泸县二中+朱敏+光合作用的原理教学设计

情境引入

   当清晨的第一缕阳光照耀大地时，绿色植物们便开始了一天有机物的合成。自然界，万物生长靠太阳。阳光、CO₂和H₂O无处不在，然而，光合作用是唯一能够捕获光能、转化光能的生物学途径。光合作用是怎样进行的呢？

激发学生兴趣

原理讲述

光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将CO₂和H₂O转化为储存着能量的有机物，并且释放出O₂的过程。

实际上，光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（也称为碳反应）两个阶段。

光反应阶段  

师：为何称为光反应阶段？

生：必须有光才能进行。

师：光反应阶段的场所？为何在这里？

生：类囊体薄膜，其上有进行光反应所需的色素和酶。

师：叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面的用途。

一是将水分解为氧和H⁺，这个反应叫水的光解。氧直接以O₂的形式释放出去。H⁺与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH），NADPH作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存着部分能量供暗反应阶段利用。

二是在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP，这样，光能就转化为储存在ATP中的化学能，这些ATP将参与第二个阶段合成有机物的化学反应。

师：光反应的产物有哪些？其中有哪些将用于暗反应？

生：O₂、NADPH、ATP，其中NADPH、ATP将用于暗反应。

暗反应阶段

师：为何称为暗反应阶段？

生：有光无光都能进行。

师：暗反应阶段的场所？为何在这里？

生：叶绿体基质，有进行暗反应所必须的酶。

师：在暗反应阶段，CO₂在特定酶的作用下，与C₅（一种五碳化合物）结合，这个过程称作CO₂的固定。一分子CO₂被固定后，很快形成两个C₅。

在有关酶的催化作用下，C₃接受ATP和NADPH释放的能量，并被NADPH还原。一些接受能量并被还原的C₃经过一系列反应转化为糖类，另一些接受能量并被还原的C₃经过一系列反应又形成C₅，这些C₅又可以参与CO₂的固定。这样，暗反应就形成从C₅到C₃再到C₅的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应阶段也称为是卡尔文循环。

这就是光合作用的整个过程，你能写出该过程中的能量转化形式吗？

师：光合作用的反应式还可以这样表为

       6CO₂+12H₂O         C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂。

学生厘清光合作用的原理、光反应和暗反应的具体过程，树立物质与能量观

比较光反应和暗反应

   师：请你进行小组讨论，比较光反应和暗反应在场所、条件、物质变化和能量变化方面的不同之处，以及光反应与暗反应的联系。

   光反应阶段为暗反应阶段提供ATP和NADPH，暗反应阶段为光反应阶段提供ADP、Pi、NADP⁺，两者紧密联系为一个统一动态的整体，能量转化与物质变化相伴相随。

理解光反应和暗反应既有区别、又有联系

小结

   物质是能量的载体，能量是物质变化的动力。光合作用产生的有机物中储存着能量，这些能量不仅养活了植物本身，还养活了包括你我在内的所有异养生物。光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。因此，有人将光合作用称为是“地球上最重要的化学反应”，我认为它还应该是“地球上最美的化学反应”，你是否也通过对光合作用原理的学习感受到了生命世界的奇妙之美呢？

从“物质与能量观”的角度理解光合作用的意义