绿光教育

1

光合作用的过程

光合作用

光合作用

一、知识结构

光合作用的发现

叶绿体中的色素

光反应阶段

暗反应阶段

光合作用的意义

二、教学目标

(一)知识教学

1.光合作用的发现(A:知道)。

2.叶绿中色素(C:理解)。

3.光合作用的过程和重要意义(D:应用)。

(二)能力训练

1.运用化学知识理解光合作用过程中物质和能量变化。

2.培养学生知识迁移能力，掌握知识的内涵和外延，培养学生分析综合能力。

三、重点、难点、疑点及解决办法

1.重点

(1)光合作用过程、重要意义。

(2)叶绿体中色素。

2.难点

(1)光合作用中物质变化和能量变化。

(2)光反应与暗反应区别与联系。

3.疑点和解决办法

[疑点]

(1)为什么说光合作用是自然界最基本的物质代谢和能量代谢?

(2)为什么C3转变成C6H12O6是还原反应?

[解决办法]

(1)光合作用将无机物变成有机物，将光能转变成有机物中化学能。动物和人则直接或间

接以绿色植物为食，若没有光合作用，生物体内物质代谢和能量代谢都无法进行。

(2)因氧为氧化剂，而氢则为还原剂，所以物质去氧或加氢则是发生了还原反应，由C3转

变成C6H12O6是一个得到氢的过程。所以称之发生了还原反应。

四、课时安排

2课时

五、教学方法

列表对比分析基粒、基质的关系，光反应、暗反应的关系，问话式启发同学积极参

与教学过程，师生共同突破难点。

2

六、教具准备

1.叶绿体亚显微结构图。

2.光合作用过程图解。

七、学生活动

1.学生回忆初中植物学中学习过的叶绿体在光下制造氧气和淀粉等知识。

2.学生阅读课文及文中彩图，思考并回答教师提出问题。如光合作用发现过程等让学

生自己阅读课文，比单纯教师讲效果好、课堂气氛热烈、同学情绪高涨。

八、教学程序

----------------------------------------------------------------------------

第一课时

(一)明确目标

1.了解光合作用发现过程、叶绿体中色素的种类和作用。

2.了解光合作用概念。

(二)重点、难点的学习与目标完成过程

初中阶段同学们已学过光合作用，也做过“绿叶在光下制造淀粉”，“光合作用产

生氧”，“光合作用吸收二氧化碳”等实验，请大家回忆思考什么是光合作用?

一、光合作用概念

教师在学生讨论后归纳出:

光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转变成储存着能量的

有机物，并且释放氧气。

(问:光合作用是怎样被人们发现的?)

二、光合作用的发现

教师指导学生看书，要每个同学对几个著名实验的实验年代、科学家人名、国籍、

实验过程、实验结论逐一整理。

让同学们根据自己体会讲实验。为加深印象，教师归纳实验结果。

1864年法国科学家萨克斯的实验证明了绿叶在光合作用中产生淀粉；

1880年恩吉尔曼的实验证明氧是叶绿体释放出来的，故叶绿体是绿色植物进行光合

作用的场所；

20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门实验证明光合作用所释放的氧气全部来自于水。

从光合作用发现过程我们看到科学工作者对科学事业执着追求，严谨的科学态度，

巧妙的思维方法值得我们很好学习，我们更需要学习科学家们科研方法、科学思想、科

学精神。

问:我们刚刚学习过了德国科学家恩吉尔曼1880年实验证明光合作用场所是叶绿体。

那么同学们回忆第二章学习过叶绿体亚显擞结构，分析比较叶绿体中哪些结构与光合作

用功能相适应?

三、叶绿体中色素

教师展示叶绿体亚显微结构图帮助同学回忆，用几分钟讲述实验八“叶绿体中色素

的提取和分离”的实验原理、实验结果。

让同学们说出:叶绿体的每个基粒都是由一个个囊状结构垛叠而成，在囊状结构的薄

膜上，有进行光合作用的四种色素，这些色素的功能是可以吸收、传递、转化光能。而

在叶绿体的基粒上和基质中含有许多进行光合作用的酶。

教师强调，由此可见叶绿体为光合作用的场所与它的结构相关联。

3

(教师稍停顿，让同学静思)

教师引导学生阅读课文P57叶绿体中叶绿素吸收光谱图，引导学生得出叶绿素主要吸

收蓝紫光和红橙光并用于光合作用，关于光合作用的过程将在下一个课时学习。请同学

回忆本节课所学内容回答以下问题:

(课堂练习)

1.恩吉尔曼实验在设计上有什么巧妙之处?

让学生相互讨论，作答。

教师归纳,恩吉尔曼实验设计上巧妙有四个方面:

(1)选材方面，选用水绵为实验材料。水绵不仅具有细长的带状叶绿体，而且叶绿体

螺旋状地分布在细胞中，便于观察、分析研究。

(2)将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了光线和氧气的影响，从而确

保实验正常进行。

(3)选用了极细光束照射，并且选用好氧细菌检测，从而能够准确判断出水绵细胞中

释放氧的部位。

(4)进行黑暗(局部光照)和曝光对比实验，从而明确实验结果完全是光照引起的。

2.请按时间先后顺序排列下列文件

①德国科学家萨克斯证明了绿叶在光合作用中产生了淀粉。

②美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法证明，光合作用释放的氧全部来自参加

反应的水。

③英国科学家普里斯特利指出植物可以更新空气。

④德国科学家恩吉尔曼用水绵做实验证明:氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色

植物进行光合作用的场所。

A.①②③④B.④③②①C.③①④②D.①③②④

(四)布置作业

在光照强度相同条件下，为绿色植物提供哪种光，对其光合作用最有利?()

A.红光B.蓝紫光C.白光D.绿光

答案:B

(五)板书设计

3.3光合作用

一、光合作用的概念

二、光合作用的发现

1.1771年英国科学家普里斯特利实验:指出

植物可以更新空气。

2.1864年德国科学家萨克斯实验:证明了绿

叶在光合作用中产生了淀粉。

3.1880年德国科学家恩吉尔曼用水绵做实

验证明:氧是由叶绿体释放出来的，叶绿

体是绿色植物进行光合作用的场所。

4.20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采

用同位素标记法证明:光合作用释放的氧

全部来自参加反应的水。

三、叶绿体中色素

叶绿体中色素

种类颜色功能

叶

绿

素

叶绿素a蓝绿色

主要吸

收蓝紫

光、红橙

光

叶绿素b黄绿色

类

胡

萝

卜

素

胡萝卜素橙黄色

主要吸

收蓝紫

光

叶黄素黄色

第一课时Theend

---------------------------------------------------------------------------

4

---------------------------------------------------------------------------

第二课时

(一)明确目标

1.理解光反应与暗反应区别、联系。

2.理解光合作用表达式各物意义。

3.掌握光合作用实质、意义。

4.应用光合作用原理指导作物栽培。

(二)重点、难点学习与目标完成过程

（续第一课时）

四、光合作用过程

1.光合作用反应式

2

*

2

/

*

22

O)OCH(OHCO叶绿体光能

让同学思考光合作用反应式，从反应式中能获得哪些信息?

同学讨论，回答(略)。

教师归纳:反应式表示出光合作用条件、场所、反应物、生成物各是什么，它并不能

表达光合作用具体过程。从单质

2

O生成来看它属于“氧化-还原反应”。整个过程包括

许多化学反应，而且都需要酶催化才能实现，人们常常根据反应过程是否需要光这个条

件，将光合作用全过程分为光反应和暗反应两个大的阶段。

2.光合作用过程

(1)光反应阶段(学生阅读P58上图3-8)

教师归纳以下要点:

①发生部位:叶绿体片层结构薄膜上

②反应条件:光/水色素分子/酶

③物质变化

a.水的光解:



22

O

2

1

]H[4OH光解；

形成:ATPiPADP酶能量

④能量转变:中活跃化学能光能ATP

(2)暗反应阶段(学生阅读P58课文)

教师归纳以下要点:

①发生部位:叶绿体基质中

②反应条件:多种酶、CO

2

③物质变化

2固定:

352

C2CCO酶；

b.C3化合物还原:

52

/]H/[ATP

3

CO）CH(C2酶。

④能量转变:ATP中活跃化学能→有机物中稳定化学能。

师:光反应与暗反应并非是两个完全独立的过程而它们之间有联系吗?

(3)光反应与暗反应联系、区别

联系:光反应与暗反应共同构建成光合作用的完整统一体。两者紧密联系。光反应为

5

暗反应提供能量(ATP)、还原剂([H])，光反应是暗反应的前提和基础；暗反应过程中产

生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料,是光反应的继续和最后归宿。两者相辅相成，相

互影响，相互制约，缺一不可。

区别(列表)

项日光反应暗反应

实质光能→化学能，放出O2同化还原CO2为(CH2O)

条件需叶绿素、光、酶需多种酶催化

场所类囊体的薄膜上叶绿体的基质中

物质变化

a.水的光解:



22

O

2

1

]H[4OH光解；

形成:

ATPiPADP酶能量。

2固定:

352

C2CCO酶；

b.C3化合物还原:

52

/]H/[ATP

3

CO）CH(C2酶。

能量变化

叶绿素把光能转变成活跃化学能并

储存在ATP中。

ATP中的活跃化学能转变成储存在有

机物中的稳定的化学能。

(教师停息片刻、让学生理顺回忆)

几分钟后，教师在黑板上写出下面题目，让同学思考作答(以巩固新知识)

教师巡视同学完成情况并进行个别辅导，公布答案。

1.填空

(1)填写下列物质的名称:

A、B、C、

D、E、F、

G、H、

(2)上图中B存在于的薄膜上；B利用A将水分解，为暗反应

提供C；C是剂，参与暗反应；B还将A转变为并存储在。

(3)在H的参与下，暗反应才能正常进行，首先D与F结合形成E，这个过程叫做；

E接受光反应提供的能量，被还原，形成G和，光反应提供

的能量存储在中。

参考答案:(1)A.光能B.叶绿体中色素C.[H]2E.2C3F.C5G.C6H12O6，H多种酶，

6

(2)叶绿体、基粒片层结构、还原、化学能、ATP；(3)C02的固定、[H]、H2O、C6H12O6；

2.将单细胞绿藻置于25℃，适宜光照和充足CO2条件下培养，经过一段时间后，突然

停止光照，发现绿藻体内三碳化合物的含量突然上升，这是由于()

①暗反应停止，由于没有[H]和ATP供应，三碳化合物不能形成糖类等有机物，因而

积累了许多三碳化合物。

②暗反应仍进行，CO2与五碳化合物结合，继续形成三碳化合物。

③光反应停止，不能形成ATP。

④光反应仍进行，形成ATP

A.④③②B.③②①C.④②D.③②

让同学思考、作答。(答案应为B。)

通过本题使学生进一步认识光反应与暗反应关系，属于应用层次问题。绿藻在适宜

温度、光照、充足CO2条件下既能进行光反应又能进行暗反应，当光照突然停止，不能产

生[H]、ATP，但由于仍有原来光反应产物未作用完故暗反应仍然进行，直至(H)、ATP耗

完暗反应才停止，这时三碳化合物不能形成糖，所以大量积累。

五、光合作用重要意义

1.光合作用是生物界最根本的物质代谢和能量代谢。光合作用是自然界有机物的来

源。因为光合作用产物是糖类，还有一部分氨基酸和脂肪(合成氨基酸还需含N化合物)，

这些有机物为异养生物人和动物提供了食物。

2.光合作用释放出氧气。它使大气中CO2和02含量基本保持稳定。为地球上需氧型生

物的呼吸提供了O2来源。

3.光合作用将太阳能转变为化学能并储存于所合成有机物中。为生物生命活动提供

了能量。

4.为生物进化起了重要推动作用。

距今30亿～20亿年前，蓝藻在地球上出现以后，地球的大气中才逐渐含氧，使得有

氧呼吸型生物得以生存和发展。大气中一部分02转化为臭氧(O3)，使大气中形成臭氧层，

它能有效地滤去太阳辐射光中对生物具有强烈破坏作用的紫外线，从而使水生生物开始

在陆地上生活。经过长期进化过程，最后才出现了广泛分布于自然界的各种动、植物。

教师可以将教学参考书P62光合作用量化表介绍给学生，可以更深刻理解光合作用意

义。用下表表述如下:

物质的转变和能量的转化在自然界中所起的作用

物质

合成

全球自养植物每年同化碳素约2×1011t(吨)，相当于

(4～5)×1011t有机物。

是“绿色工厂”:①提供人类

及全部动物所需的食物；②提

供某些工业原料。

能量

转化

每年转化太阳能3×1018kJ(1970年，全球的能耗为3

×1017kJ，只是光合作用能量转化的(1/10)。

是“巨型能量转换站”

环境

保护

每年放氧5.35×1011t。既补充了大气中的氧，又清

除了大气中过多的二氧化碳。

是“自动空气净化器”

生物

进化

每年放氧5.35×1011t中有部分转化成O3,形成大气

臭氧层,滤去了对生物具有强烈破坏作用的紫外线，

是太阳辐射光中紫外线的滤

过器。

7

从上表的学习我们懂得光合作用是生物界乃至自然界最为根本的物质代谢和能量代

谢。光合作用为生物生存提供物质、能量，为生物进化提供条件。

如何应用光合作用原理指导生产实践?

六、植物栽培与光能合理利用

通过本节学习，同学们已经掌握了光合作用的动力——光能。也就是说合理地、充

分地利用光能可以提高光合作用效力，也就是可以使绿色植物充分地进行光合作用。

问:什么是合理利用光能?

教师讲述:应包括以下两部分:

1.延长光合作用时间

它是指全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用时间。如一年中只种植、收获

—次小麦，改为一年之内收获小麦后，再收获一次玉米，可以提高单位面积产量。

2.增加光合作用面积

合理密植是增加光合作用面积一项有利措施。

合理密植，指在单位面积土地上，根据作物生理特点、土壤肥沃程度种植适当密度

的植物。

(三)总结、扩展

1.光合作用反应式该怎么展示?

应该写成:

2

*

2

/

*

22

O)OCH(OHCO叶绿体光能，在CO2还原的局部反应中确实

有H2O生成，但是从光合作用全过程来看，则只有水的分解(或水的氧化过程)。就光合作

用净反应而言，只有水被氧化的过程，没有水的还原过程，所以总反应过程中没有水的

生成。

2.从暗反应(图解)中可以看出，CO2不断地被固定、还原、产生C5，C5产生后又重新固

定CO2。可见C5化合物在暗反应的重要性，使暗反应周而复始循环发生着。

3.从光合作用全过程来看光反应(必需光为进行条件)、暗反应(酶促反应)，它们是

既有区别又有联系的互相依存，互相制约的两个过程。这是因为ATP与ADP也在周而复始

地循环着，它们循环、相互转化的过程中不断地完成着将光能转化为储存在有机物中化

学能的重要的能量转化过程。

4.光反应必需光,因而只能在叶绿体基粒及片层结构薄膜上进行,暗反应为酶促反应,

在分布着各种酶的基质中完成。一句话，叶绿体是光合作用场所,所以写反应式时,反应

条件应该写成“叶绿体”,而不是“叶绿素”。(注意我们称暗反应为酶促反应不等于光

反应不需酶的催化，这点要给学生讲清楚。)

5.光合作用是一个氧化--还原过程，实际上是水被氧化、二氧化碳被还原的过程，

此反应在无机条件下几乎不发生，其原因水是很弱的还原剂，而二氧化碳又是很强的氧

化剂，所以当氧化剂、还原剂均很弱条件下，氧化--还原反应是不能发生的。而绿色植

物可以在常温、常压下迅速而顺利完成这一过程，它又一次说明酶催化的高效性。光合

作用过程是一系列复杂的化学过程，要学好这部分生物知识没有化学知识是不行的。可

见，生物科学与各学科结合带来美了好前景，我们所学各科知识不应彼此割裂、孤立，

而应该互相沟通、相互渗透，只有不偏科，才能全面发展。

6.怎么理解光合作用是生物界最基本的物质代谢和艏量代谢?

因为光合作用把无机物转变成有机物，为动物和人提供了食物、栖息场所，而且保

证了生物界与无机环境之间物质循环；光合作用把光能转变成储存于有机物中的化学能，

是生物界所需能量主要来源。也是生态系统能量流动的源头。

8

我们要珍爱大自然，保护绿色环境，一草一木，极大地发挥光合作用潜力，为人类

的生存、发展提供最根本条件。

(四)布置作业

1.课文P59-60—、二、三、四。

2.补充题

(1)光照增强，光合作用增强，但夏天的中午却又因叶片表面气孔关闭而使光合作用

减弱，这是由于()

A.水分解产生的氧数量不足B.叶绿体利用光能合成ATP不足

C.暗反应中三碳化合物产生太少D.暗反应中还原剂数量不足

(2)暗反应是否必需在午夜间黑暗条件下进行()

(3)正常状态下，光合作用过程中，能限制光合作用速度的步骤是()

A.光能吸收B.高能电子传递C.C02固定D.以上都是

(4)天气清朗早晨,摘取某植物叶片甲,于100℃下烘干,称其重量,到了黄昏时,再取

同一株上着生位置与叶的形状、甲相同的叶片乙,同样处理,称得重量,其结果是()

A.甲叶片比乙叶片重B.乙叶片比甲叶片重

C.两叶片重量相等D.不一定

答案：1.(略)2．(1)C(2)不是，暗反应和光反应几乎是同时发生，暗反应中的

“暗”的含义是不需要光，在有光条件下也能进行。(3)C(4)B

(五)板书设计

3.3光合作用

四、光合作用过程

1.光合作用反应式

2.光反应过程

3.暗反应过程

4.比较光反应、暗反应

五、光合作用重要意义

1.食物

2.能量

3.维持大气中O2和CO2平衡

4.推动生物进化

六、植物栽培与光能利用

1.延长光合作用时间

2.增加光合作用面积

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