高一生物 光合作用的原理和應用（第一課時）

1、光合作用的原理和應用（第一課時）高中生物 人教版必修一分子與細胞【適用對象】高一學生 【課標要求】 細胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質。植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量再二氧化碳和水轉變未糖與氧氣的過程中，轉換并儲存為湯分子中的化學能?！緦W習目標】1.通過自主構建光合作用模型，能從物質與能量觀的視角，闡明光合作用過程中物質變化與能量轉化的過程，說明光合作用原理和意義。2.通過對光反應與暗反應過程的比較歸納，及對光合作用過程的總結，領悟科學探究方法，體會人類對光合作用的認識過程是逐步的、不斷發(fā)展的。3.從物質與能量視角，探索光合作用，闡明光合作用過程中物質與能量的變化?！緦W法建議】 1.本

2、節(jié)教材地位和作用光合作用的原理和應用一課，主要介紹了光合作用的探究歷程，光合作用的過程和應用等知識。教材介紹的與光合作用有關的幾個經典實驗，有利于培養(yǎng)學生的科學精神和嚴謹的科學態(tài)度，培養(yǎng)學生掌握生物科學的研究方法。光合作用的過程介紹了光反應和暗反應過程中物質和能量的變化，光合作用原理的應用通過學習光合作用強度，引導學生探究環(huán)境因素對光合作用的影響，使知識得到遷移和應用。2.重點和難點本節(jié)的重點：（1）光反應與暗反應過程中的物質變化和能量變化分析（2）光反應與暗反應過程的對比本節(jié)的難點：光反應與暗反應過程中的物質變化3.學法指導學生在初中時已接觸過光合作用內容，但初中知識相對淺顯，相關生物學知識

3、支撐上比較薄弱。本課時通過光合作用原理探究歷史上的各類實驗，引導學生初步尋找出光合作用的三個問題的答案：1.光合作用的氧氣當中的氧原子來源是水還是二氧化碳？2.光合作用過程中的糖類等有機物是如何形成？3.光合作用過程中物質變化和能量轉換是什么？【學習過程】 一、課前探索1.教師準備不同的光合作用實驗探究資料，分好學習小組，布置學習小組進行自主預習。2.通過網絡和書籍搜集相關圖片和操作視頻。二、課中學習【創(chuàng)設問題情境，提出問題】課本“本節(jié)聚焦”，引出光合作用的定義及化學公式；針對定義，提出問題：光合作用的氧氣當中的氧原子來源是水還是二氧化碳？光合作用過程中的糖類等有機物是如何形成？光合作用過程中

4、物質變化和能量轉換是什么？【資料分析 提出問題 明晰過程】 問題1：光反應過程中物質變化和能量轉換是怎么的?氧氣的O來源是水還是二氧化碳？資料1：1937年，英國植物學家希爾發(fā)現：在離體葉綠體的懸浮液（含H2O，不含CO2）中加入鐵鹽（Fe3+）或其他氧化劑，在光照下可釋放出O2，溶液顏色由黃色變?yōu)闇\綠色。1.該實驗_（能/不能）說明植物光合作用產生的O2中的O全部都來自水。2.懸浮液由黃色變?yōu)闇\綠色，說明葉綠體在光照條件下生成了_ ，把Fe3+（黃色）還原成的Fe2+（淺綠色）。3.希爾的實驗 _（能/不能）說明水的光解和糖的合成不是同一個化學反應。結論：離體葉綠體在適當條件下發(fā)生水的光解，

5、產生O2的化學反應稱為希爾反應。資料2：1941年，美國科學家魯賓和卡門用同位素示蹤法研究了光合作用中O2的來源，他們用16O的同位素18O分別標記H2O和CO2，使它們分別變成H218O和C18O2 ，然后進行了兩組實驗：結論：植物光合作用產生的氧氣中全部都來自水。資料3：1954年，美國科學家阿爾農發(fā)現在光照下葉綠體可合成ATP。1957年，他發(fā)現這一過程總是和水的光解相伴隨。活動：嘗試用簡單的示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系回憶舊知：葉綠體的結構活動：根據資料1-3，總結光反應過程中的物質變化及能量變化，用示意圖形式呈現。【資料分析 提出問題 明晰過程】 問題2：暗反應過程中的物

6、質變化和能量轉換是什么?糖類等有機物是如何形成？資料2：（卡爾文發(fā)現1）20世紀40年代，美國科學家卡爾文用14C標記的14CO2供小球藻進行光合作用，追蹤放射性14C的去路。向反應體系中加入一定量的14CO2 ，光照30秒后檢測產物，檢測到了多種帶14C標記的化合物。將光照時間逐漸縮短至幾分之一秒時發(fā)現，90%的放射性出現在一種三碳化合物（C3）中。在5秒鐘的光照后，卡爾文等同時檢測到了含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖（C6）。活動：嘗試建立CO2、C3 、 C5和C6的轉化關系 資料2：（卡爾文發(fā)現2）在光照下C3、C5的濃度很快達到飽和并相對穩(wěn)定。通過改變實驗條件，發(fā)現C5化合物呈

7、規(guī)律性變化：在光照下突然中斷CO2供應，C5就積累起來，C3的濃度急速降低；突然停止光照時，C3的濃度急速升高，同時C5的濃度急速降低?；顒樱汗夥磻峁┑腘ADPH、ATP用于暗反應哪一步？用于C3轉化成C5和糖類活動：構建暗反應過程示意圖活動：構建光反應和暗反應的聯(lián)系示意圖【對比分析，光反應與暗反應之間的物質變化與能量變化】課本思考討論：光反應和暗反應在所需條件、進行場所、發(fā)生的物質變化和能量轉化等方面有什么區(qū)別？課本思考討論 2.光反應和暗反應在物質變化和能量轉化方面存在什么聯(lián)系？物質聯(lián)系：光反應生成的ATP和 NADPH供暗反應C3的還原，而暗反應為光反應提供了ADP、Pi和NADP+；能量聯(lián)系：光反應為暗反應提供了活躍的化學能，暗反應將活躍的化學能轉化為有機物中穩(wěn)定的化學能?！玖斜肀容^】類別光反應暗反應場所條件物質變化能量轉換聯(lián)系【鞏固復習】1.葉綠體不同于線粒體的特點有 （ ）A.具有雙層選擇透過性膜B.利用水進行化學反應C.能分解水產生氧氣和H+D.合成ATP為生命活動供能2. 葉肉細胞中不能合成ATP的部位是 （ ）A.線粒體內膜 B.葉綠體的類囊體膜C.細胞質基質 D.葉綠體基質3.在我國西北地區(qū)，夏季日照時間長，晝夜 溫差大，那里出產的瓜果往往特別甜。這是因為 （ ）A.白天光合