的速率逐渐减小，这是因为 。(4)加入少量的NaHCO3溶液后，氧气产生量呈直线上升，这是因为 。(5)加入NaHCO3溶液后，平均每分钟产生 摩尔的氧气。答案：（1）呼吸作用消耗了容器中的氧气（2）光合作用产生的氧气量大于呼吸作用消耗的氧气量（3）光合作用使密闭容器内的CO2浓度逐渐减少，光合作用速率逐渐下降（4）NaHCO3产生CO2使容器中的CO2浓度增加（5）510-82、小麦籽粒成熟过程中积累的糖类，主要是依靠穗下第一张叶片（旗叶）的光合作用供给的。有人做了这样一
15、个实验（图甲），将旗叶包在一透明的袋中，袋中始终保持25及充足的CO2，在旗叶基部安装一个可调节温度的套环。实验开始时，套环温度调节到20，测定30分钟内透明袋中的CO2吸收量、叶片水分散失最。然后将基部套环温度调节到5时，发现葡萄糖从旗叶向穗运输的过程被抑制，继续测定30 分钟内透明袋中的CO2吸收量、叶片水分散失量，测得的结果如图乙所示。请据图回答：（1）叶片基都温度变化对袋内叶片蒸腾作用有无影响？ 。（2）叶片基部处于低温（5）状态时，后30分钟，CO2的吸收速率下降与叶片气孔开闭状态是否有关？ 。理由是 ；CO2的吸收速率下降的主要原因是 。答案：（1）无（2）无关 气孔关闭与叶片水分
16、散失有关，在前后30分钟内的水分散失量不变，说明气孔开闭状况也不变 葡萄糖向穗的输送被抑制，叶片中葡萄糖量增加，使光合作用过程受到抑制，所以CO2吸收量下降3、分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色（或褐色）、几乎无色。处理ABCSiO2（少量）+CaCO3（少量）+95%乙醇（10毫升）+蒸馏水（10毫升）+注：“+”表示加；“”表示不加。试回答：（1）A处理得到的溶液颜色是 ，原因是 。（2）B处理得到的溶液颜色是 ，原因是 。（3）C处理得到的溶液颜色是 ，原因是 。答案:（1）A 黄绿色，部分叶绿
17、素受到破坏。（2）B 几乎无色，叶绿素不溶于水。（3）C 深绿色，大量叶绿素溶于乙醇中。4、光合作用受光照强度、CO2浓度、温度等影响，图中4条曲线（a、b、c、d）为不同光照强度和不同CO2浓度下，马铃薯净光合速率随温度变化的曲线。a光照非常弱，CO2很少（远小于0.03%）；b适当遮荫（相当于全光照的1/25）CO2浓度为0.03%，c全光照（晴天不遮荫），CO2浓度为0.03%；d全光照，CO2浓度为1.22%。请据图回答：（1）随着光照强度和CO2浓度的提高，植物光合作用（以净光合速率为指标）最适温度的变化趋势是 。（2）当曲线b净光合速率降为零时，真光合速率是否为零？为什么？ 。（3
18、）在大田作物管理中，采取下列哪些措施可以提高净光合速率？（ ）（将正确答案前的字母填在括号里）A通风B增施有机肥C延长生育期D施碳酸氢铵答案:（1）逐渐提高（2）不为零，因为在b实验条件下，呼吸速率不为零。（3）A、B、D不同光照强度和不同CO2浓度下，马铃薯净光合速率随温度变化的曲线。a光照非常弱，CO2很少（远小于0.03%）；b适当遮荫（相当于全光照的1/25）CO2浓度为0.03%，c全光照（晴天不遮荫），CO2浓度为0.03%；d全光照，CO2浓度为1.22%。请据图回答：（1）随着光照强度和CO2浓度的提高，植物光合作用（以净光合速率为指标）最适温度的变化趋势是 。（2）当曲线b净
19、光合速率降为零时，真光合速率是否为零？为什么？ 。（3）在大田作物管理中，采取下列哪些措施可以提高净光合速率？（ ）（将正确答案前的字母填在括号里）A通风B增施有机肥C延长生育期D施碳酸氢铵答案:（1）逐渐提高（2）不为零，因为在b实验条件下，呼吸速率不为零。（3）A、B、D5、下面是有关光合作用的问题。（1）图1表示的反应过程进行的场所是_。（2）请据图1回答：在有光条件下，停止供给CO2时，二磷酸核酮糖的浓度变化如图2的_；磷酸甘油酸的浓度变化如图2的_。在CO2存在条件下，将植物从暗处移到明处后，磷酸甘油醛的浓度变化如图2的_。（3）图3表示某绿色植物光合作用中光强度和氧气释放速度的关系
20、。图4表示该植物在不同温度（和）下，某一光强度时氧气释放量和时间的关系，请据图回答：当图4纵坐标分别表示光合作用所产生氧气的净释放量和总量时，则它们分别是在光强度为_和_千勒克司下的测定值。若该植物的呼吸商（呼吸商=呼吸放出的CO2量呼吸消耗的O2量）为0.8，在条件下，1小时内呼吸作用放出的CO2量为_毫升。若该植物的呼吸商为0.8，在、4千勒克司光强度下，该植物进行光合作用时除完全利用呼吸所产生的CO2外，每小量还应从外界吸收CO2_毫升。在4千勒克司光强度下，时该植物每小时光合作用所产生的葡萄糖量是时的_倍，这主要是因为_。答案:（13分）（1）叶绿体基质（2）D CB（3）4 2.51
21、6541.4温度影响光合作用中酶的活性（暗反应的酶活性）6、回答有关光合作用的问题。下图表示当影响光合作用的因素X、Y和Z变化时，光合作用合成量和光强度的关系。（1）图中X1、X2、X3的差异是由于某种原因_影响了光合作用的_所导致。要提高大棚作物的光合作用合成量，由X3增加为X1，最常采取的简便而有效的措施是_。（2）图中Y1、Y2、Y3的差异是由于_影响了光合作用的_所致。（3）图中Z1、Z2、Z3的差异表现在光合作用中_反应的不同，如果Z因素代表植物生长发育期，则代表幼苗期、营养生长和现蕾开花期的曲线依次是_。7、全国统一考试理科综合能力测试（全国一）及（2006年普通高等学校招生全国统
22、一考试理科综合能力测试）为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果，并对你的预测结果进行分析。实验材料与用具：烟草幼苗、试管两支、NaHCO3稀溶液（为光合作用提供原料）、真空泵、暗培养箱、日光灯（实验过程中光照和温度等条件适宜，空气中O2和CO2在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不计）。实验步骤和预测实验结果：（1）剪取两小块相同的烟草叶片，分别放入盛有等量蒸馏水和稀溶液NaHCO3的两支试管中。此时，叶片均浮在水面。（2）用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后，敞
23、开试管口，可观察到叶片均下沉到试管底部。（3） . . . 分析预测结果：答案:（3）将这两支试管放在日光灯下，光照一段时间，结果NaHCO3稀溶液中的叶片上浮,蒸馏水中的叶片仍在试管底部。（4）再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间,结果NaHCO3稀溶液中的叶片下沉, 蒸馏水中的叶片仍在试管底部。分析预测的结果:1.光照下, NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用,释放出的氧气多于呼吸作用消耗的氧气,叶肉细胞间隙的氧气增加,叶片上浮,而蒸馏水中缺乏二氧化碳和氧气,叶片不能进行光合作用和有氧呼吸,叶肉细胞间隙缺乏气体,因此叶片仍位于试管底部。2.黑暗中,NaHCO3稀溶液中的叶片进行呼吸作用消耗了叶肉细胞间隙中的氧气,放出的二氧化碳溶于NaHCO3稀溶液中,叶肉细胞间隙缺乏气体,叶片下沉;蒸馏水中缺乏氧气,叶片不能进行有氧呼吸,叶肉细胞间隙仍缺乏气体,因此叶片仍位于在试管底部。教学反思：