关于"光合作用"示意图的解析

关于“光合作用”示意图的解析

云南省昆明市西山区云光中学　邵美芳

　　原教材高中生物第一册第三章第二节和选修全一册第二章第一节学习了关于光合作用的知识，在高考全面复习中不再是知识的简单重复，可将光合作用相关的知识融为一体理解，并加以深化。在新课改教材中也一样，只需要在深度和广度进行调整。利用类比的方法把抽象的知识变得形象化，在教学中各知识点可巧妙地用“四”来归纳串联，本文从以下十个方面谈一谈我对光合作用的全方位理解。

　　1．形象的用“四个车轮”来理解光合作用的过程

　　在教材插图的基础上修改可得下图，很像四个协调滚动的车轮。如下图所示：

　　从图中可以看出：“四个车轮”是同时转动，若有一个停止，则四个车轮同时受影响。在日常生活中很容易观察到这一现象。用形象事物来比喻光合作用的光反应阶段和暗反应阶段，以及两个阶段的相互联系，中间的两个“车轮”分别是ATP和NADPH的形成，如果暗反应停止，这两种物质的形成也会受影响，最终停止。增强了学生的记忆和理解效果，同时培养学生事物是相互联系，发展变化的世界观。

　　2．分析“四个车轮”中的物质变化

　　“车轮一”中：少数的叶绿素a在光的激发下失去电子，变成强氧化剂，从而夺取水中的电子，使水分子氧化成氧分子和氢离子，叶绿素a由于获得电子而恢复原状，这样往复循环，形成电子流，将光能转化成电能。

　　“车轮二”中：ATP在光反应中合成，在暗反应中水解并释放出能量，供能给暗反应阶段中合成有机物。

　　“车轮三”中：NADP+在光反应中得到叶绿素a提供的电子（e）和“车轮一”中水分解产生的H+，就形成了NADPH。NADPH是很强的还原剂，在暗反应中将二氧化碳还原为糖类等有机物，自身氧化成NADP+。

　　“车轮四”中：CO2被固定后形成三碳化合物（C3），经过一系列复杂的变化，并最终形成糖类等有机物。

　　从图中分析可知如果光合作用形成1molC6H12O6，，则“车轮四”中物质的量变化，只需在原来的基础上乘以系数6即可。

　　3．“四个车轮”中的能量转化

　　“车轮一”中：光能转化为电能。

　　“车轮二、三”中：电能转化为活跃的化学能ATP、NADPH。

　　“车轮四”中：活跃的化学能ATP、NADPH转化为稳定的化学能储存在糖类等有机物中。

　　4．书写“四个车轮”中的化学反应式

　　“车轮一”中：

　　“车轮二”中：

　　“车轮三”中：

　　“车轮四”中：

　　5．“四个车轮”中的条件及联系

　　“车轮一”中：必须提供光能，H2O作为原料，与光能转化相关的色素的形成需要某些矿质元素，如Mg。

　　“车轮二、三”中：酶是必要的条件，如：N、P是ATP、NADPH、NADP+的构成元素。

　　“车轮四”中：CO2是光合作用的原料，需要多种酶的催化完成反应，同时需要“车轮二、三”中提供ATP、NADPH。

　　这样分析得知光合作用必需H2O、CO2作为原料，需要光，矿质元素，酶活性受温度的影响，，从而影响光合作用，所以需要适宜的温度等。

　　6 ．“车轮一”中的四种色素

　　参与光合作用光反应的四种光合色素，都溶于有机溶剂。叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，主要吸收红橙光和蓝紫光；少数处于特殊状态的叶绿素a能吸收、转化光能，多数的叶绿素a和全部的叶绿素b能吸收、传递光能。类胡萝卜素包括叶黄素和胡萝卜素，主要吸收蓝紫光；都能吸收、传递光能。

　　7．“四个车轮”中的应用

　　理解了影响光合作用的因素，在农业生产中要提高农作物光合作用效率，就要根据影响光合作用的因素，合理的控制某些条件。

　　应用１：根据不同植物对光的需求，适当的控制光照条件或选择适合的种植区域。在生产上应用如：合理密植、温室大棚使用玻璃或薄膜的选材（若要降低光合作用使用有色的玻璃或薄膜）

　　应用2：根据温度直接影响酶的活行，从而影响光合作用。在生产上适时播种、温室栽培适当的控制白天、晚上的温差。

　　应用3：根据二氧化碳是光合作用的原料。在生产上采取措施提高CO2浓度（如施用有机肥）。

　　应用4：必需矿质元素直接或间接影响光合作用，要合理施肥。

　　应用5：水分是光合作用的原料之一。预防干旱、合理灌溉。

　　8．四种典型的图形（影响光合速率的因素）

　　图1：光照强度

　　一定范围内光合作用的速率随光照强度提高而加快，达到一定光照强度不再增加。

　　图2：CO2浓度

　　一定范围内随CO2浓度增加光合作用速率加快，达到一定浓度光合作用速率不再增加。

　　图3：温度

　　温度直接影响酶活性、从而影响其他相关代谢而影响光合作用。

　　图4：叶龄

　　随叶龄的改变，光合作用的速率也发生变化。

9．光合作用的四点重要意义

　　物质合成：将无机物合成有机物

　　能量转化：将太阳能转化为化学能

　　环境保护：维持大气中O2和CO2含量的相对稳定

　　对生物进化具有重要意义

　　10．C4途径

　　C4 植物的光合作用，叶肉细胞中固定CO2的C4 途径增加在“车轮四”后面，这样出现了完整的C4 植物的光合作用过程示意图。C4 植物在光合作用时只有维管束鞘细胞中形成淀粉而叶肉细胞中不形成淀粉。植物能利用低浓度的CO2，，是因为PEP羧化酶的亲和力高，约是C3植物的60倍。

　　从以上十个点总结了光合作用各方面的知识，逐步培养学生认识事物之间的联系性和统一性，提高对知识的归纳、整合、以及应用的能力。