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光合作用特點范文1
(一)教材的地位和作用:
光合作用是綠色植物同化作用的主要方面,是整個生物界最基本的有機物代謝和能量代謝.光合作用的發現歷經了科學家們二百多年的探索,滲透著科學研究的思想方法;光合作用與當今世界面臨的糧食,環境等問題關系十分密切.(二)教學目標及確定目標的依據:
任何一節課教學目標的確立首先必需要確立學生的主體地位,即在教學活動中,教師通過啟發引導,喚起學生對品德,知識,能力,審美等內在教育的需求.所以本節課的教學目標重在讓學生在設計實驗的過程中,理解科學實驗的基本思路及科學家對真理執著追求的精神;學會通過實驗驗證真理;通過光合作用過程學習激發學生更高層次的思維,懂得不同學科間的相互聯系.
1,知識目標
(1)通過光合作用的發現史探究,了解科學家的科學思維方法;
(2)理解光合作用的物質和結構基礎;
(3)理解光合作用的基本過程;
(4)掌握光合作用的意義及其原理的應用;
(5)通過驗證實驗學會色素的提取和分離方法;
2,能力目標
(1)通過設計實驗培養學生的科學研究能力;
(2)運用化學知識理解光合作用過程中物質和能量變化
(3)培養學生知識遷移能力,掌握知識的內涵和外延,培養分析綜合能力.
3,德育目標
(1)結合光合作用發現史的學習及實驗設計與分析,培養學生科學的態度及創新,合作精神,進行熱愛科學,獻身科學的科學思想教育.
(2)通過生物結構與功能統一,物質代謝和能量代謝相關聯對學生進行生物學基本觀點教育.
(3)明確光合作用意義,增強愛護植被,關心農林業發展的意識,充分體驗生命科學的價值.
(三)重,難點及確定依據:
重點:(1)光合作用過程,因為這是理解光合作用反應式和意義的基礎.
(2)光合作用的意義,因為它能幫助學生形成科學的價值觀.
難點:(1)科學研究方法的理解和運用.因為科學研究能力是一種較高的技能,對學生進行科學素養的培養是一個長期的過程.
(2)光合作用中物質變化和能量變化.因為光合作用是植物體內一系列理化反應組成的復雜過程,而學生所學的理化知識是有限的,因此高中內容只是過程梗概,這就造成部分學生學習困難.
二,教材處理:
光合作用這節課分三課時學習
學生在他們成長的過程中很少參與科學研究,不理解科學家研究問題的方法,圍繞"目的"設計實驗是一種科研能力,是培養創fg造能力的基礎,也是培養可持續發展人才的需要.所以第一課時光合作用的發現在處理上主要以引導學生進行實驗設計.時
學生在初中已經學習過光合作用,又剛剛學完葉綠體的亞顯微結構這為第二課時的學習提供了很好的基礎.所以這部分內容在處理上注重構建教學內容體系,將教學內容組合為:(1)光合作用的物質和結構基礎;(2)光合作用的全過程;(3)光合作用的意義;(4)光合作用在實踐中的應用.使知識系統化層次化.
第三課時學生自主實驗驗證光合作用色素種類和顏色.
三,教學方法:
課堂教學應該盡可能讓學生多動腦想,動手做,動眼看,動嘴說,讓學生親自去體驗知識的形成過程,培養學生自主探究,主動參與課堂問題解決的過程,在"動"中體現學生的主體地位.由此確定以下教學方法:(1)教法:第一課時的"設計實驗"采用發現式教學方法(問題假設預期實驗結果結論).第二課時采用自學討論結合的方法,直觀法.設計科學直觀的葉綠體中色素的吸收光譜圖解,幫助學生理解光合作用的物質基礎,理解葉綠體中的色素在光合作用過程中的作用;通過課件直觀展示光合作用的過程;設計光合作用的光反應與暗反應的比較表,幫助學生掌握光合作用的過程,培養學生的概括能力.第三課時采用實驗法.(2)學法:通過光合作用發現簡史,學習探究研究實驗的基本思路:"問題假設實驗結論";通過光合作用過程學習,掌握光合作用光反應與暗反應兩階段的區別與聯系;通過分析影響光合作用的因素,體會光合作用的意義及光合作用與世界面臨的糧食,能源,環境污染等重大問題的密切關系;通過提取和分離葉綠體中色素的實驗,了解葉綠體中色素的種類,色素吸收光譜等基本知識.
四,教學手段:
多媒體課件將設計實驗以圖,文兩種形式再現出來.
多媒體課件展示色素吸收光譜.
多媒體課件展示光合作用的過程.變靜態為動態,變抽象為直觀,以突出重點,強化記憶,彌補了圖解靜止不動的缺陷
五,教學程序:
教學
環節
教師活動
學生活動
教學設計思路
導言
通過上節課光合作用有關實驗的設計引導學生總結光合作用反應式
光
CO2 H2O——(CH2O)n O2
葉綠體
從氧化還原反應角度分析此反應特點,啟疑問題:氧氣是怎樣產生的CO2是是怎樣被還原的還原劑是什么光能是怎樣轉變的
學生思考
導言是一堂課的開始,應具有激發性和啟發性,激發了學生求知的欲望,明確學習內容,同時有利于導入本節內容.
內容
二,光合作用的過程
1,光合作用的物質和結構基
礎物質基礎
(1)葉綠體色素:
介紹色素種類顏色分布
課件展示色素吸收光譜
(2)酶:介紹酶的分布
結構基礎:葉綠體
2,光合作用的全過程
課件展示光合作用動態過程
課件展示 圖表:光反應,暗反應的區別和聯系
3,光合作用的意義
4,光合作用知識在實踐中的應用
(1)延長光合作用時間
(2)增加光合作用面積
學生讀書討論歸納
學生觀看
學生歸納
學生讀書
學生討論
學生總結
學生在已有知識的基礎上進行讀書自學,討論歸納可以培養自主學習能力;
通過讀書結合觀察課件,然后對光反應,暗反應進行區別與聯系使學生通過比較法的學習方式掌握鞏固知識;
學生在已有知識的基礎上完全可以進行歸納總結.
反饋
練習
多媒體展示例題
例1,書后習題
例2,在進行植物實驗的暗室內,為了盡可能降低光合作用的強度,最好安裝
A.紅光燈B.綠光燈
C.白熾燈D.藍光燈
例3,將單細胞綠藻置于250C,適宜光照和充足CO2條件下培養,經過一段時間后,突然停止光照,發現綠藻體內C3的含量突然上升,原因是-------------.
學生解答
選擇例1可以幫助學生鞏固光合作用反應過程;
選擇例2有助于掌握色素吸收光譜的應用;
選擇例3使學生更加明確光反應與暗反應的聯系.
歸納
總結
1,引導學生分析光合作用反應式中反應前后原子關系.
2,強調光合作用在自然界中的作用.
學生與教師一起歸納
把學生對光合作用的認識遷移到整個生物界.
板書
設計
二,光合作用的過程
1,光合作用的物質和結構基3,光合作用的意義
礎物質基礎4,在實踐中的應用
(1)葉綠體色素:(1)延長光合作用時間
(2)酶:介紹酶的分布(2)增加光合作用面積
結構基礎:葉綠體
2,光合作用的全過程
光合作用特點范文2
關鍵詞: 高中《生物》光合作用與生物固氮 例題解析
“光合作用與生物固氮”是人教版高中《生物》選修本的第二章,該章內容與必修本中的“光合作用”有著密切聯系,在整個選修本中占有重要地位。本人在長期的課堂教學及試卷批改中發現,較多學生由于概念混淆和對教材知識理解程度不夠,容易在下面四個知識點出錯?,F匯總如下,并以例題解析:
一、 凈光合速率與總光合速率
單位葉面積在單位時間內吸收CO 的量或釋放O 的量,稱為光合速率。注意:一般測定光合速率的方法都沒有把葉片的呼吸作用考慮在內,所以測定的結果實際上是光合作用減去呼吸作用的差值,稱為凈光合速率。如果把測定的凈光合速率加上呼吸速率,則得到真正的光合速率,即總光合速率。
例1. 將一新鮮葉片放在特殊的裝置內,給予不同強度的光照。測到氧氣釋放量如下表所示:
對該數據分析,錯誤的是()。
A. 該葉片呼吸作用吸引O 的速率為0.2ul/(ul/cm ?min)
B. 光強為2klx時,光合速度與呼吸速度相等
C. 光強為8klx時,光合作用釋放O 的速率為0.8ul/(ul/cm ?min)
D. 光強超過10kLx后,光合速率不再提高
解析:該題的關鍵在于理解表格中釋放O 的速率代表的是凈光合速率還是總光合速率。裝置內的葉片只有在光合作用大于呼吸作用時,才會釋放出O ,也就是說測定到的釋放O 的速率代表是葉片在裝置中所釋放的O ,代表的是凈光合速率。而C選項中光合作用釋放O 的速率代表的是總光合速率,因為O 就是通過光合作用所釋放的??偣夂纤俾蕬撌莾艄夂纤俾逝c呼吸速率之和,應該為0.8+0.2=1.0,因此C選項錯誤。
例2. 以測定的CO 吸收量與釋放量為指標,研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響,結果如圖所示。下列分析正確的是()。
A.光照相同時間,35℃時光合作用制造的有機物的量與30℃時相等
B. 光照相同時間,在20℃條件下植物積累的有機物的量最多
C. 溫度高于25℃時,光合作用制造的有機物的量開始減少
D. 兩曲線的交點表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機物的量相等
解析:該題的關鍵也在于理解坐標圖中的虛線(光照下CO 的吸收量)代表的是凈光合速率還是總光合速率。吸收的CO 是指植物體在利用了自身呼吸作用產生的CO 進行光合作用的前提下,再從周圍空氣中所吸收的CO 。因此虛線實際代表的是凈光合速率,實線則代表的是呼吸速率。A、C選項中所說的光合作用制造的有機物的量代表的是總光合量,B選項中所說的植物積累的有機物量代表的是凈光合速率。在35℃下凈光合速率為3.5,呼吸速率為3.0;在30℃下凈光合速率為3.0,呼吸速率為3.5。因而在1小時內,在這兩個溫度條件下光合作用制造的有機物都為6.5。正確選項為A。在25℃條件下植物積累的有機物量最多,因而B選項錯誤。在溫度為25℃時凈光合速率為3.75,呼吸速率為2.25,總光合速率為6.0,低于30℃時總光合速率,因而C選項錯誤。在兩曲線交點,虛線的值不為零,光合速率大于呼吸速率,因而D選項錯誤。
二、 光能利用率與光合作用效率
光能利用率是指單位土地面積上,農作物通過光合作用所產生的有機物中所含的能量與這塊地所接受的太陽能的比。綠色植物通過光合作用制造的有機物中所含能量與植物所吸收光能的比稱為光合作用效率。對于大田栽培來說,一塊地一年能接受多長時間的光照,能接受多少太陽能,非人力所能控制,因而一塊面積已經固定的地,要想提高光能利用率,就必須想辦法提高有機物的合成總量。方法有三:一方面是延長光合作用時間,主要是指提高復種指數,將一年一熟改為一年兩熟、一年多熟。這樣,雖然這塊地在這年內的光照時間沒有隨復種指數的提高而改變,但光合作用的時間卻延長了,使有機物合成總量增多。另一方面,可以增大光合作用的面積,主要指進行合理密植,通過控制葉面積指數,使每一熟的農作物總體積累的光合產物最多。方法三就是要提高農作物自身的光合作用效率。光合作用效率與進行光合作用所需的各種條件有關,如CO 的濃度、光照強弱、水分、溫度和土壤PH等。由此可見,提高農作物自身光合作用效率可以提高農作物對光能的利用率,而提高了農作物對光能利用卻并不一定就提高了農作物的光合作用效率。絕不能將提高光能利用率與提高光合作用效率等同起來。
例3. 合理施肥能提高光能利用率,下列敘述除哪項外都與提高光合作用效率密切相關()。
A. N使葉面積增大,增大了光合作用的面積
B. N是光合作用產物蛋白質的必需元素
C. N是NADP 和ATP的組成成分,可以提高光合能力
D. K促進光合產物的運輸
解析:B、C、D三項都暗含了要保證必需礦質元素的供應從而提高光合作用效率。A選項也提到了N元素,不可否認保證N元素的供應可以通過合成與光合作用相關的酶、葉綠素、ADP和NADP 等而提高光合作用的效率,但A選項重點強調的是增大了光合作用的面積。而增大光合作用面積只能提高農作物對光能的利用率,卻不能提高農作物自身的光合作用效率。答案應該選A。
三、 C 途徑與C 途徑
C 途徑、C 途徑是指CO 的固定途徑。在試卷批改中,發現有不少學生對這兩條途徑的反應物與產物、C 植物和C 植物的葉肉細胞和維管束鞘細胞中發生的反應容易混淆。
例4. 在C 途徑與C 途徑,CO 被固定為()。
A. C 和C B. PEP和C C. C 和PEPD. C 和PEP
解析:在每屆的高三學生當中,這道題有不少學生選C。CO與C 相結合反應形成C ,這就是C 途徑。在C 途徑中,C 是反應物,C 是產物。CO 與PEP相結合形成C ,這就是C 途徑。在C 途徑中,PEP是反應物,C 是產物。所以應該選A。
例5. 既能吸收光能、又能將CO 轉變為(CH O)的細胞是()。
A. C 植物的葉肉細胞 B. C 植物的維管束鞘細胞
C. C 植物的葉肉細胞 D. C 植物的維管束鞘細胞
解析:C 植物維管束鞘細胞沒有葉綠體,不能進行光合作用,而進行光合作用的細胞只是葉肉細胞,其葉肉細胞含結構完整的葉綠體,也能進行光合作用全過程。C 植物進行光合作用的細胞有葉肉細胞和維管束鞘細胞,但其維管束鞘細胞的葉綠體不含基粒,不能進行光合作用,只能進行暗反應的C 途徑和C 的還原,其葉肉細胞雖然含有結構完整的葉肉細胞,但不能進行光合作用全過程,只能進行光反應和暗反應的C 途徑。因此該題應該選A。
四、 生物固氮與自養型
有很多學生容易將根瘤菌等固氮生物全當做自養型生物,這是不正確的。自養型生物與異養型生物最根的區別在于自養型生物能將無機物轉變成自身所需要的有機物,異養型生物卻不能夠。而固氮是指固氮微生物將大氣中的氮還原成氨的過程,只是將一種無機物轉變成另一種無機物,它不能直接與生物的代謝類型掛鉤。在固氮微生物中,有的是自養型生物,如固氮藍藻,而更多的卻是異養型生物,如根瘤菌等具有固氮功能的細菌或部分的放線菌。
例6. 下表是關于三種生物的能源、碳源、氮源、光合色素的描述。
描述正確的生物是()。
A. 硝化細菌、固氮藍藻和根瘤菌
B. 硝化細菌、固氮藍藻
C. 固氮藍藻
D. 根瘤菌
解析:硝化細菌的能源和氮源都是NH 。根瘤菌是異養型生物,它的能源應是氧化有機物。固氮藍藻既能固氮,也能利用光能進行光合作用,因此答案為C。
以上僅例舉該章最易出錯的四個知識點,事實上,學生還比較容易在下面幾個問題出錯:NADPH有兩個什么基本特點(含活躍化學能及強還原性)?C 植物是否一定比C 植物光合能力強?在其它條件都適宜的情況下,有CO 是否就能進行光合作用?硝化細菌、反硝化細菌和根瘤菌的代謝類型是什么,它們在生態系統中充當什么成分?植物本身能不能固氮?自生與自養有什么區別?問題種種,不再一一例舉。
光合作用特點范文3
關鍵詞: 光合作用 細胞呼吸 曲線 表格
光合作用與細胞呼吸是高中生物的主干知識和歷年高考命題的熱點,特別是影響光合作用和細胞呼吸的因素及在農業生產中的應用更是高考命題的重中之重,并常綜合圖表考查學生對信息的分析和處理能力。本文結合典型例題就光合作用與細胞呼吸中曲線表格題的解題思路和方法進行分析。
一、曲線題解題策略
坐標曲線題能將大量的信息隱藏在圖像之中,較全面地考查學生獲取、處理和用運信息的能力。解題的關鍵是做到以下幾點:一是明確縱橫坐標的含義;二看曲線的特殊點(起點、頂點、轉折點、交叉點、終點)所示的含義;三看曲線的變化趨勢,如上升、平衡、轉折等。
例題:圖中甲表示A、B兩種植物光合效率隨光照強度的變化曲線,乙表示將A植物放在不同濃度CO環境條件下,A植物光合效率受光照強度影響的變化曲線,請分析回答:
(1)在較長時間連續陰雨的環境中,生長受到顯著影響的植物是 。
(2)圖甲中的“b”點表示 。
(3)在c點時,葉綠體中ADP的移動方向是 。
(4)e點與d點相比較,e點時葉肉細胞中C的含量 ;e點與f點相比較,e點時葉肉細胞C中的含量 。(填“高”“低”或“基本一致”)
解析:本題以曲線形式考查光合作用的影響因素和學生的識圖、分析推理能力。從圖甲中可以看出a點時完全沒有光照,此時光合作用強度為零,此點對應的值為呼吸速率;b點時光合作用強度與呼吸作用強度相等,該點對應的光照強度為光補償點;c點光合作用強度達到最大,即c點對應的光照強度為光飽和點。曲線a到c段,光合速率隨著光照強度的增強而增大,這時光照強度通過影響光反應限制光合速率;c點以后光合速率不在隨著光照強度的增強而增加,此時限制光合作用的因素將是CO等。
(1)A和B兩條曲線相比較,B植物適宜在弱光下生長,長時間連續陰雨A植物生長受影響。
(2)b點對應的光照強度為光補償點。
(3)考查葉綠體中ATP的合成與水解,即光反應與暗反應的場所。ADP由葉綠體基質移向類囊體膜合成ATP。
(4)分析圖乙可知,d點與e點比較,CO濃度相同,而光照強度d點低于e點,影響光反應,產生的ATP和NADPH不足,C的還原受阻,因此葉肉細胞中C的含量d點高于e點;e點與f點相比,光照強度相同,是CO濃度對光合速率的影響,f點CO的濃度低,暗反應中CO的固定受限制,而e點不受影響,因此葉肉細胞中C的含量e點較高。
二、表格題及解題策略
表格數據題以表格的形式呈現數據,通過數據的變化及關系反映生物學現象及規律之間的聯系,具有文字量小、信息量大、直觀明了的特點,有利于考查學生分析和處理信息的能力。
例題:為了探究植物體呼吸強度的變化規律,研究人員在不同的溫度和不同的氧含量下,測定了一定大小新鮮菠菜葉的CO釋放量(表中為相對值),請據表分析回答:
(1)為了能使實驗數據真實地反映呼吸強度的變化,在實驗環境條件上應特別注意的是什么?為什么? 。
(2)表中數據反映出當氧含量從0.1%上升到3.0%時,CO釋放量下降,其原因是O含量上升,抑制了 呼吸的 階段;當氧含量從20%上升到40%時,植物呼吸強度的變化是 。其原因 。
(3)就圖中數據分析,蔬菜長期貯藏的最佳環境控制條件是 。此條件下植物細胞內CO的產生場所是 。
解析:解答表格題首先要完整提取表中的信息,讀表的方法有:一看(看第一橫行和第一縱列所示的統計內容和指標),二比(縱橫比較找出數據間的關系和變化規律),三找(找出表格中的特殊數據,如最大、最小、關鍵數據或某數據處出現拐點的獨特數據等)。做到這三點,表中信息就不會有遺漏,然后挖掘表中的隱含信息,聯系相關知識點,將表中數據的進行處理和轉換。
光合作用特點范文4
關鍵詞:中考題;光合作用;科學探究
一年一度的中考又落下了帷幕,細細品味一道道中考題,讓人回味無窮。今年和去年臺州市兩道關于光合作用的試題尤令我記憶深刻,發人深省?!豆夂献饔谩肥钦憬贪娉踔锌茖W生物部分的核心內容,但它一直是教師比較頭痛的課型,因為該課型兼有實驗探究和科學史的內容,如何處理兩者的關系成為教師教學的一個難點。而這兩道中考題使我對光合作用的教學處理產生了新的啟發,直接激勵著我向著新課標的方向奮力前行,堅定著我實行課改的信念。
一、原題再現
1.(2011年)對自然的認識是一個不斷修正和完善的過程。請閱讀以下材料,回答問題:
材料一:2400多年前古希臘學者亞里士多德提出,植物生長發育所需的物質全部來自土壤。
材料二:17世紀,比利時海爾蒙特把一棵2.5千克的柳樹種在裝有90千克泥土的木桶里,只澆水。經過五年,再次稱量,柳樹質量已達80多千克,而泥土減少卻不到100克,如圖甲所示。
材料三:18世紀,英國普利斯特利通過如圖乙實驗發現,A鐘罩內的小鼠很快死亡,B鐘罩內的小鼠卻可存活較長時間。
材料四:1864年,德國薩克斯發現綠色植物在光下還能合成淀粉等物質。1897年,人們首次把綠色植物的上述生理現象稱為光合作用。
(1)如果亞里士多德的觀點成立,則海爾蒙特的實驗結果為 。
(2)普利斯特利實驗說明了 。
(3)如今,依據碘能使淀粉變 色的特點,常通過檢測淀粉來判斷植物是否進行了光合作用;為了便于觀察,需進行如圖丙的實驗,當實驗結束取出小燒杯后,可觀察到酒精和葉片的顏色分別是 。
2.(2012年)某同學在網上查到了以下資料:溴百里酚藍是一種靈敏的酸堿指示劑,在酸性環境中呈黃色,中性環境中呈綠色,堿性環境中呈藍色。他用如圖裝置探究光合作用的原料和產物。實驗步驟如下:
(1)按圖甲所示安裝好實驗裝置,打開K1,關閉K2,用手捂住瓶壁后,觀察到導管口有氣泡冒出。此操作是為了 。
(2)將生長旺盛的沉水植物若干枝放入廣口瓶中,加滿蒸餾水,滴加溴百里酚藍酸堿指示劑,再向瓶內通入二氧化碳,直到溶液變 色。
(3)按圖乙所示安裝好實驗裝置,放在 的環境中。
實驗現象:一段時間后,看到氣泡從植物表面冒出,導管①的管口處有水排出,溶液呈綠色。將帶火星的木條放在導管②的管口處,打開K2,木條復燃。
實驗結論: 。
二、基于兩道中考題的“光合作用”的教學實踐
這兩道中考題考查了光合作用的科學史及光合作用有關實驗的改進,根據這兩道中考題的啟發,教學“光合作用”時,我們計劃以體驗科學探究歷程為基點,以實驗探究光合作用的方法為主線,滲透實事求是的科學態度,培養質疑、創新及勇于科學實踐的精神,確定的教學三維目標、重點、難點如下:
[知識與能力目標]
1.能正確描述植物光合作用的原料、產物、條件,并能設計相關實驗方案進行驗證。
2.能用反應式表達光合作用的原理。
[過程與方法目標]
1.結合光合作用的科學探究歷程,進一步學習科學探究的方法,能分析問題,提出假設,設計實驗方案,處理實驗結果。
2.分析科學史上的相關典型案例,領悟當時科學家研究光合作用的科學方法,從而建構科學的光合作用的概念。
[情感態度與價值觀目標]
1.在科學史學習過程中體驗科學家探究光合作用奧秘的艱辛和實事求是的科學態度。
2.認識到光合作用的科學知識是不斷發展的,并受到當時社會背景和科學技術的限制,產生質疑的勇氣。
[教學重點]
建構光合作用概念。
[教學難點]
光合作用發現過程中,各實驗如何巧妙連接,如何過渡,如何引導學生進行實驗探究從而得出正確結論。
[教學設計]
探究一:植物生長與空氣的關系
首先教師展示帶來的水培花蝴蝶植株,問:這株植物能凈化空氣嗎?或給空氣補充嗎?(能)有辦法證明嗎?教師根據學生的設計,介紹1779年英格豪斯的實驗。此環節通過問題情境的創設和學生實驗的設計,變學生被動接受為主動參與。進一步追問蠟燭燃燒需要什么?小老鼠呼吸需要什么?(氧氣)普利斯特利的實驗結果說明了什么?蠟燭的燃燒和生物的呼吸消耗了氧氣,產生了什么氣體?二氧化碳有沒有被植物吸收?怎么證明呢?學生回答設計的方案。教師引導學生借鑒普利斯特利的對照實驗,逐步完善實驗方案。裝置改進如右圖。
點評:該裝置就來自2012年的試題。對課本的實驗進行了整合和改進,體現探究式學習方式的要求和對學生創新精神和實踐能力的培養。
光合作用特點范文5
劉建峰(廣東澄海蘇北中學 515829)
新陳代謝部分內容是高中生物學的重點內容,知識點眾多,與其他章節的聯系也較為密切。其中綠色植物的光合作用和細胞呼吸又是重中之重。復習時要注意在理解的基礎上構建合理的知識網絡;在條理清晰的基礎上縱橫睥睨,突出和強化重點內容,應用起來才能做到游刃有余。
1.構建知識網絡 可以先找重點,再連成知識鏈,最后形成知識網絡。由點及面,由淺入深,水到渠成。例如在復習光合作用部分時,我們首先可以找到其中的知識要點:光反應,暗反應,光能,化學能,無機物,有機物,葉綠素,類胡蘿卜素,片層結構薄膜,葉綠體基質等。然后橫向找聯系,建立合理的知識鎖鏈:
光反應 (葉綠素,類胡蘿卜素)(片層結構薄膜) 暗反應(葉綠體基質); 光能 活躍的化學能 穩定的化學能;
無機物 (水,二氧化碳) 有機物 (如葡萄糖等)
最后,把以上知識鎖鏈連接成知識網絡:
無機物 (水,二氧化碳) 有機物 (如葡萄糖等)
光反應 暗反應 穩定的化學能
(片層結構薄膜) (葉綠體基質)
(葉綠素,類胡蘿卜素) 光能 活躍的化學能
2.突出重點內容的理解掌握 對于重點內容,必須在理解的基礎上強化理解記憶。在理解的基礎上我們可以通過多種形式幫助記憶。例如:通過編順口溜可以牢固地理解記憶光合作用和有氧呼吸的過程特點。1)光合作用的光反應階段:光反應,在基粒;氫,ATP和氧氣。(其中還原氫和氧氣來自于水的光解,ATP的合成儲存了能量,實現了光能到活躍化學能的轉化)暗反應階段:二氧化碳有惰性,合并C5被固定;C3還原成葡萄糖(代表C(H2O)等有機產物),氫﹑ATP要幫忙。從口訣中能明顯讀出光反應的場所,產物,暗反應的基本過程,暗反應與光反應的聯系(還原氫﹑ATP)等重要信息。2)有氧呼吸的過程:4H﹑20H,加氧水生成。顯然,我們在這里是從有氧呼吸過程中H的變化入手的。4H指的是第一個階段1分子的葡萄糖脫去4個氫原子,那么同時生成的兩個分子的丙酮酸就可以很容易寫出其分子式,20 H指的是第二個階段要脫去20個氫原子,由于2個分子的丙酮酸只有8個H,所以自然而然地就聯想到另一種反應物6分子的H2O。產物是2C3H4O3和6H2O脫氫后的6C---12O=6CO2。加氧水生成指的是前兩個階段脫去的24個氫與6個氧氣分子發生氧化還原反應生成12分子的水。再比如,同樣是上面的光合作用,我們也可以利用知識點間的關系,通過畫圖幫助思考記憶:
光合作用圖解:(請補充完整)
氧氣 光能
光反應
暗反應
3.注意與其它章節知識點的聯系 例如光合作用部分可以做如下聯系:光合作用 化能合成作用 自養型 生產者;
光反應 ATP的合成; 暗反應 ATP的水解;
光合作用特點范文6
【關鍵詞】凈光合速率;蒸騰速率;午休;水分利用效率
0 引言
工業革命以來大氣層中CO2濃度不斷升高已成為不爭的事實[1-2]。而CO2濃度升高是導致全球氣候變化的的主要原因[2]。大氣中CO2濃度的變化是由全球碳循環過程中“碳庫”之間的交換量發生改變所造成。森林生態系統是陸地生態系統的主要組成部分,它具有多種功能和效益。森林生態系統中的植物通過光合作用,吸收CO2,放出O2,把大氣中的CO2轉化為有機物,以生物量的形式固定貯存下來,因此植物光合作用固碳對全球的碳平衡具有非常重要的貢獻。
然而光合作用速率受到復雜環境因子,例如光照、相對濕度、溫度、CO2濃,度等的制約[4]。光合作用速率在中午或午后出現明顯降低現象稱為光合作用“午休”,其現象廣泛存在于自然界的植物當中。然而對光合作用“午休”現象的研究主要集中在農業作物上[5-7]。而對森林樹種特別是亞熱帶樹種的研究報道鮮少。
樟樹(Cinnamomum camphora)作為一種典型的亞熱帶樹種,其廣泛的分布于中國中南地區,對當地生態、水文環境,局部小氣候有著重要的影響。同時樟樹也是優良的城市綠化樹種。本文以15年生的樟樹作為研究對象,基于攜便式光合作用儀測定,初步探討了樟樹的光合作用“午休”現象及其產生該現象的原因。
1 材料和方法
1.1 觀測場地
觀測場地位于長沙市西郊(112°53′20″E, 28°09′46″N, 海拔70m),附近丘陵上生長亞熱帶常綠闊葉林,主要包括樟樹(Cinnamomum camphora)、楓香(Liquidambar formosana)、苦櫧(Castanopsis sclerophylla)、白櫟(Quercus fabri)。該地處于亞熱帶季風濕潤氣候區,溫和濕潤,季節變化明顯。冬暖夏熱,四季分明; 春秋短促,冬夏綿長,充分體現了亞熱帶大陸性季風氣候的典型特點。由于受季風條件的影響,該地區季節溫度變化顯著。年平均氣溫17.2℃,1月最冷為4.7℃,7月最熱為29.4℃。年降水量1361.6mm,年平均雨日152d,但降水主要集中在3-5月份。
1.2 光合作用測定
觀測實驗從2013年7月8到10號在晴朗無云天氣中進行。選取冠層頂端朝南面的成熟健康葉10-12片,使用美國基因公司生產的便攜式光合作用分析儀Li-Cor-6400XT(Li-Cor Inc, USA)進行測定。
觀測項目包括凈光合速率(An)、氣孔導度(gs)、細胞間CO2濃度(Ci)、光合有效輻射(PAR)等參數,待儀器參數穩定時記錄下讀數。每次測定讀取3~5 個相對穩定的值,重復上述操作1次。在測量過程中,葉室中CO2濃度與環境CO2濃度保持一致。所有在光合作用測定都是在光合有效輻射(PAR)大于1000μmol.m-2s-1 下進行的(光合有效輻射光飽和時水平)。每次測量的時間選擇在當天8: 00-18: 00,除中午13點鐘外以2小時的間隔進行測定。
1.3 數據分析處理
文中用Excel進行統計,將每個時間段測得數據計算其均值及標準偏差,用Excel 繪圖,并進行回歸相關分析。
2 結果分析
2.1 凈光合速率和蒸騰速率日變化
凈光合速率和蒸騰速率日變化如圖1所示。凈光合速率表現出明顯的“午休”現象,凈光合速率值在8:00 左右最大(17μmol.m-2s-1),隨后光合速率逐漸降低,在14:00左右達到最低值(10.3μmol.m-2s-1),到16:00左右光合速率有緩慢的恢復增加到11.6μmol.m-2s-1,到18:00時刻光合速率值有輕微降低。然而,蒸騰速率日變化曲線呈單峰曲線,其最大值在12:00左右(5.5mmol H2Om-2s-1),從8:00到12:00,蒸騰速率逐漸增加,從12:00到14:00蒸騰速率急劇下降,隨后從14:00到18:00蒸騰速率緩慢降低。
2.2 葉片溫度和葉片VPD
葉片溫度和葉片VPD日變化有著相似性,都呈單峰曲線狀,即先增加后減小(圖2)。但是它們出現最大值的時間點不同。葉片溫度的最大值出現在16:00左右,其最大值為35.3℃。VPD出現的最大值的時間相比于溫度要提前,在14:00時刻左右,其最大值約為2.46kPa。葉片溫度的變化幅度較小,特別從10:00到16:00期間段溫度變化不大,從33.49℃變化到35.3℃,而VPD的日變化范圍較大,其值從最小1.2kPa變化到最大值2.46kPa。
2.3 氣孔導度(gs)和細胞間CO2(Ci)濃度
氣孔導度日變化曲線與凈光合速率極為相近(圖3),都表現為先減小后增加且出現最大值和最小值的時間點也一致。氣孔導度的最大值出現在8:00左右,最小值在14:00左右。 Ci日變化相比于gs不顯著,在14:00出現最低值,其變化范圍在250-290 μmol/mol之間。 由此推斷出葉片氣孔導度減小,進入細胞內CO2受阻,葉綠體內光合作用過程可利用的CO2的濃度降低是導致樟樹出現光合作用午休現象的主要原因。
2.4 水分利用效率(WUE)和內在水分利用效率(IWUE)
水分利用效率(WUE)是光合速率與蒸騰作用速率的比值(An/Tr),用于評價吸收一單位的CO2消耗水的量。內在水分利用效率(IWUE)定義為An/gs,用來評價氣孔的效率。WUE與IWUE日變化如圖4所示。WUE的變化趨勢與凈光合速率類似,最大值出現在早上8:00(4.26μmol CO2/mmol H2O),最小值出現在14:00(2.19μmol CO2/mmol H2O),之后有小幅度的回升。然而,IWUE則表現為單峰曲線,其最大值出現在WUE為最小值時間點,其最大值為52.36μmol CO2/ mol H2O, 而其它時間點IWUE觀測值大小接近,都在45μmol CO2/ mol H2O作用范圍內。
2.5 凈光合速率與葉片溫度、VPD之間的關系
對凈光合速率與葉片溫度、VPD之間進行回歸分析,其結果顯示:凈光合速率與VPD之間呈顯著的負相關性(p
3 結論與討論
夏天中午前后, 光照強烈,中午12:00點時刻的光照強度超過2000μmol.m-2s-1;溫度高,最高溫度大于35℃;VPD值高, 此刻容易出現生光合“午休”現象。關于產生光合作用“午休”的原因, 由于學者研究所選用的材料不同,研究時所處的環境不同, 因此得出的結論也差異很大。高輝遠等[6]對甘薯作物的研究發現, 在產生光合作用午休現象時刻,光合作用酶羧化效率,氣孔導度等都顯著降低,并且此刻細胞間隙CO2濃度(Ci)下降, 氣孔阻力增加, 這表明氣孔導度下降是造成甘薯光合午休現象的主要原因。李新國等[8]研究也表明,銀杏在強光脅迫下,凈光合速率的減小主要是由于氣孔導度的下降所導致,而光抑制效應不是引起光合速率降低的主要原因。然而,郭延平等[9]指出,在中午強光處理后, 溫州蜜柑葉片表現出最大熒光(Fm)、量子效率(AQY)、光化學效率(Fv/Fm)、初始熒光(Fo)、電子傳遞速率(ETR)下降, 說明中午凈光合速率值減小是發生了光抑制,而不是由于氣孔導度下降所引起。也有學者認為“光合午休”,這一現象是某些植物內在遺傳特性導致的,是植物長期適應環境變化而形成的內生節律,其證據是,在適宜天氣條件下,也出現中午光合速率下降[10]。Grassi等[11]學者對生長在地中海氣候條件下的植物Arbutus unedo L研究表明,光合午休是由氣孔的因素和非氣孔因素(包括光合作用酶Rubisco的羧化活性,電子傳遞速率)共同造成的,并定量的分析了各個因素對光合“午休”效應的貢獻量,而且表明各個因素的貢獻量隨季節不同而變化。
在本文研究中樟樹的光合“午休”現象主要是由VPD和溫度共同造成。中午前后,溫度升高,空氣相對濕度減少,葉片里外水汽飽和壓力差迅速增大(圖2),為防止水分過度消耗,維持葉片水分在一定范圍內,氣孔關閉,氣孔導度降低(圖3),凈光合速率減小。而VPD的增大,一方面降低氣孔導度,另一方面增加葉片里外飽和水汽差,因此蒸騰速率剛開始隨著VPD的增加而上升,而后隨著氣孔的關閉而降低(圖1)。VPD的增加伴隨著溫度的上升,高溫對植物凈光合速率產生抑制主要是通過降低光合化學系統PSII的效率實現[12]。
【參考文獻】
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