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光合作用研究范文1
關鍵詞：探究性學習；假說――演繹；思維探究；實驗探究
“假說――演繹”是現代科學研究方法中常用的一種研究方法。在生物學重大理論的發現中，如“孟德爾基因分離定律、自由組合定律”的發現，“DNA復制機制”的發現，“假說――演繹”都起到了很重要的作用。可以說，“假說――演繹”的科學方法是生物學科學探究的重要方法，是學生應該具備的基本科學素養。
“研究影響光合作用速率的環境因素”是《生物課程標準》的具體內容標準對光合作用有關內容的要求。除此之外，《生物課程標準》對光合作用還有這樣的要求――“說明光合作用以及對它的認識過程”。“說明”和“研究”都是《生物課程標準》中的知識性目標動詞?！罢f明”屬于理解水平，“研究”屬于應用水平?！渡镎n程標準》不僅要求學生理解光合作用的原理、光合作用的探究歷程，還要求學生能應用“光合作用原理”解決實踐問題。
人教版提供的這些課程資源，除了探究的具體案例可具體操作具體研究，可以搞清楚“光照強弱與光合作用速率的關系”外，其他只是為“研究影響光合作用速率的環境因素”指出了研究的方向和目標。如何“研究影響光合作用速率的環境因素”，需要教師整合課內課外資源，研究學生已有的知識經驗和認知基礎，對各種教學方法用心取舍，采取適當的教學策略，才能有效地完成教學任務。
基于以上分析，我們知道，探究性學習是一種非常有效的學習方式，“假說――演繹” 是邏輯上非常嚴謹實踐中非常有效的科學研究方法。為了進一步加深學生對“光合作用原理”的理解，有效完成“研究影響光合作用速率的環境因素”的課標任務，讓學生親歷思考和探究的過程，領悟科學的研究方法，培養學生的探究意識和創新精神，采用以下教學策略和教學過程能有效地完成“研究影響光合作用速率的環境因素”。
一、“研究影響光合作用速率的環境因素”的教學策略
教師組織引導學生思維探究“影響光合作用速率的環境因素”師生合作交流提出“環境因素影響光合作用速率的方式”的假說，并建立數學模型預期探究實驗的結果教師組織學生探究實驗確認“環境因素影響光合作用速率的方式”，確認數學模型。
二、“研究影響光合作用速率的環境因素”的教學過程
1. 教師組織引導，學生思維探究，以數學模型的形式提出有關假說
（1）組織引導學生，思維探究“影響光合作用速率的環境因素”。
學生在探究“影響光合作用速率的環境因素”之前，已經學習了“光合作用原理”?！渡镎n程標準》要求學生“說明光合作用的過程”，即理解光合作用的過程。為了進一步加深學生對“光合作用的過程”的理解，完成課標“研究影響光合作用速率的環境因素”的教學任務，教師可以組織引導學生認真觀察“光合作用的過程”，并由此讓學生提出“影響光合作用速率的環境因素”的有關假說。
教學實踐告訴我們，“高中學生的理性思維有一定的發展，但其理性思維缺乏深刻性連續性和嚴密的邏輯性”，所以教師對學生觀察“光合作用的過程”提出“影響光合作用速率的環境因素”的有關假說，必須要有效地組織引導，以促進學生深入地思考，科學地提出假說。
問題是思維的起點。層層深入的問題，不僅能激起學生的探究欲望，還能逐步引導學生深刻地發現問題、思考問題，建構知識，經歷探究的歷程，體驗步步成功的喜悅。所以，邏輯上層層深入的階梯跨度符合學生認知特點的問題串，是引導學生觀察“光合作用的過程”、提出“影響光合作用速率的環境因素”的有關假說的關鍵。教師應該在本部分的教學中，注意問題串的設計，以有效地引導學生深刻思維。
引導學生思維探究“影響光合作用速率的環境因素”的問題串，觀察“光合作用的過程”，回答以下問題：（注：以單位時間光合產物計量光合作用速率或強度）
①影響光合作用的外界因素有哪些？
②光照強度是怎樣影響光反應產物的？又是怎樣影響光合作用速率的？
③CO2濃度首先影響了光合作用的哪個反應？又是怎樣影響光合作用速率的？
④溫度是直接影響光合作用的速率的嗎？它是怎樣影響光合作用速率的？
以上問題串，不僅引導學生進一步觀察研究了光合作用的過程，加深了學生對“光合作用的過程”的理解，而且為引導組織學生提出“影響光合作用速率的環境因素”的有關假說構建相關的數學模型奠定了認知基礎。
2. 在思維探究的基礎上，引導組織學生構建數學模型，提出“影響光合作用速率的環境因素”的有關假說
以以下問題串，引導學生深刻思維，提出“影響光合作用速率的環境因素”的有關假說，建構相關的數學模型。
“建構‘環境因素影響光合作用速率的方式’的數學模型假說”問題串：
（1）隨著光照強度的增強，光合作用速率能無限增強嗎？為什么？你能“以光照強度為橫坐標，以光合作用速率為縱坐標”，畫出光照強度影響光合作用速率的坐標圖嗎？
（2）隨著外界CO2濃度的增加，光合作用速率能無限增強嗎？為什么？你能“以CO2濃度為橫坐標，以光合作用速率為縱坐標”，畫出CO2濃度影響光合作用速率的坐標圖嗎？
（3）溫度如何影響酶的活性？溫度如何影響光合作用速率？你能“以溫度為橫坐標，以光合作用速率為縱坐標”，畫出溫度影響光合作用速率的坐標圖嗎？
通過對以上問題的討論回答，以及師生之間對答案的交流評價，學生能正確地畫出“光照強度影響光合作用速率的坐標圖”“CO2濃度影響光合作用速率的坐標圖”“溫度影響光合作用速率的坐標圖”，亦即“‘提出’影響光合作用速率的環境因素”的有關假說，建構了相關數學模型”。
二、組織引導學生在假說基礎上，預期“探究光照強弱對光合作用強度的影響”實驗的結果
1. 組織引導學生學習“探究光照強弱對光合作用強度的影響”實驗
引導學生深刻學習的重要相關問題串：
（1）本實驗的目的是什么？（2）自變量是什么？本實驗是怎樣控制自變量的改變的？（3）因變量是什么？以什么為觀察指標，捕捉因變量的變化？
2. 以問題串引導組織學生預期實驗結果
相關問題串：
依據“光照強度影響光合作用速率的數學模型”假說，回答下列問題：
（1）隨著光源逐漸靠近植物，光照強度會怎樣變化？
（2）光源越近，光合作用速率應該怎樣變化？
（3）隨著光源逐漸靠近植物，單位時間浮起的葉片數量應該如何變化？
在以上問題串的引導下，學生只能預期出一個唯一的實驗結果，即“隨著光源逐漸靠近植物，單位時間浮起的葉片數量應該越來越多”。
3. 組織學生實施“探究光照強弱對光合作用強度的影響”實驗，確認“影響光合作用速率的環境因素”的有關假說的正確性、科學性
4. 組織學生課外設計實施“探究CO2濃度對光合作用強度的影響”“探究溫度對光合作用強度的影響”實驗，確認“影響光合作用速率的環境因素”的有關假說的正確性、科學性
三、教學反思
《生物課程標準》對“研究影響光合作用速率的環境因素”的要求是知識目標中的“應用”水平。要達到“應用”水平的教學，必須引發學生的深刻思維，引導學生自主地建構知識。本部分教學，以層層深入的問題串，組織引導學生思維探究、實驗探究；教學邏輯程序上“假說――演繹”。這樣的教學策略，不僅可以使學生通過深刻思維，獲得可以解決實踐問題的知識，進一步加深對光合作用原理的理解，還能培養學生的創造性思維能力和建構數學模型的能力。學生因此親歷“假說――演繹”的過程，也能受到科學研究方法的教育。
光合作用研究范文2
摘要:
通過測定并比較在8個含氮芳氧基取代酞菁鋅和2個聯苯氧基取代酞菁鋅的DMF溶液中加入三氟乙酸后其UV－Vis和熒光光譜的變化，研究其質子化行為。探討了取代基結構和位置對取代酞菁鋅的質子化難易程度的影響，測定了芳氧基取代酞菁鋅質子化前后的熒光量子產率、1O2量子產率和光降解速率常數，探討了質子化作用對標題化合物的光物理和光化學性質的影響。
關鍵詞:
酞菁鋅;質子化;光物理性質;光化學性質;芳氧基
0引言
酞菁是一類合成的具有大π共軛體系的化合物，它因擁有獨特的物理、化學、生物學特性而引起廣泛的關注，被應用于工業、材料科學、生物醫學、納米技術等各種領域［1－4］。酞菁母環上有四個橋聯的氮原子，每個氮原子上都有孤對電子，可以與酸發生質子化反應［5－6］。未質子化的酞菁金屬配合物具有D4h對稱性，氮原子的一級質子化［MPcH］+、二級質子化［MPc2H］2+和三級質子化［MPc3H］3+使其對稱性下降，從而引起Q帶的分裂和紅移;四級質子化酞菁金屬配合物(［MPc4H］4+)還原為D4h對稱性，但Q帶仍發生紅移［7－9］。酞菁Q帶紅移對于其作為光動力治療(PhotodynamicTherapy，PDT)光敏劑是有利的。圖1酞菁鋅配合物結構示意圖Fig．1Structuresofzincphthalocyanines酞菁質子化受其環取代基、中心金屬、軸向配體、溶劑及酸化試劑等影響［8，10］。α位烷氧基取代酞菁鋅較β位易于質子化，在不含配位基團的溶劑(如CHCl3、CH2Cl2或甲苯)中，微量水或酸性雜質能使一些α位烷氧基取代酞菁鋅質子化［11－14］，而β位取代酞菁未發現微量水質子化現象。Honda等［15］研究發現，質子化八－α－丁氧基取代酞菁鋅的穩定性可以通過分子內氫鍵得到鞏固，使其易于質子化。此外，他們首次報道了八－α－苯基取代酞菁及其鋅配合物質子化衍生物的晶體結構［16］，由于取代基空間位阻大，八－α－苯基取代酞菁環變形程度大，使其內環吲哚氮原子上更優先質子化，并通過N－H的質子與Br－離子的氫鍵作用增強穩定性;而相應的八－α－苯基取代酞菁鋅配合物，中心金屬鋅在軸向上與氯原子配位，酞菁環基本保持平面結構，其在常規的橋聯氮原子上質子化;此研究印證了Lang等［17］的推論，酞菁可以在橋聯氮原子或吡咯氮原子上質子化。質子化酞菁在加入堿性物質(如NaOH、吡啶等)后可以脫質子化［14，18］。酞菁質子化影響其吸收光譜、熒光光譜、熒光量子產率、三線態量子產率和單線態氧量子產率、光穩定性等［8，17－20］。本文以8個含氮芳氧基取代酞菁鋅和2個聯苯氧基取代酞菁鋅(圖1，1a～5b)為研究對象，選用三氟乙酸(TFA)作為酸化劑，研究其質子化行為。測定了標題配合物質子化前后的紫外、熒光光譜，探討了質子化作用對其光物理和光化學性質的影響，對比了α位和β位取代酞菁鋅質子化的異同點。目前，關于酞菁質子化的相關研究報道較少，β位取代酞菁質子化研究更少［8，18，21－26］。本文的研究可豐富配位化學和酞菁化學的相關知識。
1實驗部分
1．1試劑
四－α－(4－吡啶氧基)酞菁鋅(1a)［27－28］、四－β－(4－吡啶氧基)酞菁鋅(1b)［27－28］、四－α－(8－喹啉氧基)酞菁鋅(2a)［29］、四－β－(8－喹啉氧基)酞菁鋅(2b)［27－28］、四－α－(4－氨基苯氧基)酞菁鋅(3a)［29］、四－β－(4－氨基苯氧基)酞菁鋅(3b)［30］、四－α－(5－氨基萘氧基)酞菁鋅(4a)［31］、四－β－(5－氨基萘氧基)酞菁鋅(4b)［31］、四－α－(聯苯氧基)酞菁鋅(5a)［31］和四－β－(聯苯氧基)酞菁鋅(5b)［31］按文獻方法合成。酞菁鋅(ZnPc)為標準物。1，3－二苯基異苯并呋喃(DPBF)購自百靈威化學技術有限公司。所用試劑未加說明均為市售分析純試劑。
1．2質子化按比例配制
不同濃度的TFA/DMF混合溶液，將定量的取代酞菁鋅分別溶解在上述溶液中，觀察并記錄UV－Vis光譜的變化情況。當Q帶紅移后的新譜帶強度達到最大時，認為該階段質子化已完成。
1．3熒光量子產率
參考文獻［32］，配制一級質子化酞菁鋅的DMF溶液，測定UV－Vis光譜，使其在610nm處的吸光度在0．03～0．05。然后在CaryEclipse熒光儀(美國Varian公司)上測量，激發波長為610nm，發射波長范圍為620～850nm。熒光量子產率采用公式法計算，以ZnPc為標準物(ФstdF=0．32，DMF溶液)［31－33］。
1．41O2量子產率
參考文獻［34］，當天配制包含DPBF的酞菁鋅一級質子化溶液(672nm波長處A=0．2)并儲存在暗處。光源使用12V、50W的石英燈(深圳市雷士照明有限公司)，將一片帶通濾光片672nm、半峰寬為10nm(大恒集團光學薄膜中心)放置在光路徑上。將2mL的混合溶液注入到石英比色皿中，放置于濾光片的另一測，并且通飽和氧。打開光源同時記時，時間為40～60s。使用UV－Vis光譜儀記錄411nm處光譜的變化情況，循環5～6次。采用公式法計算1O2量子產率，以ZnPc為標準物(ФstdΔ=0．56，DMF溶液)［31，34］。
1．5光穩定性
參考文獻［35］，配制一級質子化酞菁鋅，使其λmax的吸光度在0．95～1．05。使用220V、100W的金屬鹵鎢燈作為光源。移取3mL的DMF酞菁鋅溶液于石英比色皿中，垂直放置在光路徑上，在光源和比色皿間加入420nm紫外截止濾光片(江蘇省海安縣匯虹光電儀器廠)。照射間隔為10min，以A～t作圖得直線，其斜率即為光降解速率常數［31］。
2結果與討論
2．1UV－Vis光譜
2．1．1取代基位置和類型對酞菁質子化難易程度的影響
高濃度的硫酸能夠破芳氧基取代酞菁鋅，故本文采用TFA作為酸化劑。表1列出4個含氮芳氧基取代酞菁鋅和2個聯苯氧基取代酞菁鋅在DMF溶液中出現質子化吸收峰(吸光度A=0．01)的TFA濃度。從表1中可以看出，β位芳氧基取代酞菁鋅(3b、4b、5b)出現新的質子化峰所需要的TFA濃度大約是α位取代(3a、4a、5a)的20倍，表明α位取代酞菁鋅比β位更易于發生質子化，這是由于芳氧基的給電子作用α位大于β位，使得酞菁環上的橋聯氮原子電子云密度升高。但是，吡啶氧基取代酞菁鋅(1a，1b)和喹啉氧基取代酞菁鋅(2a，2b)在很高的TFA濃度下才達到一級質子化階段，這可能與下述討論的取代基類型相關。圖2是β位芳氧基取代酞菁鋅配合物(1b～5b)在DMF溶劑中Q帶λmax處吸光度隨TFA濃度的變化。Q帶吸收強度大，表明未質子化酞菁分子多，相應地，其質子化程度小。從圖2可以看出，酞菁配合物1b～5b質子化的難易程度為5b＞4b≥ZnPc＞3b＞2b＞1b，即含氮芳氧基β位取代酞菁鋅(1b～4b)基本上都比ZnPc更難質子化，聯苯氧基取代酞菁鋅比ZnPc更易質子化。酞菁質子化的難易程度與取代基結構有關，取代基上的氮原子先發生質子化，引起了取代基性質的改變，含氮基團由給電子轉變為帶正電荷的吸電子，正電荷取代基使酞菁環上橋聯氮原子密度降低，不易質子化，同時，正電荷的排斥作用也使得H+難以接近酞菁環上的氮原子產生質子化。而且，1b～4b相應四種取代基堿性大小順序為吡啶(pKa5．14)＞喹啉(pKa4．85)＞苯胺(pKa4．58)＞萘胺(pKa3．92)，含氮芳氧基取代酞菁鋅的質子化難易程度與取代基上含氮基團的堿性大小順序成反比，取代基堿性越大，取代基越優先質子化，酞菁則越難質子化。
2．1．2酞菁質子化UV－Vis光譜λmax比較
表2列出了含氮芳氧基取代酞菁鋅與聯苯氧基取代酞菁鋅在TFA/DMF中一級與二級質子化的λmax(nm)及其紅移數據。幾種取代酞菁鋅未質子化前在DMF中的λmax(nm)大小順序為4≈3＞2＞1≈5＞ZnPc，且α位取代酞菁鋅大于β位，芳氧給電子基增加了酞菁環電子云密度，降低了HOMO與LUMO之間的能級差，吸收波長紅移［31］。由化合物1和5的λmax大小相近可知，吡啶氧基和聯苯氧基的給電子能力相當。對比表2數據，各取代酞菁配合物的一級質子化紅移程度大小為5＞4＞ZnPc≥3＞2＞1，結果表明，酞菁鋅質子化后，Q帶紅移順序基本與其質子化的難易程度相吻合，酞菁越容易質子化，質子化Q帶紅移程度越大。化合物5為聯苯氧基取代酞菁鋅，取代基不含氮原子，其弱的給電子作用使得酞菁環上氮原子的電子云密度相對較高，易于質子化;而堿性相對較大的吡啶氧基取代酞菁鋅1，雖然未質子化前吡啶氧基的給電子能力與聯苯氧基相當，但是取代基優先質子化后轉化為帶正電荷的強吸電子基，使得酞菁環上橋聯氮原子的電子云密度大為降低，難以進一步質子化，1a和1b采用TFA作為酸化劑，達不到二級質子化;而且，β位取代酞菁鋅較α位更難進一步質子化，3b、4b和5b一級質子化后酞菁分解。2a和2b、3a～5a，其二級質子化紅移程度比一級質子化更大，且α位取代酞菁鋅配合物的紅移程度大于ZnPc，可能是由于芳環氧基的給電子作用相對增加了酞菁環上橋聯氮原子的電子云密度，使其較ZnPc更易進行二級質子化。
2．2熒光光譜及一級質子化的熒光量子產率
酞菁化合物的熒光性質在PDT別重要［36－37］。表3和表4分別列出質子化前后取代酞菁鋅熒光發射光譜的最大發射峰λemmax和熒光量子產率ΦF。從表3可知，各取代酞菁鋅一級質子化的λemmax大小順序為5＞4≥3＞ZnPc＞2＞1，λemmax紅移變化規律與UV－Vis光譜λmax大體相同，酞菁環上橋聯氮原子的電子云密度越高，芳氧基取代酞菁鋅越易質子化，λmax紅移程度增大，λemmax紅移程度增加。標題化合物質子化后，λmax和λemmax總體紅移程度為聯苯氧基取代酞菁鋅(5)＞氨基芳氧基取代酞菁鋅(4，3)＞ZnPc＞氮雜芳氧基取代酞菁鋅(2，1)。由于1a和1b難以二級質子化，3b、4b和5b一級質子化后，酞菁分解，所以也觀察不到它們相應的二級質子化熒光光譜。對于化合物2a和2b、3a、4a和5a，α位取代酞菁鋅配合物的二級質子化λemmax紅移程度大于ZnPc，此現象與吸收光譜相似。從表4中可以看出，氮雜芳氧基取代酞菁鋅1～2及聯苯氧基取代酞菁鋅5，其熒光量子產率ΦF比ZnPc小，且α位取代比β位小，這是由于HOMO和LUMO軌道之間的E變小使得第一激發單線態(S1)到基態(S0)的無輻射躍遷變得更容易，從而使得與之競爭的發射熒光的hυ變小，熒光量子產率降低［38］;與ZnPc相似，其一級質子化的熒光量子產率比未質子化的熒光量子產率要小，即質子化后熒光量子產率降低［8］。化合物3～4是氨基芳氧基取代酞菁鋅，其未質子化ΦF比相應化合物1～2小一個數量級。主要原因是氨基通過光誘導電子轉移(PET)會淬滅酞菁鋅激發單線態，因而其ΦF很低［26，31，38－40］?；衔?～4質子化后削弱了分子中旋軌耦合作用，使ΦF有所增大，但由于酞菁分子質子化后ΦF降低，綜合兩方面因素，其ΦF基本不變，仍然很小。
2．31O2量子產率
在PDT中，光敏劑在光照下從基態(S0)被激發到第一激發單線態(S1)，第一激發單線態通過隙間竄躍到第一激發三線態(T1)，第一激發三線態可與三線態氧分子相互作用而產生單線態氧1O2(或超氧陰離子自由基O－2)［41－42］。這些高活性氧是其產生光動力細胞殺傷效應的前提，也是評價抗癌光敏劑的首要條件之一。因此，對酞菁產生單線態氧能力的研究引起了人們廣泛的興趣。表5列出了取代酞菁鋅未質子化與一級質子化的1O2量子產率(ΦΔ)。從表5中可以看出，化合物1未獲得單線態氧量子產率的數據，主要是測定中未觀察到DPBF的吸收峰，可能是由于吡啶氧基酞菁鋅的一級質子化TFA濃度過高，在強酸性環境中，DPBF發生分解。氮雜芳氧基取代酞菁鋅1～2及聯苯氧基取代酞菁鋅5，未質子化前其單線態氧量子產率ΦΔ基本比ZnPc小，且α位取代比β位大，此順序與上述熒光量子產率ΦF相反;其一級質子化的ΦΔ比未質子化要小，即質子化后ΦΔ降低，酞菁鋅發生質子化后，激發三線態的能量降低，不易將分子氧激發到單線態，使得ΦΔ降低［8，21］。氨基芳氧基取代酞菁鋅3～4，其質子化前后ΦΔ變化規律與ΦF相似，幾乎無1O2生成，ΦΔ很小。
2．4光穩定性
溶液中酞菁配合物的光穩定性是其作為光電功能材料的一個重要性質，同時也與其作為光敏劑的應用有關。酞菁化合物光穩定性與其中心金屬、取代基、溶劑及光源等因素有關［43－45］。表6列出了取代酞菁鋅的未質子化與一級質子化的光降解速率常數。從表6中可以看出，氮雜芳氧基取代酞菁鋅1～2及聯苯氧基取代酞菁鋅5，其一級質子化的分解速率k比未質子化的要小，即酞菁鋅質子化后光穩定性相對提高［8］。由酞菁類物質的光穩定性與1O2的密切關系可以推測，酞菁鋅一級質子化的k降低是由產生1O2的量少而直接導致的［46］。氨基芳氧基取代的酞菁鋅配合物3～4，其未質子化分解速率k比相應化合物1～2小一個數量級，主要原因單線態氧量子產率(ΦΔ)比1～2小?；衔?質子化后分解速率k增大，可能是質子化后ΦΔ增大，促進酞菁鋅配合物的降解。
3結論
本文探討了8個含氮芳氧基取代酞菁鋅(1a～4a，1b～4b)和2個聯苯氧基取代酞菁鋅(5a，5b)在DMF溶液中三氟乙酸作用下的質子化行為及其光物理、光化學性質的變化。取代基的給電子能力影響酞菁環橋聯氮原子的電子云密度，α位取代酞菁鋅較β位給電子能力強，容易質子化;其次，含氮基團取代基先質子化，影響了酞菁的質子化，取代基堿性越小，酞菁環橋聯氮原子電子云密度越高，越易質子化，λmax和λemmax紅移程度相應增大，其總體紅移程度為聯苯氧基取代酞菁鋅(5)＞氨基芳氧基取代酞菁鋅(4，3)＞ZnPc＞氮雜芳氧基取代酞菁鋅(2，1)，其α位取代酞菁鋅二級質子化紅移程度比一級質子化大，而且大于ZnPc。取代酞菁鋅質子化后，ΦF、ΦΔ和k減小，而氨基芳氧基取代酞菁鋅質子化前后ΦF、ΦΔ和k都很小。
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光合作用研究范文3
［關鍵詞］小組合作學習 廣播體操 實驗研究
［中圖分類號］G831 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1009-5349（2012）11－0143－01
合作學習是20世紀70年代由Slavin開發的，合作學習是指學生為了完成共同的任務，有明確的責任分工的互學習，合作學習方法都是一種具有優越性的教學方法，激發學生的學習興趣，培養學生自主探究的學習品質，或作為課堂的小結形式，檢驗學生對所學知識的理解。本文通過教學實驗去探索合作學習對于廣播體操教學效果的影響。
一、研究對象和方法
（一）研究對象
延安技術學院附屬中學初三年級4班和6班共120人。
（二）研究方法
1.文獻資料法。根據研究內容的需要，查閱了中國期刊網、中國知網、西安體育學院圖書館等數據資料，并對小組學習方法的進展相關領域的研究進行了較為深入地整理與分析。
2.實驗法。實驗的內容：全國廣播體操“青春的活力”。廣播體操“青春的活力”是2002年9月1日國家教育部頒布并在全國范圍內推廣的。它突破了原有廣播體操的固定模式，采用節奏感很強的音樂，使廣播體操蘊含了很強的藝術性和豐富的內涵。
實驗的設計：從我實習學校中隨機抽取兩個人數基本相同、健康狀況、入學文化程度、體育成績大體一致的自然班為對照班和實驗班，實驗前對兩個班的學生進行了3項身體素質測驗，男子為立定跳遠、擲實心球、1000米跑。女子為立定跳遠、擲實心球、800米。測試結果相加計算出綜合成績后，進行組間差別檢驗（表1），結果p>0.05，差異無顯著意義。
根據綜合成績，按優、中、差組成異質合作學習小組。
實驗進行：由我和另一名實習導師來進行試驗。我們學要求，統一備課，統一評分細則和制訂教學計劃。對照班和實驗班教學進度內容一樣。實驗組的教學活動采用合作學習的方法，教對照組采用常規教學的方式。
二、實驗結果與分析
實驗結果如下：
全身運動與預備節相比無論是從動作難度、動作變化、動作力度還是步伐變化上都難得多、復雜得多，傳統教學學生養成了一次兩次地進行數量和實踐的堆積，直到下課完成任務的習慣，同學之間缺乏合作，或是參與意識不強，這就防礙了教學效果和學習效果。而實驗班能夠取得如此好的成績，充分說明了合作學習的優勢，分析主要是：
1.合作學習創造出自我學習的氛圍，讓更多的學生參與到體育活動中來。小組合作學習使學生愉快的氣氛中學習，同學之間相互關心幫助、相互交流，相比教師的協助更有效果。同時，生動有趣的小組游戲取代了一些單調、枯燥、重復性的技術練習和艱苦的身體素質訓練。
2.小組合作學習可以體現出互幫互助的精神。在小組中，對同伴成果以及成功的學習方法能夠虛心吸收與借鑒，充分發揮團體凝聚力作用的學習活動，聯系自身加以對比。幫助同伴糾正和改正錯誤的動作。學生原有的各玩各的各練各的變成了相互協作、相互幫助，合作學習的關系，使學生的主體性得到磨煉。
三、結論和建議
（一）結論
1.合作學習在廣播體操教學中起到了明顯的教學效果。實驗表明在學習過程中，把學生個體主動探索作為基礎，重點強調學生集體的廣泛合作和合作互動，改變的不僅僅是課堂組織形式，而是徹底改變了解決問題的方式。
2.它為學生創造了一個自由活潑的“小組合作學習組”，每個學生在輕松、愉快的氣氛中學習，充分發揮團體動力作用。進而獲得知識經驗、智力提升、個性發展、情感積淀，并且充分利用教學中的非人力資源來開發學生的非智力因素。
（二）建議
1.在今后的研究中，應加強對分組標準的研究，教師隨機把學生分成幾個小組，會產生分組后合作不協調，競爭不平衡的情況。故此，體育教師必須事先對班級所有同學做一個細致的觀察和了解，而后根據學生的性格特點、運動能力、性別差異等因素均勻地、互補地或同類合并地分成若干合作小組。
2.實驗的時間可以更長一點，進一步觀察合作學習的優勢，并且還可以試著與其他教學方法相結合來教學，以便更好地發揮小組合作學習的作用，增強學生學習的興趣。
【參考文獻】
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光合作用研究范文4
【關鍵詞】 谷胱苷肽轉移酶； 酶抑制劑； 木黃酮
ABSTRACT Glutathione S-transferase-π (GST-π) level usually increased apparently in sufferring from certain kinds of cancers， and it played an important role in the process of drug resistant tumor cells against anti-tumor agents. Inhibition of the overexpressed enzyme activity will contribute to overcome the resistance. Therefore， GST-π has been considered as a potential drug target for the cancer treatment. By using the GST-π high throughput screening system model which was developed in our laboratory， an actinomycete strain No.550 has shown inhibitory activity to GST-π. A compound named No.550-A was isolated from the mycelium， and by solvent extraction by Sephadex LH-20 column chromatography， and HPLC purification， the compound showed moderate activity against GST-π with the IC50 of 21.4μg/ml， by physico-chemical spectral analysis， the structure of the compound was identical with genistein， of which having inhibitory activity against GST-π was firstly reported.
KEY WORDS GST; Enzyme inhibitor; Genistein
谷胱苷肽-S-轉移酶(glutathione S-transferase，簡稱GST)為細胞內存在的具有解毒作用的酶蛋白［1］，廣泛分布于動、植物內。GST作為一種具有多種生理功能的藥物代謝酶參與機體的解毒作用，可解除化學誘變劑、促癌劑等的毒性。GST催化還原型谷胱苷肽(glutathione，簡稱GSH)與親電子藥物(X)共價結合成GS-X復合物，再轉運出體外而發揮解毒作用。
谷胱苷肽轉移酶具有多個亞型［2］，其中GST-π是最重要的一種。研究表明，GST-π的酶活性在多種類型腫瘤的患者體內有異常的升高，其水平與腫瘤的耐藥性密切相關［3～5］，高活性的GST-π可使腫瘤細胞對某些化療藥物的耐藥性升高，導致化療失?。?］。探討GST在腫瘤耐藥機制中的作用并以GST-π為靶點尋找特異性的抑制劑，對提高臨床化療的敏感性、克服腫瘤的耐藥性將產生重要的意義［6］。
GST-π的酶活性在多種腫瘤患者體內有明顯增高，其水平與腫瘤的耐藥性密切相關，兩者具有明顯的功能關系。我們以GST-π為靶點，建立了一個GST抑制劑的高通量篩選模型，應用此模型對從微生物來源的4800個代謝產物進行了篩選，在篩選過程中發現由一株放線菌550產生的發酵產物對來源于人的GST-π產生明顯的抑制活性，本文報道對放線菌550所產生的活性物質的研究結果。
1 材料與方法
1.1 材料
(1)主要試劑 人源(human placenta)谷胱苷肽-S-轉移酶-π、底物1-氯-2，4-二硝基苯(1-chloro-2，4-dinitrobenzene，簡稱CDNB)和還原型谷胱苷肽(GSH)均購自Sigma公司；其余化學試劑均為分析純或色譜純試劑。
(2)主要儀器設備 Victor21420多功能測定儀(美國PE公司)，低溫離心濃縮儀(德國Christ公司)。
(3)菌株550的來源 放線菌550來源我國云南省。
1.2 方法
(1)GST-π的酶活性測定［7］ 在96孔板的樣品測定孔中分別加入2μl的待測樣品、45μl 3mmol/L CDNB底物工作液和30μl酶液；對照孔和空白孔分別以2μl DMSO和30μl測活緩沖液代替酶液，其余與樣品孔相同。30℃保溫15min，各孔加入濃度為2.5mmol/L的GSH底物工作液25μl，使反應體系中CDNB和GSH的終濃度分別為1.8和1.5mmol/L。離心2min并振搖混勻，測定各孔在340nm波長處的吸光度(A1)，30℃保溫30min后，再測定各孔在340nm波長處的吸光度(A2)。
樣品對GST酶抑制率的計算公式為：
抑制率(%)=(A2-A1)對照孔-(A2-A1)樣品孔/(A2-A1)對照孔-(A2-A1)空白孔×100%
取抑制率大于50%的樣品為陽性樣品。
(2)菌株550的培養 于500ml的三角瓶中裝入100ml種子培養基(含2.4%淀粉；0.1%葡萄糖；0.3%蛋白胨；0.3%牛肉膏；0.5%酵母粉；0.4% CaCO3，pH7.0)。接種后于28℃培養3d，按10%的接種量將一級種子接種于裝有100ml發酵培養基(含4.0%可溶性淀粉；2.0%脫脂大豆粉；0.05% FeSO4·7H2O；0.05% K2HPO4；0.03% KCl，pH6.5)的三角瓶中，于28℃振搖培養14d。
從培養d5開始從發酵培養瓶中取出5ml樣品進行經時變化考察，共培養384h(16d)，每天取樣后加入兩倍體積乙酸乙酯浸泡4h，3000r/min離心15min，取上清液濃縮至干，稀釋成一定體積，測定對GST抑制活性。
2 結果
2.1 菌株550發酵過程中產物活性的變化
菌株550發酵過程中產物活性的變化情況見Fig.1。菌株550的跟蹤培養，從d5開始每天取樣，測定發酵過程中培養液對GST的抑制率，并用HPLC檢測活性化合物的產生量，發現在d14活性化合物產生量大，且活性達到高值，之后，活性未見明顯增加，故選擇發酵液活性最強的培養時間14d為發酵周期。
2.2 菌株550發酵液的提取
550發酵液3400ml，經3000r/min離心15min，分別收集菌體與上清液，菌體用3000ml丙酮提取后，蒸去丙酮，用3000ml乙酸乙酯抽提二次，乙酸乙酯層加無水Na2SO4脫水，濃縮抽干，得到褐色物質1.09g，活性測定顯示在20mg/ml的濃度下，該提取物對GST的抑制活性為67%。
2.3 粗提物的TLC分析
以氯仿：甲醇(10：1，V/V)為展開劑對粗體物進行TLC展開，分別刮取各個條帶，用乙酸乙酯提取，濃縮干燥后測活性，結果見Tab.1。測定結果顯示，只有條帶3含有活性成分。
2.4 活性條帶3的HPLC分析及活性檢測
在上述TLC分析的確定條帶3為活性成分的基礎上，通過對條帶3的HPLC分析，進一步確定活性峰。HPLC分析條件為：流動相：溶液A：0.05%乙酸∶水，溶液B：100% CH3CN；0～2min：20%～40% B；2～20min：20%～100% B；21～35min：100%B；層析柱：6mm×150mm ODS，檢測波長：220nm。條帶3的HPLC分析圖譜見Fig.2，活性測定結果顯示保留時間為16.61min的峰為活性組分。
Fig.2
The HPLC analysis chart of band 3
2.5活性組份的柱層析制備
取1g發酵液提取樣品，加少量甲醇溶解后，上葡聚糖LH20(2.5cm×50cm)柱進行分離純化，用100% MeOH洗脫，通過TLC分析，收集合并目標組分，濃縮抽干后得紅褐色固體74mg。
2.6 活性化合物的HPLC分離純化
取活性粗品74mg，用5ml甲醇溶解后進行活性純化合物的HPLC分離純化，色譜條件為：色譜柱：Phenomenex 10μm，250mm×20cm；流動相：50%乙腈∶水∶0.05%乙酸，檢測波長220nm；得淡黃色粉末狀物質550-a 13.4mg，HPLC制備圖譜見Fig.3。
2.7 活性550-a的純度檢驗
取化合物550-a適量，用甲醇制成1mg/ml溶液，
Fig.3
The HPLC isolation chart of compound 550-aHPLC進行純度分析(色譜條件為：6mm×150mm ODS柱，流動相：50%乙腈∶水∶0.05%乙酸；檢測波長220nm；進樣量10μl；)，用歸一化法計算得到化合物550-a的純度大于99.5%。
2.8 化合物550-a的結構解析：
化合物550-a為淡黃色粉末，紫外圖譜顯示有兩個吸收峰［UVλmax(MeOH)：195，259］。根據550-a的LC-MS(ES+)(M+1)(m/z)給出的271.4的分子離子峰，確定其分子量為270。
550-a的13C-NMR和1H-NMR見Tab.2，其中2位氫1H-NMR δ(1H，s，8.315～8.308)為異黃酮類化合物的典型特征，同時，550-a具有三個特征明顯的連羥基的質子峰，因此，初步斷定其為含三羥基的異黃酮類化合物，并根據羥基所在位置判斷為木黃酮(genistein)，550-a與大豆木黃酮1H-NMR和13C-NMR數據比較見Tab.2，兩者數據具有很好的一致性。同時，550-a的紅外光譜、質譜數據、理化性質等與大豆木黃酮的相一致的分析結果，進一步支持了其化學結構為木黃酮的結論，因此，最終確定分離得到的化合物550-a為木黃酮(genistein)［8］，其化學結構見Fig.4。
2.9 化合物550-a對GST的酶抑制活性測定
化合物550-a對GST酶呈現出劑量依賴的抑制作用，其IC50值為21.4μg/ml，呈現出中等程度的抑制活性。
3 討論
木黃酮主要從大豆中提取，但由于在大豆中含量較低，不易得到，因此在國際市場上價格較昂貴。木黃酮對多種癌癥具有良好的抗癌活性，有可能被用做新一代的抗癌藥物進行開發，我們經MTT法檢測也表明其對不同的癌細胞株具有優于常用抗癌藥物順鉑和喜樹堿的活性。在篩選GST抑制劑的過程中，我們首次發現了木黃酮對GST-π的中等程度的抑制活性，具有一定的開發成為抗癌藥物增敏劑的應用潛力。
放線菌550從發酵液HPLC圖譜分析得知，其木黃酮含量較高，雜質少，便于提取，具有實現產業化生產的巨大潛力。
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光合作用研究范文5
【關鍵詞】高中生物 植物光合作用 環境
在高中生物教學中，有關光合作用的內容是歷年高考命題的熱點，也是重點和難點，試題側重考查考生對光合作用過程圖解的理解和分析，包括光反應和暗反應的場所、條件、物質變化、能量變化、相互關系以及在某種環境因素突然發生變化的情況下，細胞中[H]、ATP、C3和C5的含量變化情況等。影響光合作用的環境因素是高考必考的內容，考查形式多樣，選擇題的考查側重于實驗結果的分析，而非選擇題的考查往往結合實驗設計來進行。以下是影響光合作用的相關因素：
一、單因子變量對光合作用的影響
（一）光照――光合作用的動力
1.光照時間：光照時間越長，產生的有機物越多。2.光質：由于色素吸收可見光中的紅光和藍紫光最多，吸收的綠光最少，故不同波長的光對光合作用的影響不同，建溫室時，選用無色透明的玻璃或塑料薄膜做頂棚，能提高光能利用率。3.光照面積：在一定范圍內，隨著葉面積的增大，光合作用強度不斷增大。達到一定值后，隨著葉面積的增大，光合作用強度不再增加，原因是葉片之間相互遮擋，光照不足。所以適當間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免徒長。4.光照強度：在一定范圍內，隨著光照強度的增加植物的光合作用強度越強，同化CO2的速度也相應增加，但當光照強度達到一定值時，光合作用的強度不再隨著光照強度的增加而增強。植物在進行光合作用的同時也在進行呼吸作用，當植物在某一光照強度條件下，進行光合作用所吸收的CO2與該溫度條件下植物進行呼吸作用所釋放的CO2量達到平衡時，這一光照強度就稱為光補償點，這時光合作用強度主要是受光反應產物的限制。當光照強度達到一定值以后，植物的光合作用強度不再增加或增加很少時，這一光照強度就稱為植物光合作用的光飽和點，此時的光合作用強度是受暗反應系統中酶的活性和CO2濃度的限制。光補償點因植物種類的不同而不同，主要與該植物的呼吸作用強度有關，與溫度也有一定的關系。一般陽生植物的光補償點比陰生植物的高。光飽和點也是陽生植物高于陰生植物。在栽培農作物時，陽生植物必須種植在陽光充足的條件下才能提高光合作用效率，增加產量；而陰生植物應當種植在陰暗潮濕的條件下，才有利于生長發育，光照強度越大，蒸騰作用越旺盛，植物體內因失水而不利于其生長發育，如人參、三七、胡椒等的栽培，就必須栽培于陰暗潮濕的環境中，才能獲得較高的產量。
（二）溫度
植物所有的生活過程都受溫度的影響，在一定范圍內，提高溫度可以提高酶的活性，加快反應速率。光合作用也不例外，在適宜的光照強度下，適當提高溫度會促進光合作用的進行，但提高溫度也會促進呼吸作用。冬天，溫室栽培可適當提高溫度；夏天，溫室栽培可適當降低溫度。白天調到光合作用的最適溫度，以提高光合作用效率；晚上適當降低溫室溫度，以降低細胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。
（三）CO2濃度
CO2是植物進行光合作用的原料，只有當環境中的CO2達到一定濃度時，植物才能進行光合作用。植物能夠進行光合作用的最低CO2濃度稱為CO2補償點，即在此CO2濃度條件下，植物通過光合作用吸收的CO2與植物呼吸作用釋放的CO2相等。環境中的CO2低于這一濃度，植物的光合作用就會低于呼吸作用，消耗大于積累，長期如此植物就會死亡。一般來說，在一定范圍內，植物光合作用的強度隨CO2濃度的增加而增加，但達到一定濃度后，光合作用強度就不再增加或增加很少，這時的CO2濃度稱為CO2的飽和點。如CO2濃度繼續升高，光合作用不但不會增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒而影響植物正常的生長發育。所以大田作物要“正其行，通其風”多施有機肥；溫室內可適當補充CO2，即適當提高CO2濃度可提高農作物產量。
（四）必需礦質元素
綠色植物進行光合作用時，需要多種必需的礦質元素。如氮是催化光合作用過程中各種酶以及NADP+和ATP的重要組成成分，磷也是NADP+和ATP的重要組成成分?？茖W家發現，用磷脂酶將離體葉綠體膜結構上的磷脂水解后，在原料和條件都具備的情況下，這些葉綠體的光合作用過程明顯受到阻礙，可見磷在維持葉綠體膜的結構和功能上起著重要的作用。又如綠色植物通過光合作用合成糖類，以及將糖類運輸到塊根、塊莖和種子等器官中，都需要鉀。再如鎂是葉綠體的重要組成成分，沒有鎂就不能合成葉綠素，等等。在農業生產上，根據植物的需肥規律，適時適量地增施肥料，有利于提高農作物的光能利用率。
二、多因子變量對光合作用的影響
溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合作用酶的活性，提高光合作用速率，也可同時充入適量的CO2，進一步提高光合速率，當溫度適宜時，要適當提高光照強度和CO2濃度以提高光合速率。總之，可根據具體情況，通過提高光照強度、調節溫度或增加CO2濃度等來充分提高光合速率，以達到增產的目的。
各種環境因子對植物光合作用的影響不是單獨的發揮作用，而是綜合作用。但各種因子的作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子為關鍵因子，因此在分析相關問題時，應抓住關鍵因子。
參考文獻：
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光合作用研究范文6
【關鍵詞】光合作用 光補償點 光飽和點 二氧化碳 光照強度
引言
在高中生物的學習過程中光合作用無疑是一大教學重點，特別是針對光合作用隨著光照強度、二氧化碳等因素的不斷變化而引起的一系列變化更是高考中經常出現的經典例題。為了夯實學生光合作用知識的基礎，使學生的生物學科在高考中取得理想的成績，本文主要對光合作用中對光補償點與光飽和點具有重要影響的兩大因素進行了知識的全面整合，使學生可以準確、清晰地掌握有關于光合作用的知識點。
一、 光飽和與光補償點的含義
1.光補償點光，是植物在光合作用中在一定的光照范圍下，所吸收的二氧化碳剛好與植物呼吸作用所產生的二氧化碳含量相等。因此植物長時間處于光補償點的環境中，其有機物的合成與消耗一直處于一種動態平衡的狀態，不利于植物的物質積累。
2.光飽和點在一定的光照強度的范圍內，植物的光合作用會隨著光照強度的增加而不斷地提高，但是當光照強度上升到一定的數值時，光合作用速率將趨近于平衡，不再隨著光照強度的增加而增加。不同的是，植物的光飽和點的位置并不相同，一般來說陽生植物的光飽和點高于陰生植物。
二、光照強度對于光飽和點與光補償點的影響
光合速率是我們用來表示光合作用中植物光合速度快慢的一個量，一般來說主要表示的是單位葉面積在單位時間內所吸收的二氧化碳量。生物考試一直將影響光合作用的因素作為一個重要的考點，其中最為常見的就是對于光照強度的考查，因此為了幫助學生們更好地掌握這一知識點，本文首先對光照強度對光飽和點以及光補償點的影響進行了知識的整合。通過一系列的生物實驗探究最終將光照強度與光合速率的關系如圖所示。
三、二氧化碳含量對于光飽和點與光補償點的影響
CO2濃度是影響植物光合作用的重要因素之一，由于其直接參與到光合作用中的暗反應中，因此一般在考查影響光合作用的重要因素時都會與其主要作用以及所引起的植物內部物質的變化進行綜合性的考查，因此一直是我們高中生物知識總結中的一大重點知識。CO2濃度對植物的光合作用以及其光照強度之間的變化可以用如下的曲線圖進行表示，但值得注意的是下圖的繪制旨在設定CO2濃度并沒有影響到呼吸作用的大前提下所統計繪制的。
CO2濃度與光合作用速率的關系曲線圖如右圖所示，根據圖中的曲線我們可以看出，在一定的范圍內，植物的光合作用強度會隨著CO2濃度的升高而升高，因此二氧化碳濃度對植物的光合作用起到促進的作用。而如果在一定范圍內提高植物所處環境的CO2濃度，光合作用速率與光照強度關系曲線圖，圖中各點位置應如下圖虛線所示：
a點：不移動。因為CO2濃度的適當提升，不會抑制呼吸作用。b點：向左移。因為CO2濃度的適當增大，光合速率增大，呼吸速率不變。c點：右上方移動。c點光飽和點，其限制因子為CO2濃度或溫度，適當提高CO2濃度，可促進植物利用更高的光強進行生命活動。
四、教學反思
通過對光合作用中光照強度以及二氧化碳含量對光飽和點以及光補償點的影響所進行的知識總結，幫助同學們系統地歸納總結了有關光合作用的曲線圖以及知識點，提高了學生對于生物知識綜合運用的能力，在日常的測試以及隨堂的習題中大大提高了學生做題的準確性。
【參考文獻】
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