光合作用
第一時(shí)
【目的】
一、知識(shí)方面
1、使學(xué)生了解光合作用的發(fā)現(xiàn)過程。
2、使學(xué)生了解葉綠體中色素的種類、顏色及其吸收的光譜；初步學(xué)習(xí)光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布。
3、掌握光合作用的概念、實(shí)質(zhì)、總反應(yīng)式、光反應(yīng)、暗反應(yīng)的具體過程、光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義。
4、應(yīng)用所學(xué)的光合作用的知識(shí)，了解植物栽培與合理利用光能的關(guān)系。
二、能力方面
1、通過葉綠體色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)，初步訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)室操作技能及相關(guān)儀器、藥品的使用能力。
2、通過探討光合作用的氧，初步訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。
3、通過分析、討論光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)具體過程，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)。
三、情感、態(tài)度、價(jià)值觀方面
1、通過學(xué)生對(duì)綠色植物的光合作用意義的理解，增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識(shí)。
2、通過學(xué)生討論“如何利用光合作用的原理提高作物產(chǎn)量”這一問題，加強(qiáng)對(duì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)（STS）的關(guān)注。
【重點(diǎn)】
光合作用的發(fā)現(xiàn)過程；葉綠體中色素的種類；顏色及其吸收的光譜；光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布；光合作用的概念、實(shí)質(zhì)、總反應(yīng)式、光反應(yīng)、暗反應(yīng)的具體過程；光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義；植物栽培與合理利用光能的關(guān)系。
【教學(xué)難點(diǎn)】
光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布；光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義
【時(shí)安排】
2時(shí)
【教學(xué)手段】
板圖、掛圖、多媒體、實(shí)驗(yàn)
【教學(xué)過程】
1、引言
本節(jié)可引入的話題很多，如：
①可從全世界面臨的一些生態(tài)危機(jī)，如糧食、化石能、環(huán)境污染等入手；
�、诨驈幕ɑ�、農(nóng)作物、果蔬的栽培方法或增產(chǎn)的措施入手；
③或從一些自然災(zāi)害，蝗災(zāi)、沙塵暴等入手；
�、芑騽�(dòng)物、植物的同化作用區(qū)別等等方面切入光合作用；
�、葸�可通過教材提供的光合作用的發(fā)現(xiàn)所列舉的幾個(gè)著名實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)進(jìn)入光合作用的學(xué)習(xí)，其中較易作為切入點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)有：德國(guó)科學(xué)家薩克斯成功地證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生淀粉的實(shí)驗(yàn)（學(xué)生在初中就做過）；德國(guó)科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用場(chǎng)所，且氧由葉綠體釋放出的實(shí)驗(yàn)；20世紀(jì)30年代美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部自水的實(shí)驗(yàn)。
教師應(yīng)特別重視光合作用發(fā)現(xiàn)這部分內(nèi)容的教學(xué)，因?yàn)橥ㄟ^分析科學(xué)家對(duì)光合作用的研究歷程，學(xué)生可以不僅了解到放射性元素示蹤技術(shù)在生物學(xué)研究中的重要作用，從中也可以深切體會(huì)到技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，特別是物理、化學(xué)技術(shù)的使用對(duì)生物學(xué)起到的推動(dòng)作用，因此有人說“技術(shù)是人類延長(zhǎng)了的手臂”。
2、葉綠體及其光合色素
用板圖或掛圖顯示出葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，提問復(fù)習(xí)葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu)，教師應(yīng)適時(shí)指出，光合作用所以能在葉綠體中進(jìn)行一是由于其中含有催化光合作用的酶系，這些酶分布在葉綠體的基質(zhì)中和片層的薄膜上；二是在基粒片層的薄膜上，有吸收轉(zhuǎn)化光能的色素，這樣就引出了葉綠體上的光合色素這一教學(xué)內(nèi)容。
�。�1）學(xué)生做《實(shí)驗(yàn)八 葉綠體中色素的提取和分離》
可作為探究實(shí)驗(yàn)，也可作為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)過程都應(yīng)讓學(xué)生自己看書總結(jié)，之后引導(dǎo)學(xué)生討論下面的問題：
�、佟跋胍龊谩度~綠體中色素的提取和分離》實(shí)驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)注意哪些問題？
這個(gè)實(shí)驗(yàn)是高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)難度較大的一個(gè)，涉及的藥品多，實(shí)驗(yàn)原理復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)操作也較煩瑣，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也不是很明顯。如何才能順利地完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀肯旅婢瓦@個(gè)實(shí)驗(yàn)要注意的問題做一些說明。
提取光合色素過程中，關(guān)鍵是速度。提取光合色素過程中，因?yàn)楣夂仙囟际侵苄缘�，因此用丙酮這種有機(jī)溶劑作為提取液，因?yàn)楸讚]發(fā)且有一定毒性，因此提取過程要速度要快，同時(shí)提取液要用膠塞塞好，以防止其揮發(fā)；利用二氧化硅硬度極大的特點(diǎn)，其粉末可增加研磨時(shí)磨擦力，加快研磨的速度；又因?yàn)槿~綠素容易破壞，因此需要保護(hù)，而碳酸鈣的作用是防止葉綠素被破壞；把綠葉剪碎的目的也是為了加快研磨速度。
劃濾液細(xì)線是本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果明顯清晰的關(guān)鍵。濾液細(xì)線必須待第一次完全干燥后才能劃第二遍，重復(fù)次數(shù)可多一些，濾液細(xì)線要齊、細(xì)、顏色深，其中齊更重要一些。
用紙層析法分離色素時(shí)，特別要注意濾液細(xì)線一定要處于層析液的上面，否則光合色素會(huì)溶解于層析液中，而不會(huì)沿層析液向上擴(kuò)散、分離，這會(huì)使實(shí)驗(yàn)效果極差，甚至不發(fā)生分離，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無效；另外，層析液是石油醚、丙酮、苯等有機(jī)溶劑的混合液，具有揮發(fā)性且有毒，要注意密閉。
正常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象從上到下應(yīng)為：胡蘿卜素（橙黃色）、葉黃素（黃色）、葉綠素（a）、葉綠素（b），一般可看到下面三種色素，最上面的胡蘿卜素如果操作不適當(dāng)效果可能不很明顯。
還有這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程用了有毒的有機(jī)藥品，因此實(shí)驗(yàn)后要用肥皂把手洗干凈。
在學(xué)生觀察的基礎(chǔ)上，教師總結(jié)光合色素的種類、色素顏色、色素的吸收光譜及在濾紙條分布。
�、趯W(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可給學(xué)生演示葉綠體的色素吸收光譜的現(xiàn)象。方法是：用紅、橙黃、綠、藍(lán)紫色的薄膜，分別遮住同一光。把盛有葉綠體的色素提取液的試管，分別放在紅、橙黃、綠、藍(lán)紫色光前、讓學(xué)生觀察這些光透過色素提取液的情況�？擅黠@地看到紅和藍(lán)紫色光透過的較少（暗），橙黃和綠色光透過的較多（亮）。引導(dǎo)學(xué)生分析這些現(xiàn)象，得出葉綠體中的色素，主要吸收紅光和藍(lán)紫光。在此基礎(chǔ)上，出示教材中的光合色素吸收光譜曲線，引導(dǎo)學(xué)生分析曲線含義，總結(jié)光合色素吸收光波的不同特點(diǎn)。
③教師還可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析葉綠體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與其光合作用功能相適應(yīng)的特點(diǎn)，例如：與光合作用有關(guān)的各種酶集中分布于葉綠體中，有利于光合反應(yīng)高效地進(jìn)行；再如，葉綠體內(nèi)的片層薄膜，垛疊成基粒，每個(gè)基粒由10~100個(gè)片層結(jié)構(gòu)組成，這樣的結(jié)構(gòu)可增大葉綠體內(nèi)的膜表面，擴(kuò)大色素的附著面，有利于提高光能的利用效率
（2）有條的學(xué)�；虬嗉�(jí)還可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)色素、光合色素有關(guān)的問題做較為深入的討論，比如可討論下面幾個(gè)問題：
�、賹W(xué)生知道我們平常吃的韭黃和蒜黃是怎么培育出的嗎？
這個(gè)問題涉及到了植物葉綠素合成時(shí)的條問題。
葉綠素是光合色素中最重要的一類色素。綠色植物的葉綠體中有四種色素，綠色植物只在光下才能合成葉綠素，這樣學(xué)生已經(jīng)知道這個(gè)問題的答案了。韭黃、蒜黃是在黑暗條下培育出的，因?yàn)橹参锎藭r(shí)不能合成葉綠素，只能長(zhǎng)成黃化苗，而黃化苗的薄壁細(xì)胞比較多，所以吃起比較嫩，口感比韭菜、蒜苗好一些。但要注意，植物不能長(zhǎng)期處于無光條下，這個(gè)道理學(xué)生應(yīng)該是明白的。
葉綠素的形成除了有光照之外，還與什么因素有關(guān)呢？葉綠素是一種較復(fù)雜有機(jī)化合物，其中心存在一個(gè)鎂離子，因此葉綠素的形成還與鎂這種礦質(zhì)元素有關(guān)，沒有鎂，葉綠素也是形成不了的。
�、谌绻寥蓝唐谌辨V，植物的葉片會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？
可給學(xué)生適當(dāng)?shù)奶崾�，鎂與葉綠素是以不穩(wěn)定化合物的形式存在的。學(xué)生可以想一想我們?cè)谥参锏V質(zhì)代謝中學(xué)習(xí)的內(nèi)容，還記得嗎？有兩類礦質(zhì)元素可以移動(dòng)，一是像氮、磷、鉀這樣以離子態(tài)運(yùn)輸?shù)牡V質(zhì)元素，還有一就是像鎂這樣與不穩(wěn)定化合態(tài)存在的礦質(zhì)元素；另一類礦質(zhì)元素不能自由地在植物體內(nèi)移動(dòng)，如鈣、鐵這樣以穩(wěn)定難溶的狀態(tài)存在的化合物。能移動(dòng)的礦質(zhì)元素才能被重復(fù)利用，而且這些礦質(zhì)元素一般都運(yùn)輸?shù)街参矬w生長(zhǎng)比較活躍的地方，如莖尖、芽尖、幼葉等處。因此土壤中短期缺乏鎂這種可移動(dòng)的離子時(shí)，整個(gè)植物體中的葉片受損傷的程度是不一樣的，此時(shí)老葉先受損變黃，而幼葉暫時(shí)不會(huì)受到缺鎂的損傷，依然鮮綠。反之，如果土壤中缺乏的是鈣、鐵這些不能移動(dòng)的離子，植物體首先受損傷的則是新葉。
�、蹨\海中自上而下為什么會(huì)出現(xiàn)綠藻、褐藻、紅藻等藻類植物的分層分布現(xiàn)象？
這也是一個(gè)和光有關(guān)的生物學(xué)問題。
我們平�？吹降奈矬w的顏色實(shí)際上是這個(gè)物體反射的光，如學(xué)生看到葉片是綠色，說明葉片反射綠光，而吸收了其它色光；學(xué)生看到一個(gè)物體是白色的，說明這個(gè)物體不吸收任何光，并全部反射回；學(xué)生看到一個(gè)物體是黑色的，說明這個(gè)物體把所有光都吸收了，沒有反射任何光。這是理解這個(gè)問題的關(guān)鍵。通過上面的分析學(xué)生可能已經(jīng)知道，綠藻反射了綠光；褐藻反射了黃光，而紅藻反射了紅光。
綠藻中含有葉綠素等光合色素，紅藻中有藻紅蛋白（藻紅素）和類胡蘿卜素等光合色素。圖1是太陽光的光譜示意圖；圖2中A是藻紅蛋白的吸收光譜示意圖。
圖1
圖2
通過學(xué)生所學(xué)的物理學(xué)知識(shí)，知道光子能量E=hυ，光速c =λυ， 則：υ=c/λ，從而E=（h c）/λ，即波長(zhǎng)越短，光子的能量越高。由此可知，水層對(duì)光波中的紅、橙部分吸收顯著多于對(duì)藍(lán)、綠部分的吸收，即水深層的光線相對(duì)富含短波長(zhǎng)的光。
所以吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層；含藻紅蛋白和類胡蘿卜素，吸收由藍(lán)紫光和綠色光較多的紅藻分布于海水深的地方。這是植物在演化過程中，對(duì)于深水中光譜成分發(fā)生變化的一種生理適應(yīng)。
�、芎芏嘀参锏娜~片到秋天會(huì)變紅，很多植物的花在一天的不同時(shí)間中也會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色，學(xué)生知道這是什么的原因嗎？
本題涉及了植物細(xì)胞中色素及其比例變化的問題。一般說，正常葉片的葉綠體中有兩大類光合色素，其中葉綠素和類胡蘿卜的分子比例為三比一，葉綠素a和葉綠素b也約三比一，葉黃素和胡蘿卜的比為二比一。由于綠色的葉綠素比黃色的類胡蘿卜素多，占優(yōu)勢(shì)，所以正常葉子總是呈現(xiàn)綠色。秋天、條不正�；蛉~衰老時(shí)，由于葉綠素較易被破壞或先降解，數(shù)量減少，而類胡蘿卜素比較穩(wěn)定，所以葉片呈現(xiàn)黃色。
至于紅葉，不是葉片中葉綠體的色素造成的，而是由細(xì)胞液泡中的花色素引起的。因秋天溫度降低，植物體內(nèi)積累較多糖分以適應(yīng)寒冷，體內(nèi)的可溶性糖多了，就形成較多的花色素儲(chǔ)存于液泡中。而花色素類似于酸堿指示劑，從堿性到酸性會(huì)呈現(xiàn)從藍(lán)色到紅色顏色漸變，具體而言是，pH=7~8 時(shí)呈淡紫色；pH<3時(shí)，呈紅色；pH>11則呈藍(lán)色。由于秋天時(shí)液泡中花色素增多，且細(xì)胞液pH值又偏酸性，因此葉子就變紅了。
不僅如此，花色素的顏色也會(huì)隨環(huán)境中存在的不同的金屬離子而改變，所以同一種花色素在不同的花中，或是同一種花由于種植的土壤不同，都能顯出不同的顏色。
學(xué)生可以回家做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，找一朵開紅花的牽�；�，用手把花瓣使勁揉一揉，使花瓣細(xì)胞的液泡破裂，然后把這朵花放到洗衣粉水中（堿性環(huán)境），花瓣的顏色會(huì)由紅色變?yōu)樗{(lán)色。這樣學(xué)生就可以理解其中的原因了。
第二時(shí)
1、引言
教學(xué)時(shí)可從光合作用的總反應(yīng)式入手，或從與初中階段的光合作用總反應(yīng)式的比較入手，可采用老師講授，或?qū)W生討論，或?qū)W生根據(jù)總反應(yīng)式提出光合作用氧假設(shè)，即水中的氧是于水還是二氧化碳，還是共同于二者，條好的班還可讓學(xué)生想辦法證明這些假設(shè)，以訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。
在搞清楚光合作用中的全部氧氣自于水中的氧后，讓學(xué)生回憶初中生物學(xué)本中的光合總反應(yīng)式，并讓學(xué)生對(duì)該反應(yīng)式配平，要求尤其要求反應(yīng)式左右氧原子的配平，通過這個(gè)工作，可使學(xué)生深切認(rèn)識(shí)到，光合作用的反應(yīng)物與產(chǎn)物中都需要水這一重要生物學(xué)事實(shí)。
2、光合作用的具體過程
可以教師講解為主，可用板圖、掛圖、或多媒體的形式盡量把微觀的物質(zhì)變化形象化。
在講清楚光合作用光反應(yīng)與暗反應(yīng)的過程后，應(yīng)把重點(diǎn)放在光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別和聯(lián)系上，可利用表解的形式讓學(xué)生分析討論：
光反應(yīng)暗反應(yīng)
區(qū)
別反應(yīng)性質(zhì)光化學(xué)反應(yīng)酶促反應(yīng)
與光的關(guān)系必須在光下進(jìn)行與光無直接關(guān)系，在光下和暗處都能進(jìn)行
與溫度的關(guān)系與溫度無直接關(guān)系與溫度關(guān)系密切
場(chǎng)所葉綠體基粒片層結(jié)構(gòu)的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中
必要條光、葉綠體光合色素、酶多種酶
物質(zhì)變化水光解為還原性氫和氧氣；由ADP合成ATP二氧化碳的固定、三碳化合物的還原、五碳化合的再生
能量變化光能轉(zhuǎn)變ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑裙夂袭a(chǎn)物中穩(wěn)定的化學(xué)能
聯(lián)系準(zhǔn)備階段：為暗反應(yīng)的順利進(jìn)行準(zhǔn)備了還原性氫和能量ATP完成階段：在多種酶的作用下，接受光反應(yīng)提供的還原性氫和ATP，最終將二氧化碳還原為葡萄糖。
之后，還可提出一些綜合性的問題，加深學(xué)生對(duì)光合作用的理解，例如可以提出下面的問題：
“當(dāng)光合作用的光反應(yīng)過程被人為阻斷，你認(rèn)為暗反應(yīng)會(huì)停止嗎？反過，當(dāng)暗反應(yīng)過程被人為阻斷，你認(rèn)為光反應(yīng)會(huì)怎樣變化？”
通過以上的分析可以看出，光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)是相互聯(lián)系的，而它們之間的聯(lián)系紐帶是還原力，即ATP和還原性氫。當(dāng)光反應(yīng)停止時(shí)（如植物在黑暗條下），暗反應(yīng)的ATP和還原性氫的被阻斷，暗反應(yīng)會(huì)停止；而反過，當(dāng)暗反應(yīng)停止時(shí)（如植物在氣孔完全關(guān)閉，或無二氧化碳），光反應(yīng)是不是也受到影響呢？答案是肯定的，暗反應(yīng)停止，光反應(yīng)也會(huì)隨之停止，因?yàn)楣夥磻?yīng)產(chǎn)生的ATP和還原性氫沒有被暗反應(yīng)消耗，根據(jù)化學(xué)平衡的原理，相當(dāng)于光反應(yīng)的產(chǎn)物濃度升高，化學(xué)平衡會(huì)向反向進(jìn)行，從而光反應(yīng)就停止了。
時(shí)間允許的話，還可引導(dǎo)學(xué)生討論影響光合作用的因素，進(jìn)而討論“如何提高光合效率的途徑”，“采取哪些措施提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量？”等問題，使學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)生物學(xué)理論的實(shí)際價(jià)值，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)以致用、理論聯(lián)系的理念。例如，可提出下面的問題供學(xué)生討論：
“你能利用光合作用原理，提出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量的具體措施嗎？”
對(duì)光合作用的影響在生產(chǎn)上的應(yīng)有
光光合作用是光化學(xué)反應(yīng)，所以光合作用隨著光照強(qiáng)度的變化而變化。光照弱，光合作用減慢，光照逐步增強(qiáng)時(shí)光合作用隨著加快；但是光照增強(qiáng)到一定程度，光合作用速度不再增加，另外，光的波長(zhǎng)也影響光合作用速度，通常在紅光下光合作用最快，藍(lán)、紫光次之，綠光最差。延長(zhǎng)光合作用時(shí)間；通過輪作，延長(zhǎng)全年內(nèi)單位土地面積上綠色植物進(jìn)行光合作用的時(shí)間，是合理利用光的一項(xiàng)重要措施。
增加光合作用面積，合理密植是增加光合作用面積的一項(xiàng)重要措施。
溫度℃光合作用的暗反應(yīng)是酶促反應(yīng)，溫度低，酶促反應(yīng)慢，光合速率降低，隨著溫度提高，光合作用加快；溫度過高時(shí)會(huì)影響酶的活性，使光合作用速率降低，一般植物的光合作用最適溫度在25-30℃之間。適時(shí)播種：溫室栽培植物時(shí)，可以適當(dāng)提高室內(nèi)溫度。
二氧化碳濃度二氧化碳是光合作用的原料，原料增加，產(chǎn)物必然增加，大氣中的二氧化碳含量是0.03%，如果濃度提高到0.1%， 產(chǎn)量可提高一倍。如果濃度提高到一定程度后，產(chǎn)量不再提高。如果二氧化碳濃度降低到0.005%，光合作用就不能正常進(jìn)行。施用有機(jī)肥：溫室栽培植物時(shí)，可以適當(dāng)提高室內(nèi)的二氧化碳濃度。
總之，光合作用涉及的知識(shí)多、綜合性強(qiáng)，在復(fù)習(xí)時(shí)要全面，特別是光合作用的反應(yīng)場(chǎng)所、總反應(yīng)式、反應(yīng)具體過程、條、反應(yīng)物、產(chǎn)物、釋放能量、光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的相互聯(lián)系與區(qū)別、影響光合作用的諸多因素等方面做全面的比較、總結(jié)，并注重這些知識(shí)能與生產(chǎn)生活等實(shí)際相聯(lián)系，培養(yǎng)分析、綜合、讀圖、理論聯(lián)系實(shí)際的能力。
3、進(jìn)行光合作用的意義的教學(xué)時(shí)，可以在前自己收集或讓學(xué)生收集諸如當(dāng)今世界面臨的糧食、化石能、環(huán)境污染、生物多樣性受到破壞等資料，上可以采取分組討論的形式，選擇幾個(gè)典型的事例，圍繞光合作用的生態(tài)意義這個(gè)中心，引發(fā)學(xué)生的思考和討論，使學(xué)生切實(shí)體會(huì)到“光合作用是生物界最基本的能量和物質(zhì)代謝”和生產(chǎn)、環(huán)境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
【典型例題】
例1 光合作用合成了1摩爾的葡萄糖，在五碳化合物數(shù)量不變的情況下，此過程中產(chǎn)生的三碳化合物的摩爾數(shù)是（ ）
A、3摩爾 B、6摩爾 C、12摩爾 D、24摩爾
答案：C
解析：我們知道，暗反應(yīng)中二氧化碳的固定是指一分子的二氧化碳與一分子的五碳化合物形成兩分子的三碳化合物的過程，而二氧化碳固定后產(chǎn)生的兩分子三碳化合物經(jīng)還原后，兩個(gè)三碳化合物（共六個(gè)碳）中的一個(gè)碳用于合成葡萄糖分子中的一個(gè)碳，共它五個(gè)碳重新產(chǎn)生五碳化合物；而葡萄糖分子中有六個(gè)碳，因此，在五碳化合物不變的情況下，要通過光合作用產(chǎn)生一摩爾的葡萄糖，需要的三碳化合物的摩爾數(shù)為12摩爾。
例2 在光照充足的情況下，下列有利于載培番茄增產(chǎn)的的一組條是（ ）
A、晝夜恒溫26℃ B、日溫26℃，夜溫15℃
C、晝夜恒溫15℃ D、日溫15℃，夜溫26℃
答案：B
解析：作物增產(chǎn)的一個(gè)重要途徑是：增強(qiáng)光合作用的速率，降低呼吸作用的速率。而溫度對(duì)光合作用、呼吸作用的影響是通過影響這些生理過程中的酶活性實(shí)現(xiàn)的。在光照充足的條下，白天溫度高，參與光合作用的酶活性增強(qiáng)，有機(jī)物積累增多；晚上溫度低，對(duì)與呼吸作用的酶活性降低，有機(jī)物的消耗少。因此，總的看，提高晝夜溫差，有利于有機(jī)物的積累，可以起到栽培作用增產(chǎn)生效果。
例3 下圖表示大豆種子萌發(fā)成幼苗的過程中，干重和鮮重的變化曲線，學(xué)生認(rèn)為表示鮮重的曲線是哪一條？其光合作用開始于哪一點(diǎn)？（ ）
A、X、O B、Y、 C、Y、O D、X、Q
答案：A
解析：大豆在萌發(fā)過程中，由于不斷地吸水，因此其鮮重是不斷增加的；由于大豆幼苗還沒長(zhǎng)出真葉前，植株不能進(jìn)行光合作用，不能制造有機(jī)物，因此有機(jī)物是減少的，即干重下降；一旦大豆幼苗長(zhǎng)出真葉，光合作用開始進(jìn)行，就可以進(jìn)行光合作用，有機(jī)物開始積累，干重增加。
例4 科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，用“汽水”澆灌植物能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，原因是“汽水”能（ ）
A、加強(qiáng)呼吸作用 B、加強(qiáng)光合作用
C、改良?jí)A性土壤，調(diào)節(jié)pH值 D、加強(qiáng)植物蒸騰作用
答案：B
解析：“汽水”實(shí)際上是充入二氧化碳?xì)獾娜跛嵝匀芤�，它可緩慢釋放出二氧化碳�(xì)怏w，而二氧化碳是光合作用暗反應(yīng)的原料，在一定范圍內(nèi)增加二氧化碳濃度可起到增強(qiáng)光合作用，從而促進(jìn)植物有機(jī)物的積累。由于汽水所釋放出的二氧化碳可增加作物葉片周圍環(huán)境的二氧化碳濃度，從而促進(jìn)了植物的生長(zhǎng)，同時(shí)汽水中二氧化碳與水形成的碳酸，在土壤中進(jìn)一步解離為氫離子和碳酸氫根離子，又可加強(qiáng)植物的根系礦質(zhì)元素的離子交換吸附，也可起到促進(jìn)植物體生長(zhǎng)的作用。
例5 右圖中的各曲線中，Ⅰ為某一農(nóng)田一晝夜的溫度變化曲線、Ⅱ?yàn)楣庹兆兓�、Ⅲ為植物吸收二氧化碳的變化曲線，請(qǐng)據(jù)圖回答：
�。�1）植物在 段內(nèi)制造有機(jī)物。
（2）植物在 段內(nèi)積累有機(jī)物。
�。�3）d處凹陷，原因是溫度過高，葉片上 關(guān)閉， 吸收量減少，影響了光合作用中的 反應(yīng)效率。
�。�4）a處凸起，原因是下半夜 偏低，使呼吸作用 。
答案：（1）b-f (2)c-e (3) 氣孔 二氧化碳 暗 （4）溫度 減弱
解析：本題考查學(xué)生利用所學(xué)的光合作用與呼吸作用的知識(shí)，分析生產(chǎn)實(shí)踐中的生物學(xué)問題的能力，要求學(xué)生通過幾條曲線的分析，總結(jié)出溫度、光照強(qiáng)度等因素對(duì)光合作用和呼吸作用的影響，同時(shí)對(duì)學(xué)生的讀圖能力有較高的要求。
本題的難點(diǎn)在于橫、縱坐標(biāo)生物學(xué)含義較復(fù)雜，曲線數(shù)目較多，且三條曲線變化趨勢(shì)有一定的相關(guān)性。因此，在解答本題時(shí)，首先要明確曲線圖坐標(biāo)的含義：橫坐標(biāo)表示時(shí)間（0時(shí)-24時(shí)），縱坐標(biāo)向上表示二氧化碳吸收量越越大、縱坐標(biāo)向下表示二氧化碳釋放量越越大。同時(shí)還要明確三條曲線所表示的生物學(xué)含義：分別代表Ⅰ為某一農(nóng)田一晝夜的溫度變化曲線、Ⅱ?yàn)楣庹兆兓�、Ⅲ為植物吸收二氧化碳的變化曲線。
�。�1）植物只要在有光照的條下就可進(jìn)行光合作用，即可合成有機(jī)物。從圖中的曲線Ⅱ可以看出，從b點(diǎn)開始有光照（天亮），到f點(diǎn)光照消失（天黑），即b-f 一直有光照，因此植物在b-f段內(nèi)制造有機(jī)物。
（2）綠色植物在光下同時(shí)進(jìn)行光合作用和呼吸作用，而在黑暗處只進(jìn)行呼吸作用。而光合作用吸收二氧化碳，呼吸作用釋放二氧化碳，植物在光下，且光合作用速率大于呼吸作用速率，即有機(jī)物有凈積累時(shí)，空氣中二氧化碳表現(xiàn)為凈的吸收；而當(dāng)光合作用速率低于呼吸作用速率時(shí)，空氣中二氧化碳的量表現(xiàn)為凈的釋放。從曲線Ⅲ可以看出，從c點(diǎn)e 點(diǎn)曲線表現(xiàn)為二氧化碳的凈釋放過程，因此，c-e段內(nèi)積累有機(jī)物。b-c及e-f是有光照，說明植物進(jìn)行著光合作用，但沒有有機(jī)物的凈積累，其原因是：b-c代表的時(shí)間段是早晨、e-f代表的時(shí)間段是傍晚，這兩個(gè)時(shí)間段光照均不強(qiáng)，此時(shí)光合作用的速率比呼吸作用速率低，因此光合作用合成的有機(jī)物量少于呼吸作用消耗的有機(jī)物量，因此有機(jī)物總量沒有增加，反而下降了，即沒有有機(jī)物的積累。
（3）在曲線Ⅲ的d處向下凹陷，其生物學(xué)含義是二氧化碳的吸收量在d處有所下降，再分析一下d點(diǎn)所處的時(shí)間，正好是正午12點(diǎn)到1點(diǎn)左右，結(jié)合曲線Ⅰ的溫度變化（d 點(diǎn)處此時(shí)光照強(qiáng)度最大），植物葉片的蒸騰作用強(qiáng)，植物體的氣孔會(huì)關(guān)閉一部分以減小其葉片的蒸騰作用，否則植物會(huì)因大量失水而萎蔫。由于光合作用的原料之一 二氧化碳因氣孔的關(guān)閉而攝入量減少，從而影響了光合作用的暗反應(yīng)，導(dǎo)致光合速率下降，出現(xiàn)曲線Ⅲ的d處向下凹陷的現(xiàn)象。
（4）曲線Ⅲ的a處凸起，其生物學(xué)含義為此處植物二氧化碳的釋放量減少，再結(jié)合橫坐標(biāo)所處的時(shí)間（a點(diǎn)處正好是后半夜2-3點(diǎn)左右）及曲線Ⅰ的溫度變化（a點(diǎn)處的溫度最低），可以分析出，a點(diǎn)處由于溫度低，與呼吸作用相關(guān)的酶的活性降低，使植物的呼吸作用下降，導(dǎo)致二氧化碳的釋放量減少，而縱坐標(biāo)越向下表示二氧化碳的釋放量越大，因此，曲線Ⅲ的a處會(huì)出現(xiàn)向上凸起的現(xiàn)象。
例6 植物的新陳代謝受外部環(huán)境因子（如光、溫度）和內(nèi)部因子（如激素）的影響，研究?jī)?nèi)、外因子對(duì)植物生命活動(dòng)的影響具有重要意義。下圖表示野外松樹（陽生植物）光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系。其中的縱坐標(biāo)表示松樹整體表現(xiàn)出的吸收二氧化碳和釋放二氧化碳量的關(guān)況。請(qǐng)分析回答：
�、佼�(dāng)光照強(qiáng)度為b時(shí)，光合作用強(qiáng)度
�、诠庹諒�(qiáng)度為a時(shí)，光合作用吸收二氧化碳的量等于呼吸作用放出的二氧化碳的量。如果白天光照強(qiáng)度較長(zhǎng)時(shí)期為a，植物能不能正常生長(zhǎng)？為什么？③如將該曲線改繪為人參（陰生植物）光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度關(guān)系的曲線，b點(diǎn)的位置應(yīng)如何移動(dòng)，為什么？
答案：
�、僮罡�，光照強(qiáng)度再增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不再增加。
�、诓荒堋９庹諒�(qiáng)度為 a 時(shí)，光合作用形成的有機(jī)物和呼吸作用消耗的有機(jī)物相等，但晚上只進(jìn)行呼吸作用。因此，從全天看，消耗大于積累，植物不能正常生長(zhǎng)。
�、圩笠�，與松樹相比，人參光合作用強(qiáng)度達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)，所需要的光照強(qiáng)度比松樹低。
解析：
本題考查學(xué)生對(duì)光合作用影響因素—光照強(qiáng)度的理解，同時(shí)考查學(xué)生的讀圖分析能力。
光合作用的可通過對(duì)二氧化碳的吸收量表示，光照強(qiáng)度是影響光合作用強(qiáng)度的一個(gè)非常重要的外界環(huán)境因素。
�、購纳蠄D可以看出，在一定范圍內(nèi)，從a 到b點(diǎn)，隨光照增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度增加，呈現(xiàn)出一種正相關(guān)；當(dāng)超過b點(diǎn)時(shí)，隨著光照的繼續(xù)增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不再增加。所以第一小題答案應(yīng)為：光照強(qiáng)度為b時(shí)，光合作用強(qiáng)度最高，當(dāng)超過b點(diǎn)時(shí)，隨著光照的繼續(xù)增強(qiáng)，光合作用的強(qiáng)度不再增加。
②光照強(qiáng)度為a時(shí)，光合作用吸收二氧化碳的量等于呼吸作用放出二氧化碳的量，此時(shí)有機(jī)物的凈積累為O。若白天光照強(qiáng)度在較長(zhǎng)時(shí)間維持在a點(diǎn)水平，白天有機(jī)物凈積累為O，而晚上則只進(jìn)行呼吸作用，這就會(huì)造成有機(jī)物的消耗量大于有機(jī)物的積累量，植物將不能正常生長(zhǎng)。
③由于松樹是典型的陽生植物，它需要較強(qiáng)的光照才能生長(zhǎng)良好，而人參是典型的陰生植物，它在較弱的光照強(qiáng)度條下就能生長(zhǎng)良好。因此，如果把以上的關(guān)系曲線圖改為人參的，其b點(diǎn)的位置應(yīng)向左移，因?yàn)閎點(diǎn)的生物學(xué)含義是：當(dāng)達(dá)到最大光合速率時(shí)，所需的最低光照強(qiáng)度，而人參與松樹相比較，人參光合作用速率達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)，所需的光照強(qiáng)度比松樹低。
【練習(xí)】
1、用黃豆發(fā)芽1千克黃豆可長(zhǎng)出5千克黃豆芽，在這過程中有機(jī)物（ ）
A、減少 B、增多 C、不變 D、先少后多
2、把新鮮的葉綠素溶液放在光與分光鏡之間，可以看到光譜中最強(qiáng)的吸收區(qū)在
A、綠光部分 B、紅光和藍(lán)紫光部分 C、藍(lán)紫光部分 D、黃橙光部分
3、在做植物實(shí)驗(yàn)的暗室中，為了盡可地降低植物光合作用的臺(tái)強(qiáng)度，最好安裝：
A、紅光燈 B、紫光燈 C、白熾燈 D、綠光燈
4、用14C標(biāo)記參加光合作用的CO2，可以了解光合作用的哪一過程。（ ）
A、光反應(yīng)必須在有光條下進(jìn)行 B、暗反應(yīng)不需要光
C、CO2方被還原為葡萄糖的過程 D、光合作用過程中能量的轉(zhuǎn)移過程
5、要測(cè)定綠色植物是否進(jìn)行了光反應(yīng)，最好是檢查（ ）。
A、葡萄糖的生成 B、ATP的合成 C、氧的釋放 D、二氧化碳的吸收
6、光合作用由光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)過程構(gòu)成，其大致過程如下圖所示：
若將某種綠色植物的葉片置于特定實(shí)驗(yàn)裝置中，研究在分別給予不同時(shí)間長(zhǎng)度的光照后，光合作用產(chǎn)物出現(xiàn)的順序。其結(jié)果如下：
�。�1）寫出光合作用的反應(yīng)式：
�。�2）在供給C18O2經(jīng)歷了時(shí)間T1后，除了糖類物質(zhì)含有18O以外，從另一種光合產(chǎn)物 中也應(yīng)當(dāng)能夠檢測(cè)到18O
�。�3）在供給C18O2經(jīng)歷了時(shí)間T2后，光合產(chǎn)物中能夠檢測(cè)出18O的物質(zhì)種類又所增加，此時(shí)能夠檢測(cè)出的物質(zhì)分別是糖類、 和 。
（4）光合作用要經(jīng)歷光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段，上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明光反應(yīng)所經(jīng)歷的時(shí)間長(zhǎng)度是 （請(qǐng)用包含T1、T2的代數(shù)式表示時(shí)間長(zhǎng)度）。
7、不同的藻類植物在海水中的分布有分層現(xiàn)象。如綠藻一般生長(zhǎng)在海水的淺層，而紅藻類可以生活在20-30米較深的海水中。已知紅藻中有藻紅蛋白和類胡蘿卜素等光合色素，綠藻中含有葉綠素等光合色素。圖1是太陽光的光譜示意圖；圖2中A是藻紅蛋白的吸收光譜示意圖。請(qǐng)利用物理學(xué)和生物學(xué)知識(shí)解釋綠藻和紅藻在海水中出現(xiàn)這種分布的原因？
[參考答案]
1、A 2、B 3、D 4、C 5、C
6、（1）略 （2）水 （3）水 氧氣 （4）T2-T1
7、光子能量E=hυ，光速c =λυ， 則：υ=c/λ，從而E=（h c）/λ，即波長(zhǎng)越短，光子的能量越高。由此可知，水層對(duì)光波中的紅、橙部分吸收顯著多于對(duì)藍(lán)、綠部分的吸收，即水深層的光線相對(duì)富于短波長(zhǎng)的光。所以含葉綠素，吸收紅光較多的綠色開花植物分布于海水的淺層；含藻紅蛋白和類胡蘿卜素，吸收由藍(lán)紫光和綠色光較多的紅藻分布于海水深的地方。（這是植物在演化過程中，對(duì)于深水中光譜成分發(fā)生變化的一種生理適應(yīng)。）
本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaoyi/45655.html
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