第一节　光合作用　教学设计

课题

光合作用

日期

课时

3

教法

讲授—启发，直观

学法

分析对比归纳

教具

示意图

教材分析

重点

（1）光能在叶绿体中如何转换成储存在糖类等有机物中的稳定的化学能。

（2）提高农作物光合作用效率的主要措施及其原理。

难点

（1）光能在叶绿体中的转换。

（2）C4植物光合作用的特点。

考点

（1）最终的电子供体和电子受体

（2）C4植物光合作用的场所及特点

（3）影响光合作用的因素

（4）光饱和点和光补偿点及CO₂饱和点和CO₂补偿点

教

学

目

标

知识目标

1.光能在叶绿体中如何转换成电能，电能如何转换成NADPH和ATP中活跃的化学能，以及NADPH和ATP中活跃的化学能如何转化成储存在糖类等有机物中的稳定的化学能（知道）。

2.C3植物与C4植物在叶片结构上的区别和C4植物光合作用的特点（识记），C4植物固定CO₂能力明显增高的原因（知道）。

3.光合作用效率的概念以及提高农作物光合作用效率的主要措施和原理（知道）。

能力目标

1．通过C3植物与C4植物叶片结构的比较，培养学生的观察能力。

2．培养学生的识图能力。

情感目标

1．通过光合作用机理的学习使学生认识到提高光合作用效率和培育高光效作物产量的有效途径。

2．通过C3途径与C4途径的教学向学生渗透结构和功能相统一的观点。

教学内容

第一课时

复习回顾：

1．  光合作用的过程

6CO₂＋12H₂OC₆H₁₂O₆＋6O₂＋6H₂O

光合作用的过程包括光反应阶段和暗反应阶段，两者的主要区别在于发生的条件不同，场所不同，物质变化和能量变化不同。

2．  色素的种类及特点

3．  色素的功能：吸收，传递和转换光能

一 光能在叶绿体中的转换

二C₃植物和C₄植物

1．  绿色植物分类：

依据：固定CO₂的途径不同

C3植物：CO₂＋C₅—→2C₃    如：小麦，水稻，大麦，大豆，马铃薯，菜豆和菠菜等。

C4植物：CO₂—→C₄—→C₃   如：玉米，高粱，甘蔗和苋菜等。

注：C₃为3-磷酸甘油酸；C₄为草酰乙酸；C₅为1，5-二磷酸核酮糖。 

2．  C₃植物和C₄植物叶片结构特点

3．  C₃途径和C₄途径

(1) C₄植物固定CO₂的途径

注：C₃植物CO₂的固定发生在叶肉细胞的叶绿体基质中，故淀粉在叶肉细胞中形成

说明：C₄途径中固定CO₂的PEP羧化酶对CO₂具有很强的新合力，比C₃途径中固定CO₂的

1，5-二磷酸核酮糖羧化酶高约60倍，它可以促使PEP把大气中含量很低的CO₂以C₄的形式固定下来，并且使C₄集中到维管束鞘细胞内的叶绿体中，供维管束鞘细胞内叶绿体中C₃途径的利用。科学家把C₄植物的这种独特的作用，形象地比喻成“二氧化碳泵”。与C₃植物相比，C₄植物大大提高了固定CO₂的能力，使C₄植物能够在CO₂浓度很低的情况下进行光合作用。所以，C₄植物比C₃植物的光合速率快，光合作用强，耐高温，干旱等。

第三课时

三 提高农作物的光能利用率

提高农作物光能利用率的途径：

（1）延长光合作用时间：①提高复种指数，②适当延长生育期，③人工补充光照

（2）增加光合作用面积：①合理密植，②套种，③改变株型

（3）增强光合作用效率：（主要是从影响光合作用的因素考虑）

1．影响光合作用的因素

（1）光照（强度，长度和光色）

反之则相反

（3）温度

通过影响酶的活性而影响光合速率，一般情况下，温度低光合速率降低，随着温度升高，光合速率加快，但温度过高时会影响到酶的活性，使光合速率降低。最适温度一般为25~30℃对于温室大棚，白天适当升温，夜间适当降温，有利于有机物的积累，提高产量。

（4）水分

既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，还能影响气孔开闭，间接影响二氧化碳进入植物体。

（5）矿质元素：N，P，K，Mg等

2．增强光合作用效率的措施

光合作用的指标：光合速率

真正的光合速率=表观（净）光合速率+呼吸速率

光合作用和呼吸作用同时进行：

光合作用实际CO₂消耗量＝实测的CO₂消耗量＋呼吸作用CO₂释放量

光合作用实际产氧量＝实测的O₂释放量＋呼吸作用O₂消耗量

光合作用葡萄糖净产量＝光合作用葡萄糖生产量－呼吸作用葡萄糖消耗量

（1）       光照强弱的控制

   阳生植物：如小麦，玉米，大豆等。阳光充裕

   阴生植物：如胡椒，人参，三七等。荫蔽

①光饱和点：在光照强度较低时，植物光合速率随光强增加而增加，当光照强度进一步提高到一定值时，光合速率则不再增加时的光照强度。图示为b点。

②光补偿点：同一叶子在同一时间内，光合过程中吸收的CO₂和呼吸作用放出的CO₂相等时的光照强度。图示为a点。

说明：一般C₃植物的光饱和点要小于C₄植物的光饱和点；若图示为阳生植物，如果变为阴生植物，则b点要左移。

（2）CO₂的供应

适当增加，增加CO₂的措施有三：

通风透光

增施有机肥料或使用CO₂发生器

施用NH4HCO3肥料

若全球范围CO₂浓度升高→温室效应→全球变暖→冰川融化，海平面上升，气候异常。

①CO₂饱和点：在一定CO₂浓度范围内，植物的光合速率随CO₂浓度增加而增加，但到达一定程度时再增加CO₂浓度时，光合速率不再增加时的外界CO₂浓度。图示为b点。

②CO₂补偿点：当光合作用吸收的CO₂量等于呼吸作用放出的CO₂量时外界的CO₂浓度。图示为a点。

说明：若光照适当增强，a点会左移，b点会右移；反之则相反。

（3）必需矿质元素的供应

N：光合作用过程中各种酶，NADP⁺和ATP的重要组成成分。

P：叶绿体膜及NADP⁺和ATP的重要组成成分。

K：与糖类的合成和运输有关。

Mg：叶绿素的重要组成成分。

N元素主要存在于绿色植物的叶片中，故若N肥施用过多，会造成农作物倒伏，从而影响光能利用率的提高；P主要存在于果实和种子中；K主要存在于茎杆中；Mg则是叶绿素的成分。

典型例题

1．006四川理综）将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室 CO2 浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以 CO2 吸收速率表示），测定结果如下图。下列相关叙述，正确的是

A．如果光照强度适当降低，a 点左移，b 点左移

B．如果光照强度适当降低，a 点左移，b 点右移

C．如果光照强度适当增强，a 点右移，b 点右移

D．如果光照强度适当增强，a 点左移，b 点右移

2．2005全国卷III理综）右图表示在适宜的温度、水分和CO₂条件下，两种植物光合作用强度的变化情况。下列说法错误的是

A、当光照强度增加到一定程度时，光合作用强度不再增加，即达到饱和

B、C₃植物比C₄植物光合作用强度更容易达到饱和

C、C₄植物比C₃植物光能利用率高

D、水稻是阴生植物，玉米是阳生植物

3．（2004北京理综） 在相同光照和温度条件下，空气中CO₂含量与植物光合产量（有机物积累量）的关系如图所示。理论上某种C₃植物能更有效地利用CO₂，使光合产量高于m点的选项是

    A. 若a点在a₂，b点在b₂时      B. 若a点在a₁，b点在b₁时

    C. 若a点在a₂，b点在b₁时      D. 若a点在a₁，b点在b₂时

4．2005北京理综）下列能鉴别野牛草是否为C₄植物的简便方法是

A、制作叶表皮临时装片，观察气孔大小   B、制作叶横切临时装片，观察叶脉结构

C、分离、测定叶片中各种色素的含量     D、用碘液测定叶片中淀粉的含量

5．2005江苏生物）夏季中午强烈的阳光会导致植物气孔关闭。此时．下列植物中光合作用强度最高的是

A、高粱        B、水稻        C、大豆         D、小麦  

6．2007全国Ⅰ理综）回答下列问题

玉米和小麦在适宜条件下光照一段时间后，将叶横切片用碘液染色，在显微镜下观察这两种植物的维管束鞘细胞和叶肉细胞，结果发现玉米叶片的维管束鞘细胞被染色，小麦叶片的_______被染成         ，被染色的原因是____                           ___。由此可知，玉米属于_______植物，小麦属于______植物。

当用碘液对某一植物照光后的叶横切片染色时，却发现被染色的叶片同时出现上述玉米和小麦叶片的染色结果。据这个实验现象可推知：从光合作用角度来说，该植物具有________植物的特点，其光合作用固定CO₂形成的最初化合物有_    __种，即_______       ____

【答案】叶肉细胞    蓝色    光合作用积累的淀粉与碘液反应变成蓝色    C4    

C3    C3与C4    2    三碳化合物和四碳化合物

7．2007全国Ⅱ理综）

下图表示光照强度对A、B两种C₃植物光合作用强度的影响。据图回答：

（1）A、B两种植物光合作用过程中对光能利用的差异是_________________________。

（2）在农业生产中，与B植物相比，A植物应种植在______________条件下。

【答案】（1）在低于P光照强度下B植物光能利用率比A植物高，在高于P光照强度下A植物光能利用率比B植物高。   （2）较强光照

教学后记

本节内容与生产实践和环境保护有着密切的联系，在教学中要注意多联系实际，以激发学生的学习兴趣和提高学生运用知识分析问题的能力，尤其是提高光能利用率这一部分，扩展性，综合性题目出的几率非常大。