资源简介

基本信息
光合作用场所、总过程及意义
知识点目标 评量目标
【知识点1】光合作用的物质和能量变化 理解：学习光合作用的过程，掌握过程中的物质转化的场所、条件及反应式、以及物质转化引起的能量变化。 光合作用分2个阶段2个场所： 2个阶段：（90%） ①（45%）光反应过程中的化学反应和能量转换； ②（45%）暗反应过程中的化学反应和能量转换； 2个场所：（10%） ①光反应的场所是：类囊体薄膜； ②暗反应的场所是：叶绿体基质； 【知识点1】 理解：能够看图说出发生的反应及场所。
主线与逻辑
主线：光合作用需要光，光干什么去了，没有光行不行？
新教材变动
新教材旧教材①明确了[H]是还原型辅酶2——NADPH，本讲需要讲解氧化型辅酶‖（NADP+）形成还原型辅酶‖（NADPH）,这里中文和英文称呼都要讲解，让学生知道，不再出现“[H]”这样的写法和“还原氢”这样称呼。称呼为：还原氢，写法为：[H]②光合作用示意图更换，更直观，更好看。讲解过程都以新图为准。旧图③删除了“光合作用的探究历程”的正文内容，将部分重要探究实验放在了思考与讨论模块。由于光合反应的真实反应过程是肉眼观察不到的，教材中的实验有助于理解光合作用中某物质的来源，比如氧气中的氧元素来自于水。正文有“光合作用的探究历程”。
前置知识点
学生认知： ①学生普遍都知道植物生长需要阳光，但是并不知道光具体去干什么了？引起了叶绿体中物质的什么变化？所以本讲就是要讲解光被植物接收，促发的一些列的物质变化，从而产生了能量变化的具体过程。 ②学生普遍认为光合作用只能是有光才能进行，但其实光合作用中的暗反应过程，并不需要光，只是需要光反应过程的产物。也就是说短时内给植物挪到黑暗处，光合作用中的暗反应还在进行，直到消耗完光反应的产物，才停止所有的光合作用。 已学过知识： ①部分学生初中生物中学过植物水分的吸收与运输，知道光合作用的产物是淀粉（高中要知道主要是淀粉），知道光合作用能吸收CO2产生O2，所以本讲不用解释植物中的水哪里来的，而是要讲解植物需要的水和CO2都干什么去了，发生了哪些反应，这些反应是学生需要掌握的。 ②前面学习细胞器时，已经学过叶绿体是光合作用的场所，知道叶绿体里面有类囊体堆叠而成的基粒，有叶绿体基质等场所，所以本讲不再介绍叶绿体的结构，直接表述为叶绿体有这一结构即可。也知道叶绿体是光能转化成化学能的转换器，但是光合作用的详细过程，每一步反应在叶绿体内的什么位置，学生并不知道，本讲需要讲解清楚。 ③已经学过ATP的合成和分解，所以本讲关于ATP合成的反应“ADP+Pi——ATP ”和分解反应“ATP——ADP+Pi” 可以直接给出，不用解释。 ④本讲的上一讲是色素的提取和分离实验，已经知道叶绿体中的主要色素是叶绿素。 ⑤已经学习了呼吸作用，知道了呼吸作用并不是一步反应，而是会有很多反应过程。那么学习光合作用时，也要提前给学生做好铺垫，光合作用的反应过程也有很多步，需要一步一步来学习。
后续知识点
①后续还会学习光合作用的影响因素及作用，光合作用的原料（水、CO2）、光合作用的动力（光能）等都是影响光合作用强度的因素。了解光合作用的具体过程，影响因素，就能根据光合作用条件提高农作物的产量，利于人类的生产生活。 ②后续还会学习植物的组织培养，只有了解光合作用的具体反应过程，每一个反应需要什么原料，产生什么产物，才能在人工培养植物组织时知道添加什么物质，达到什么条件。
重难点与易错点分析
【知识点1】光合作用的物质和能量变化 光合作用过程中物质和能量的变化及相互联系是本讲的重难点，也是易错点。 首先是需要学生记忆的多：光合作用过程分为2个阶段，光反应和暗反应，共5个反应式，学生需要记住反应的场所、原料、条件和产物等。 其次是理解难： ①学生会认为吸收的CO2是用来产生O2的，但其实不是，是用来合成有机物的，O2是水产生的； ②学生不知道光能怎么转换的，是不是直接就转换成稳定的化学能？其实是要先变成ATP和NADPH中活跃的化学能，然后再发生反应才能成为稳定的化学能储存在有机物中。 ③学生一听光反应和暗反应，会以为是两个独立的反应，甚至以为就两个反应，其实不是，光反应和暗反应都是一些列的反应，并且两者之间有联系，光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料等。
教学内容
知识点 简析
【知识点1】光合作用的物质和能量变化 1.光反应 ①条件：光、色素、多种酶 ②原料：水、ADP、Pi、NADP+ ③物质变化： ④能量变化：光能转化成ATP、NADPH中活跃的化学能。 2.暗反应 ①条件：需多种酶，ATP和NADPH中的能量 ②原料：CO2、C5 ③物质变化： ATP和NADPH是用来分解提供能量，所以最终产物有：（CH2O）、ADP 、Pi和NADP+ ④能量变化：ATP、NADPH中活跃的化学能转化成糖类中稳定的化学能。 光反应和暗反应的场所 光反应场所：类囊体薄膜 暗反应场所：叶绿体基质 【引入建议】主线是什么？要分几层逻辑讲？建议用什么例子或者已知知识去讲？ 主线：光合作用需要光，光干什么去了，没有光行不行？ 分层两层去讲： 第一层：先讲光合作用过程中物质和能量的变化，分为光反应和暗反应2个阶段。把这个过程中的物质变化（原料、条件和产物）和能量变化搞定； 第二层：讲解光反应和暗反应在叶绿体中的具体反应场所，明确吸收光能的色素在哪里，暗反应的场所是哪里，通过场所再把在这个场所所发生的反应总结一遍。 参考建议： 引入可以从学生的认知起点出发，一是学生知道光合作用需要光，但是并不知道光是如何作用的？二是学生以为光合作用只能在有光的时候进行，没光就立刻停止了。 【知识点1】光合作用的物质和能量变化 小的逻辑是分哪几层？每一层讲到什么程度？有没有拓展信息？ 根据是否需要光，分为2个阶段：需要光的光反应阶段和不需要光（有光、无光都行）的暗反应阶段，先讲光反应，再讲暗反应。 1.光反应阶段 开始讲过程前可以先铺垫反应的条件和原料。 提问1：叶绿体除了提供了吸收光能的色素，还给光反应中要发生的化学过程提供什么？ 引导学生思考，既然是化学反应，是不是就要有反应物（原料）和生成物，还要有反应条件； 反应物(原料)：水、ADP、Pi、NADP+ 这里的水、ADP、Pi是学生知道的物质，但是氧化型辅酶‖（NADP+）是新物质。需要学生记住的物质。 （注意：学生只学过酶，这里会把氧化型辅酶‖（NADP+）也当成酶，是用来催化反应的，其实不是，这是一种辅酶，所以这里需要说明辅酶和酶的区别：辅酶参与酶的催化过程,在反应中传递电子、质子或一些基团。辅酶物质本身也可有弱的催化能力,但是和酶相比就显得很小了。） 提问2：生物体内的化学反应基本上是不是都需要酶的催化？是。 总结条件：光、色素、酶 过渡：光反应的反应物和反应条件已经知道了，那生成物是什么呢？生成物又有什么用呢？ 光反应阶段物质变化 ①太阳光被叶绿体中的色素吸收； （注意：这里只需要说明叶绿体中的色素接收到太阳光，还不用明确色素具体在叶绿体的类囊体薄膜上，即光反应的场所还不出。） ②吸收的光能有两个方面的作用： 一是将叶绿体中的水分解为氧和氢离子（H+）,氧就以氧气的形式释放出去；水分解出的氢离子（H+）与氧化型辅酶‖（NADP+）结合，形成还原型辅酶‖（NADPH）。 （注意：这里要说明还原型辅酶‖（NADPH）是活泼的还原剂，同时里面也储存一部分能量，会在暗反应中用到。） 二是在有关酶的催化下，提供能量促使叶绿体中的ADP与Pi反应形成ATP； ③经过这些反应，光能就被储存在了ATP、NADPH中，因为ATP 和NADPH都比较活泼，所以它们里面的能量也是活泼的化学能。 （注意：以上反应过程是高中阶段简化后需要学生掌握的过程，实际过程较复杂，可参考阅读知识拓展1资料——细胞生物学P101-104） 衔接参考：因为ATP、NADPH中是活跃的化学能，不能长久储存，所以这活跃的化学能会很快被用到下一个阶段的反应，让它变成稳定的化学能。 2.暗反应阶段 ①提问1：顾名思义，暗反应是不是黑暗中进行的反应？ 不是，而是说这个阶段光已经不是必需条件了，没有光也正常进行。 所以暗反应的条件是：前面说了光反应的ATP和NADPH中的能量 还有化学反应需要的多种酶，以及前面说了光反应的ATP和NADPH中的能量 提问2：暗反应的反应物有哪些呢？ 从学生的认知引导，光合作用不是要吸收CO2，产生O2，O2的产生是光反应进行的，那CO2吸收就要暗反应来了。 所以暗反应的反应物之一就是CO2。 提问3：CO2从外界吸收的，进来后谁来抓住CO2？ 一种五碳化合物，一般写成“C5”，称为“碳五”，它作为CO2的接受体。 所以反应物（原料）是：CO2、C5 过渡：暗反应的反应物和反应条件已经知道了，生成物是什么呢？ 暗反应物质变化： ①C5抓住CO2，在酶的催化下，很快形成一种三碳化合物，这个过程我们称为“CO2的固定”。三碳化合物一般写成“C3”，称为“碳三”。 ②C3在有关酶的作用下，会接受ATP和NADPH活跃的能量，并被还原型辅酶‖（NADPH）还原，生成糖类和C5，这个反应称为“C3的还原”。 提问：怎么又有C5生成？ 其实这个过程是通过6次反应，6个C5固定6个CO2，生成12个C3，2个C3离开叶绿体，进入细胞质去合成糖类；10个C3会再生成C5，用于去固定CO2。 如左图，C5到C3再到C5，就构成了一个环，因为是一位叫卡尔文的科学家发现的，所以称它为“卡尔文循环”。 （注意：以上反应过程是高中阶段简化后需要学生掌握的过程，实际过程很复杂，可参考阅读知识拓展2资料——细胞生物学P104-106） ③经过暗反应，ATP、NADPH中活跃的化学能就转化成糖类中稳定的化学能。 小总结: 光反应必需有光，暗反应有没有光都行。 光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料。 建议：可以设计一个小交互，停止光照后，暗反应能不能长期进行下去？不能，因为没有光反应提供ATP和NADPH了。 过渡：光反应和暗反应的的反应条件，反应物，生成物以及能量的转换都已经学完了，并且大家都知道光合作用的场所是叶绿体，可是叶绿体再放大，有内外叶绿体膜、有类囊体堆叠成的基粒，有叶绿体基质，那光反应和暗反应的场所具体都在哪里呢？ 第二层：讲解光反应和暗反应在叶绿体中的具体反应场所，明确吸收光能的色素在哪里，暗反应的场所是哪里，通过场所再把在这个场所所发生的反应总结一遍。 3.光反应和暗反应的场所。 ①能吸收光能的色素都聚集在内囊体薄膜上。光反应就发生在类囊体薄膜上。 提问：为什么在色素在内囊体薄膜上，而不是其他地方？ 内囊体呈现圆饼状，堆叠起来组成基粒，一般至少2个堆在一起，有时候可以100多个堆在一起，这些类囊体组成的基粒基本填满整个叶绿体内部，这么多的类囊体，极大地扩展了受光面积，提高光反应效率。据计算，1g菠菜叶片中的类囊体的总面积竟然有60m2左右。色素分布在上面，就可以最大限度的吸收光能。 ②基粒与基粒之间的地方就是叶绿体基质，暗反应的场所就是叶绿体基质。 提问：为什么不继续在类囊体薄膜上反应，要去叶绿体基质反应。 其实原因很简单，因为能固定CO2的五碳化合物（C5）在叶绿体基质中，并且这时候也不需要光了，所以就在叶绿体基质中发生反应了。 总结： 光反应和暗反应的场所以及在这个场所发生的化学反应。
例题设计
题目 简析
【知识点1】 （2021·安徽·安庆市白泽湖中学高三期中）下列关于光合作用的叙述，不正确的是（　　） A．光反应需光，不需要酶，暗反应不需光，需多种酶 B．光反应在叶绿体的类囊体上进行，暗反应在叶绿体的基质中进行 C．光反应水解生成NADPH并放出O2，暗反应将CO2固定并还原成糖类 D．光反应吸收光能形成ATP，暗反应将ATP中的化学能储存在有机物中 【知识点1】 【答案】 A 【解析】A、光反应需要光，也需要酶，暗反应有光无光均可以，需多种酶，A错误； B、光反应场所是叶绿体的类囊体薄膜，暗反应场所是叶绿体的基质中，B正确； C、光反应分解水生成还原型辅酶‖（NADPH）并释放出氧气，暗反应将CO2还原成糖类并生成H2O，C正确； D、光反应过程中通过光合色素吸收光能形成ATP，暗反应将ATP中化学能储存在有机物中，D正确。 故选A。 【选题逻辑】 考查了光反应和暗反应的条件、场所、具体过程以及能量转换。每一个选项都可以单独拿出来设计一个小交互。
考情与经典例题分析
【知识点1】 【经典例题】 （2022·福建师大附中高一期末）如图是生物体内能量供应及利用的示意图，下列说法错误的是(　　) A．a过程一定伴随O2的释放，d过程不需要O2的直接参与 B．a过程产生的ATP和NADPH可用于b过程中C3的还原 C．a、c中合成ATP所需的能量来源不同 D．c过程葡萄糖中的化学能全部转移到ATP中 【答案】 D 【分析】 据图分析：图中A是光反应， B是暗反应，C是细胞呼吸，D是ATP的利用。 A过程(光反应)：(1) 水的光解2H2O 4[H]+O2， (2) ATP的形成ADP+Pi+能量→ATP； B过程(暗反应) ：(1) CO2固定CO2+C52C3， (2) C3的还原2C3(CH2O) +C5； C过程(有氧呼吸)：C6H12O6+ 6H2O+ 6O26CO2+ 12H2O+能量。 A、a是光反应，产物有氧气、ATP和[H]等， D是ATP的利用，不需要O2的直接参与，A正确； B、a是光反应；产物有氧气、ATP和[H]等 ，其中ATP和[H]可以参与B暗反应中三碳化合物的还原，B正确； C、a光反应过程产生的ATP全部被用来进行暗反应合成有机物，c是细胞呼吸只是光台作用中的有机物中的一部分，且呼吸作用过程中大 部分的能量以热能形式散失，故a过程产生的ATP远多于C过程产生的ATP， C正确； D、呼吸作用c过程葡萄糖中的化学能只有少部分转移到ATP中，大部分以热能形式散失，D错误。 故选 D。 【选题逻辑】整章内容学完，一般会综合考查呼吸作用与光合作用过程图解，需要学生看懂图解，明白每一步需要的反应物，条件、生成物以及不同反应之间的联系，需要学生具有综合分析的能力。

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