《高级植物（生理）生态学》课程考试试题 生命科学学院周晓丽学号：G2004477 一、名词解释（30分） 1.光补偿点和光饱和点 光补偿点：光合作用吸收的二氧化碳与呼吸作用放出的二氧化碳数量相等时的光强。阴生植物的光补偿点低于阳生植物，C3植物低于C4植物。 光饱和点：在一定的光强范围内，植物的光合强度随光照度的上升而增加，当光照度上升到某一数值之后，光合强度不再继续提高时的光照度值。 2.CO2饱和点和CO2补偿点 CO2饱和点：CO2浓度增加到一定程度时光合速率不再增加,此时环境中CO2的浓度称二氧化碳饱和点。 CO2补偿点：光合作用释放的氧气与呼吸作用消耗的氧气相等时外界环境中的CO2浓度，就是光合作用的CO2补偿点。 3.量子产率与羧化效率 量子产率：体系吸收每一个光子所引发的某种事件的数目。符号为ψ，Y。积分量子产率为Ф=事件数/吸收光子数。对于光化学反应，ψ=反应物消耗(或产物产生)的数量/吸收光子数量。微分量子产率为φ=(d[x]/dt)/n。式中d[x]/dt为某可测量量的变率，n为单位时间内所吸收的光子数(摩尔或爱因斯坦)。ψ可用于光物理过程或光化学反应。 羧化效率：在低CO2浓度条件下，CO2浓度是光合作用的限制因子，直线的斜率(CE)受羧化酶活性和量的限制。因而，CE被称为羧化效率。CE值大，则表示Rubisco的羧化效率较高。 4.叶面积指数：单位土地面积上植物植株绿叶面积与土地面积的比值。是反映作物群体大小的较好的动态指标。 5.植物的碳同位素区异：主要指C3、C4在植物体内的不同含量。
二、简答题（40分） 1、画图示意光合速率的光响应曲线，并标示出暗呼吸、光补偿点和光饱和 点。 光和响应曲线 2、如何理解叶绿素荧光动力学中的F V/F m和NPQ，它们在分析植物光合生 理分析有何意义？ 调制叶绿素荧光全称脉冲-振幅-调制（Pulse-Amplitude-Modulation,PAM）叶绿素荧光，我们国内一般简称调制叶绿素荧光，测量调制叶绿素荧光的仪器叫调制荧光仪，或叫PAM。 调制叶绿素荧光（PAM）是研究光合作用的强大工具，与光合放氧、气体交换并称为光合作用测量的三大技术。由于其测量快速、简单、可靠、且测量过程对样品生长基本无影响，目前已成为光合作用领域发表文献最多的技术。 调制叶绿素荧光仪的工作原理 1983年，WALZ公司首席科学家，德国乌兹堡大学教授Ulrich Schreiber 博士利用调制技术和饱和脉冲技术，设计制造了全世界第一台脉冲振幅调制（Pulse-Amplitude-Modulation，PAM）荧光仪——PAM-101/102/103。 所谓调制技术，就是说用于激发荧光的测量光具有一定的调制（开/关）频
1 荧光定义 某些化学物质从外界吸收并储存能量而进入激发态，当其从激发态回到基态时，过剩的能量以电磁辐射的形式放射出去即发光，称之为荧光。可产生荧光的分子或原子在接受能量后引起发光，供能一旦停止，荧光现象随之消失。 2 荧光分类 由化学反应引起的荧光称为化学荧光，由光激发引起的荧光称为光致荧光，课题主要研究光致荧光。按产生荧光的基本微粒不同，荧光可分为原子荧光、X 射线荧光和分子荧光，课题主要研究分子荧光。 3 光致荧光机理 某一波长的光照射在分子上，分子对此光有吸收作用，光能量被分子所吸收，分子具有的能量使分子的能级由最低的基态能级上升至较高的各个激发态的不同振动能级，称为跃迁。分子在各个激发态处于不稳定的状态，并随时在激发态的不同振动能级下降至基态，在下降过程中，分子产生发光现象，此过程为释放能量的过程，即为光致荧光的机理。光致荧光的过程按照时间顺序可分为以下几部分。 分子受激发过程 在波长为10~400nm的紫外区或390~780nm的可见光区，光具有较高的能量，当某一特征波长的光照射分子时，是的分子会吸收此特征波长的光能量，能量由光传递到分子上，此过程为分子受激发过程。分子中的电子会出现跃迁过程，在稳定的基态向不稳定的激发态跃迁。跃迁所需要的能量为跃迁前后两个能级的能量差，即为吸收光的能量。分子跃迁至不稳定的激发态中即为电子激发态分子。 在电子激发态中，存在多重态。多重态表示为2S+1。S为0或1，它表示电子在自转过程中，具有的角动量的代数和。S=0表示所有电子自旋的角动量代数和为0，即所有电子都是自旋配对的，那么2S+1=1，电子所处的激发态为单重态， 用S i 表示，由此可推出，S 即为基态的单重态，S 1 为第一跃迁能级激发态的单重 态，S 2 为第二跃迁能级激发态的单重态。S=1表示电子的自旋方向不能配对，说明电子在跃迁过程中自旋方向有变化，存在不配对的电子为2个，2S+1=3，电子 在激发态中位于第三振动能级，称为三重态，用T i 来表示，T 1 即为第一激发态中 的三重态，T 2 即为第二激发态中的三重态，以此类推。
第2课时光合作用的原理和应用 [学习目标] 1.了解光合作用的探究历程。2.掌握光合作用的过程。3.掌握光合作用原理的实践应用。4.了解化能合成作用。 [重点提醒] 1.光合作用的过程。2.光合作用原理的实践应用。 【基础梳理】 一、光合作用的概念 光合作用是指绿色植物通过____________，利用________，把________________转化成储存着能量的____________，并且释放出________的过程。 二、光合作用的过程 1．光反应阶段 (1)场所：____________的薄膜。 (2)过程：色素吸收光能，一方面将水分解为______和________，另一方面，在酶的催化下，促成ADP和______生成______。 2．暗反应阶段 (1)场所：叶绿体的________。 (2)过程：①二氧化碳和____结合形成两分子______，这个过程叫____________。 ②在酶的催化下，______接受______释放的能量并且被______还原，形成______和______。 三、光合作用的原理和应用 1．影响光合作用强度的外界因素：空气中________浓度，土壤中________多少，光照______与________，光的成分及________高低等。 2．光合作用的应用：适当提高光照强度；延长光合作用的时间；温室栽培植物时，白天适当________温度，晚上适当________温度。 四、化能合成作用 少数种类的细菌能利用体外环境中的某些________氧化时所释放出的________来制造__________，这种合成作用叫做化能合成作用，这些细菌也属于________生物。 【基础自测】 1．欲测定植物是否进行光反应，可以检测是否有 ()
第一节 叶绿素荧光参数及其意义 韩志国，吕中贤（泽泉开放实验室，上海泽泉科技有限公司，上海，200333） 叶绿素荧光技术作为光合作用的经典测量方法，已经成为藻类生理生态研究领域功能最强大、使用最 广泛的技术之一。由于常温常压下叶绿素荧光主要来源于光系统II 的叶绿素a ，而光系统II 处于整个光合 作用过程的最上游，因此包括光反应和暗反应在内的多数光合过程的变化都会反馈给光系统II ，进而引起 叶绿素a 荧光的变化，也就是说几乎所有光合作用过程的变化都可通过叶绿素荧光反映出来。与其它测量 方法相比，叶绿素荧光技术还具有不需破碎细胞、简便、快捷、可靠等特性，因此在国际上得到了广泛的 应用。 1 叶绿素荧光的来源 藻细胞内的叶绿素分子既可以直接捕获光能，也可以间接获取其它捕光色素（如类胡萝卜素）传递来 的能量。叶绿素分子得到能量后，会从基态（低能态）跃迁到激发态（高能态）。根据吸收的能量多少， 叶绿素分子可以跃迁到不同能级的激发态。若叶绿素分子吸收蓝光，则跃迁到较高激发态；若叶绿素分析 吸收红光，则跃迁到最低激发态。处于较高激发态的叶绿素分子很不稳定，会在几百飞秒（fs ，1 fs=10－15 s ）内通过振动弛豫向周围环境辐射热量，回到最低激发态（图1）。而最低激发态的叶绿素分子可以稳定 存在几纳秒（ns ，1 ns=10－9 s ）。 波长吸收荧光红 B 蓝 荧光 热耗散 最低激发态较高激发态基态吸收蓝光吸收红光能量A 图1 叶绿素吸收光能后能级变化（A ）和对应的吸收光谱（B ）（引自韩博平 et al., 2003） 处于最低激发态的叶绿素分子可以通过几种途径（图2）释放能量回到基态(韩博平 et al., 2003; Schreiber, 2004)：1）将能量在一系列叶绿素分子之间传递，最后传递给反应中心叶绿素a ，用于进行光化 学反应；2）以热的形式将能量耗散掉，即非辐射能量耗散（热耗散）；3）放出荧光。这三个途径相互竞 争、此消彼长，往往是具有最大速率的途径处于支配地位。一般而言，叶绿素荧光发生在纳秒级，而光化 学反应发射在皮秒级（ps ，1 ps=10－12 s ），因此在正常生理状态下（室温下），捕光色素吸收的能量主要用 于进行光化学反应，荧光只占约3%～5%(Krause and Weis, 1991; 林世青 et al., 1992)。 在活体细胞内，由于激发能从叶绿素b 到叶绿素a 的传递几乎达到100％的效率，因此基本检测不到 叶绿素b 荧光。在常温常压下，光系统I 的叶绿素a 发出的荧光很弱，基本可以忽略不计，对光系统I 叶 绿素a 荧光的研究要在77 K 的低温下进行。因此，当我们谈到活体叶绿素荧光时，其实指的是来自光系 统II 的叶绿素a 发出的荧光。
《光合作用的原理和应用》的教学设计 【考纲要求】 （1）光合作用的基本过程（Ⅱ） （2）影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ） 【三维目标】 知识与能力： （1）构建光合作用过程图解，掌握光合作用的基本过程； （2）通过分析光照和CO2浓度变化对光合作用过程中各物质合成量的影响，理解光合作用过程中光反应和暗反应的联系。 过程与方法： （1）通过学生构建光合作用过程图解，帮助学生理解光合作用的基本过程，并加深理解光合作用中光反应和暗反应的联系，理顺光合作用过程知识点之间的关系，培养学生观察联想、归纳综合、灵活分析和应用知识的能力。 （2）通过师生互动教学，培养学生自主分析和主动探索的技能、技巧。 情感态度价值观目标： 通过对光合作用原理的认识，紧密联系生产和生活中现象，渗透S—T—S 教育。 【教学重点】 （1）光合作用的过程及光反应、暗反应的相互关系。 （2）影响光合作用强度的环境因素。 【教学难点】 （1）光反应和暗反应的场所与条件、物质与能量转换的关系。 （2）影响光合作用强度的环境因素。 【教学过程设计】 ◆◆基础要点回扣（学生预习并完成下列提纲） 1 叶绿体结构 叶绿体呈扁平的椭球形，主要由、、、四部分组成，光和色素主要分布在，酶主要分布在。 2 光合作用过程 (1)光反应阶段： ①部位：__________ ②条件：光、色素、酶； ③过程：水的光解：2H 2 O→4__ +____(为暗反应供[H]) ATP的形成：ADP+Pi+能量→ATP(为暗反应供能) ④能量变化：_______能→_________能 (2)暗反应阶段： ①部位：________ ②条件：多种_______ ⑨过程：C0 2的________：C0 2 +_______→2______ C 3的 ________：2C 3 →________+_________([H]做还原剂，消耗________)
高中生物《光合作用的原理和应用（1）》教学设计 一、教材分析与教学设计思路 光合作用是植物体最基本的新陈代谢，是生物界物质和能量的基本来源。光合作用知识的掌握为生态系统结构和功能的学习奠定基础，当今人类社会面临的粮食、资源、环境等问题与光合作用有着密切联系,所以光合作用知识在全书教材中占有重要地位，是整个高中阶段的重点，也是高考必考的知识点。 本节教学设计意图沿着光合作用的发现历程对光合作用的光反应和暗反应这两个阶段从物质变化和能量转化的高度作深入的探讨和研究，引导学生从物质和能量转变的角度去理解光合作用的实质，掌握本节重点；同时希望通过对教材中科学家关于光合作用探究过程的经典实验的学习和分析，使学生体会经典实验所蕴含着科学探究的一般方法，初步建立科学探究的能力。 二、学情分析 对于本节内容，学生在初中已有一定的知识基础，学生的基本情况如下： ●对光合作用大体内容基本了解 ●对光合作用发现史有待于系统研究 ●对光合作用详细的过程有待深入探究 三、教学目标设计 １、知识目标： （1）学生能够描述光合作用的认识过程。 （2）描述光反应、暗反应过程的物质变化和能量转化。 ２、能力目标： （1）尝试进行实验设计，学会控制自变量、设置对照实验。 （2）在有关实验、资料分析、思考与与讨论、探究等的问题讨论中，运用语言表达的能力及分享信息的能力。 ３、情感、态度和价值观目标： 通过光合作用的探究历程，学生能体验前人设计实验的技能和思维方式，同时能认识到科学是在不断的观察、实验和探索中前进的。通过光反应和暗反应关系的分析，能树立科学的辨证观点。 四、重点难点及确立依据： 1.教学重点 （1）光合作用的发现及研究历史。 （2）光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。 2.教学难点
光合作用的原理和应用练习题 、单选题 1.下列有关生物实验的叙述中，不正确的是（） A.用健那绿染色时，在光学显微镜下可看到线粒体内膜某些部位向内腔折叠形成的嵴 B.在探究温度对酶活性的影响实验中温度是自变量 C.纸层析法分离绿叶中的色素时，滤纸条上最宽的色素带呈蓝绿色 D.在观察根尖分生组织细胞的有丝分裂、脂肪的检测两实验中使用酒精的目的不同 2.关于叶绿体色素的叙述，正确的是（） A.叶绿体中叶绿素含量比类胡萝卜素多，叶绿素合成需要Mg B.胡萝卜素主要吸收蓝紫光和红光，叶黄素主要吸收蓝紫光 C.提取实验中，使用定性滤纸过滤研磨液 D.提取后，用无水乙醇分离色素 3.用高倍显微镜观察黑藻叶片细胞，正确的结论是（） A.叶绿体在细胞内是固定不动的B叶. 绿体在细胞中均匀分布的 C. 叶绿体的存在是叶片呈绿色的原因 D.叶肉细胞含有叶绿体，不含线粒体 4.为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水乙醇提取绿叶中的色素，并进行纸层析，如图 为滤纸层析的结果（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。据此叙述正确的是（ A.强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深 B.四种色素在层析液中溶解度大小是I<Ⅱ <Ⅲ<Ⅳ C.强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成 D.操作中如果滤液细线触及层析液，会缩短得到四条色素带的时间 5.将阳光通过三棱镜后的七色光投射到水绵上，水中的好氧细菌聚集最多的一组光区是（） A.红光和黄绿光 B. 红光和橙光 C. 红光和蓝紫光 D. 黄光和蓝紫光 6.选用下列实验材料、试剂或方法，都不能得到预期实验结果的是（）① 用18O 供给小球藻证明光合 作用中卡尔文循环的途径 ②用H332PO4 验证线粒体是ATP合成的主要场所 ③用淀粉酶探究pH 对酶活性的影响 ④用醋酸洋红液对根尖染色，观察并判断细胞有丝分裂的时期 A.①②B①. ③C②. ④D③. ④ 7.某生物小组利用图1 装置在光合作用最适温度（25℃）
教师学科教案[ 20 – 20 学年度第__学期] 任教学科：_____________ 任教年级：_____________ 任教老师：_____________ xx市实验学校
“光合作用的原理和应用”的教学设计 富源县第二中学刘兴荣 1．设计思想 “光合作用的原理和应用”是人教版《生物·必修1·分子与细胞》教材第五章“细胞的能量供应和利用”第四节第二、三课时的内容。《普通高中生物课程标准》对该部分的要求是“认识人类对光合作用的探索过程，并总结。”要求教师按“理解水平”进行教学。根据新课程的理念，高中生物教学重在培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等生物科学素养，提升学生分析问题、解决问题的能力。因此，该部分内容的教学以“自主探索科学发现的过程来学习科学研究的方法”为设计思想，切实落实学生的主体性、自主性、合作性、探究性的教学，培养学生科学素养，提高学生识图、析图、信息获取、信息处理能力，训练学生科学的思维方法。 2．教学分析 2．1．教学重点和难点 2．1．1．教学重点：普利斯特利实验过程、萨克斯实验过程及原理、鲁宾和卡门实验过程及原理、对光合作用过程图解的理解。 2．1．2．教学难点：对光合作用过程图解的理解。 2．2．教材分析 本部分内容是两课时的教学内容，第一课时是光合作用研究历程。首先是普利斯特利实验，证明了光合作用可更新空气；萨克斯实验证明了光合作用的产物有淀粉；鲁宾和卡门实验证明了光合作用释放的O2来自于水。通过对这三位科学家的实验进行归纳和总结，可以得出光合作用的总反应式。第二课时是依据卡尔文实验总结出光合作用图解，通过对图解的学习和讨论可以总结出影响光合作用的外界因素，再对影响光合作用的外界因素进行讨论，可以得出提高农作物产量的措施——光合作用原理的应用。第一课时的教学重点是培养学生的科学素养和提高学生归纳总结的推理能力，第二课时的重点是提高学生识图、析图、信息获取、信息处理能力和理解能力。 2．3．学情分析 2．3．1．知识基础方面：学生通过前一段（初中）的学习，已经对光合作用有了大体的认识，如“光合作用制造氧气，制造营养”等，在上一节课已经对光合作用场所——叶绿体的结构、叶绿体中所含有的色素进行了学习，具备了对“光合作用原理和应用”的学习铺垫了基础。 2．3．2．能力与思维方面：学生的能力与思维有差异，特别是思维方面，有的逻辑思维强而有的形象思维差，有的形象思维强但逻辑思维差，等等。这样，在读图、析图时，教师应对少数学生进行个别指导。在小组讨论时，教师应加强指导、督促，让每一个同学都参与，使不同层次的学生都能在讨论中得到升华、得到发展。 2．4．教学条件分析 本部分的教学内容多是介绍科学家的经典实验，为了给学生动态、直观的感受，教师应多借助多媒体。另外，根据学生对实验的感受，巧妙设疑，使教学过程层层递进。 3．教学目标 3．1．知识 了解光合作用的研究历程；理解光合作用的过程和原理；理解影响光合作用的环境因素；应用光合作用的原理解决农业生产中的实际问题。 3．2．技能 通过对光合作用研究历程的学习，提高学生的实验能力和创新能力；通过对光合作用过
植物体叶绿素荧光测定仪的原理与使用方法 【实验目的】 ?了解目前在光合作用研究中先进的叶绿素荧光技术，了解便携式叶绿素荧光仪测定 植物光合作用叶绿素荧光参数的基本原理和仪器的使用方法。 ?老师演示和学生分组利用便携式叶绿素荧光仪(PAM2100)测定实验植物的叶绿素荧 光基本参数(Fo, Fm, Fv/Fm, Fm’, Fo’, Yield, ETR, PAR, qP, qN等)。 ?了解荧光仪的广泛应用 【实验原理】 仪器介绍和工作原理 叶绿素荧光（Chlorophyll Fluorescence）的产生 ?传统的光合作用测定是通过测量植物光合作用时CO2的消耗或干物质积累计算出 来。叶绿素荧光分析技术通过测量叶绿素荧光量准确获得光合作用量及相关的植物生长潜能数据。 ?叶绿素荧光动力学技术在测定叶片光合作用过程中光系统对光能的吸收、传递、耗 散、分配等方面具有独特的作用，与“表观性”的气体交换指标相比，叶绿素荧光参数更具有反映“内在性”特点。 ?本实验以调制式叶绿素荧光仪PAM-2100（W ALZ）为例，测定植物叶绿素荧光主 要参数。植物叶片的生长状况不同，所处位置的不同，光照不同，叶绿素荧光参数数值也会有所不同，所以不同叶片之间叶绿素荧光产量存在着一定的差异。 【实验内容与步骤】 一、仪器使用步骤讲解 1. 仪器安装连接 将光纤和主控单元和叶夹2030-8相连接。光纤的一端必须通过位于前面板的三孔光纤连接器连接到主控单元，光纤的另一端固定到叶夹2030-B上。同时，叶夹2030-B还应通过LEAF CLIP插孔连接到主控单元。 2. 开机 按“POWER ON”键打开内置电脑后，绿色指示灯开始闪烁，说明仪器工作正常。随后在主控单元的显示器中会出现PAM-2100的表示。从仪器启动到进入主控单元界面大概要40秒。 3. PAM-2100的键盘 PAM-2100主控单元上有20个按键，现分别简要介绍主要按键的功能。
第4节《能量之源一一光与光合作用》 二、光合作用的原理和应用 【教学目标】 知识方面：1、说明光合作用以及对它的认识过程。2、说出光合作用原理的应用3、尝试探究影响光合作 用强度的环境因素。 情感态度与价值观方面：通过研究科学家对光合作用原理的探究历程，认同科学是在不断的观察、实验、 探索和争论中前进的；认同科学家不仅要继承前人的研究成果，还要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度。培养学生的科学精神和科学态度。 能力方面：在有关实验、资料分析等问题讨论中，培养学生的自学能力，鉴别、选择、运用和分享信息的能力及语言表达能力 【教学重点】1、光合作用的发现及研究历史 2 、光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系 【教学难点】光合作用的光反应、暗反应过程 【教学方法】学案式教学+过程式教学+多媒体辅助教学 【课时】1课时_光合作用的探究历程 〃—■光合作用的概念 【知识框架】 光合作用的原理和应用丿光合作用的反应式 光合作用的过程：光反应和暗反应 厂影响光合作用强度的因素 L -光合作用原理的应用- L提高光合作用强度的措施 【教学过程】 上课前分好学习小组、指定好小组长。 I导入 时间：4min 教学设计：导言+情景剧 设计意图：创设学习情境，拉近与学生间的距离 讲授:
我小时候就知道咱们桓台县是全国闻名的吨粮县，最近我又听说咱们桓台县要推广种植大棚蔬 菜，这不，我刚到咱桓台二中，就碰到了菜农老王和老李，老王兴高采烈，但I 老李：王大哥，咱都 是种黄瓜的，你家黄瓜和俺家黄瓜咋差别这么大呢？ I 老王：（洋洋得意的）大兄弟，种啥也得讲科学 I 老李：（焦急的）种个大棚还讲啥科学啊？那你快说说你那科学！ | 老王：（胸有成竹的）你可听好了，要提高产量，就得提高光合作用的强度，大棚里 |的温度要适当提高，光照要适当增强，二氧化碳浓度要适当加大。 ' 老李：（满脸疑惑的，板着指头数着说）温度？光照强度？二氧化碳浓度？光合作用？ |这与产量啥关系啊！ I 老王：不知道了吧，淄博实验中学的徐老师今天正好要带着大家一起探究《光合作 I用的原理和应用》，好好听听吧！听完后你就茅塞顿了！ 老李却愁眉哭脸，这是为何呢？让老王、老李来给大家说说，有请老王和老李。 非常感谢老王和老李的精彩表演，谢谢！ 就让我们开始《二光合作用的原理和应用》的探究吧！（板书） 啥是光合作用呢？不仅老李想知道，早在300多年前，科学家们就开始了光合作用原理 的探究历程，让我们沿着科学家的足迹，一起来揭开光合作用神秘的面纱吧！（板书：（一）光合作用的探究历程） 请拿出学案，看学案的第一部分内容一一一、光合作用的探究历程，请按要求完成该内 容的学习，5分钟后，找小组汇报学习情况。 n主要内容 （一）光合作用的探究历程 时间：10min 教学设计：自学+小组合作学习+教师适当讲授 设计意图：体验光合作用探究历程艰辛和巧妙的同时，培养学生处理信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力以及交流与合作的能力；培养学生的科学态度和科学精神。 学法：自学+小组合作学习 教法：学案导学+讲授 教法：学案导学 讲授： （边讲授边板书，分别找小组同学起来回答，并及时评价）：通过问题1,我们知道了 光合作用的原料有水，通过问题2、3，我们知道了光合作用的原料还有二氧化碳，并且有氧气生成，
《光合作用的原理和应用》说课稿 一、说教材 今天我要讲的是高中生物必修1《分子与细胞》第4章第4节能量之源——光与光合作用，二光合作用的原理和应用。通过前面的学习，我们知道了细胞作为最基本的生命系统，它的结构和组分，以及它作为生命系统的与周围环境进行物质与能量的交换。光合作用是生物界乃至整个自然界最基本的物质代谢和能量代谢，是生命系统开放性的一个重要体现，所以它是本学段的一个重点也是难点内容。 上节课我们学习了捕获光能的色素和结构，为学习本节内容打下了铺垫。本节学习光合作用的原理和应用，其中光合作用的光反应和暗反应过程是本小节重点和难点，要让学生重点掌握两个过程中物质变化和能量变化以及发生的部位和条件，并从物质和能量转变的高度去认识光合作用的意义。 二、说教学目标 根据本教材的结构和内容分析，结合着高二年级学生他们的认知结构及其心理特征，我制定了以下的教学目标： 1、知识目标：说明光合作用的原理和光合作用的过程。 2、能力目标：通过对光合作用探究历程的学习，培养学生分析、推理的思维能力； 通过对光合作用过程的学习，培养学生知识整合的能力。 3、情感目标：激发学生进行科学探究的兴趣，感受科学家实事求是的科学态度、坚 忍不拔的意志品质；养成严谨的科学态度，树立创新的科学精神。 三、说教学的重、难点 本着高中新课程标准，在吃透教材基础上，我确定了以下的教学重点和难点 1、教学重点 光合作用的原理和光合作用的过程。 2、教学难点 光合作用的过程中物质变化和能量变化。 四、说教法 讨论法、探究法、分析法、讲授法等相结合。 五、说学法
在教学的各个环节中引导学生进行类比迁移，对照学习。学生在教师营造的“可探索”的环境里，积极参与，生动活泼地获取知识，掌握规律、主动发现、主动发展。 六、说教学过程 在这节课的教学过程中，我注重突出重点，条理清晰，紧凑合理。各项活动的安排也注重互动、交流，最大限度的调动学生参与课堂的积极性、主动性。 1、导入新课： 通过前面的学习我们知道了叶绿体上不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还分布着许多进行光合作用所必需的酶。那么，这些色素吸收的光能将会转移到何处？这些酶催化了哪些生化反应？今天就让我们来共同学习这些内容。 2、讲授新课： （1）光合作用的探究历程 人类对光合作用的探索历经了300多年，请同学们结合以前所学和生活的经验，谈谈自己对光合作用的认识。 下面请同学们阅读教材，同时思考、讨论以下问题。幻灯片显示问题： 普利斯特利通过实验得出了什么结论？ 为什么有人认为植物也能使空气变污浊？ 英格豪斯发现普利斯特利实验在什么条件下才能成功？他是否知道绿色植物在光下更新的是什么？为什么？ 光合作用过程中，光能到哪里去了呢？ 萨克斯实验证明了什么？ （2）光合作用的过程及实质 让学生读课本103页的光合作用图解，播放光合作用的flash，师生共同探讨光合作用的过程。 CO2+H2O ——光——→（CH2O）+O2 叶绿体 A光反应阶段：叶绿体中色素吸收的光能发挥了两方面的用途。 物质变化：H2O变成了﹝H﹞和O2 ADP和Pi变成了A TP 能量变化：光能转化成A TP中的化学能 场所：类囊体的薄膜。 光反应生成了两种非常重要的物质﹝H﹞和A TP，这两种物质被转移到叶绿体基质 中去，继续参与暗反应。
X荧光光谱仪的原理结构及应用 【摘要】X荧光分析是一种快速、无损、多元素同时测定的分析技术，已广泛应用于材料、冶金、地质、生物医学、环境监测、天体物理、文物考古、刑事侦察、工业生产等诸多领域，可为相关生产企业提供一种可行的、低成本的、及时的检测、筛选和控制有害元素含量的有效途径。本文就X荧光光谱仪的工作原理及其应用做简单阐述。 【关键词】X荧光；光谱仪；原理；应用 一、X荧光的基本原理： 当一束高能粒子与原子相互作用时，如果其能量大于或等于原子某一轨道电子的结合能，将该轨道电子逐出，对应的形成一个空穴，使原子处于激发状态。此后在很短时间内，由于激发态不稳定，外层电子向空穴跃迁使原子恢复到平衡态，以降低原子能级。当较外层的电子跃迁（符合量子力学理论）至内层空穴所释放的能量以辐射的形式放出，便产生了X荧光。X荧光的能量与入射的能量无关，它只等于原子两能级之间的能量差。由于能量差完全由该元素原子的壳层电子能级决定，故称之为该元素的特征X射线，也称荧光X射线或X荧光。 X荧光光谱法就是由X射线光管发生的一次X射线激发样品，试样可以被激发出各种波长的特征X射线荧光，需要把混合的X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析的方法。该方法是一种非破坏性的仪器分析方法，常用的有能量色散型和波长色散型两种类型。广泛应用于钢铁、铁矿石、炉渣、石灰石、萤石、耐火材料、地质等行业的多种元素的测定。下面我以波长色散型X射线光谱仪为例讲一下它的原理及构造。 二、X荧光光谱仪的原理与仪器构造： 使用X荧光光谱法的仪器叫X射线荧光光谱仪。X荧光光谱仪是一种相对测量仪器，它是通过测量一定数量已知结果的标准样品，建立相应的正确的数学模型后，才能得到准确分析结果的测量。建立正确的数学模型必须依靠一组好的标样，代表性好，有一定的跨度范围，有准确的结果。 1、激发光源—X射线管 X光管可以分成端窗和侧窗二种，但是近代X光荧光光谱仪几乎都只采用端窗一种类型，因为它能接近试样安放，有利于提高测定灵敏度。 如图：管体内为高度真空。管内有阳极，阴极，灯丝，冷却水管，X射线出射窗（铍窗）；尾部有高压电缆接头，冷却水接口和灯丝电缆；头部为X射线出射窗口。
1荧光定义 某些化学物质从外界吸收并储存能量而进入激发态，当其从激发态回到基态时，过剩的能量以电磁辐射的形式放射出去即发光，称之为荧光。可产生荧光的分子或原子在接受能量后引起发光，供能一旦停止，荧光现象随之消失。 2荧光分类 由化学反应引起的荧光称为化学荧光，由光激发引起的荧光称为光致荧光，课题主要研究光致荧光。按产生荧光的基本微粒不同，荧光可分为原子荧光、X 射线荧光和分子荧光，课题主要研究分子荧光。 3光致荧光机理 某一波长的光照射在分子上，分子对此光有吸收作用，光能量被分子所吸收，分子具有的能量使分子的能级由最低的基态能级上升至较高的各个激发态的不同振动能级，称为跃迁。分子在各个激发态处于不稳定的状态，并随时在激发态的不同振动能级下降至基态，在下降过程中，分子产生发光现象，此过程为释放能量的过程，即为光致荧光的机理。光致荧光的过程按照时间顺序可分为以下几部分。 3.1 分子受激发过程 在波长为10~400nm的紫外区或390~780nm的可见光区，光具有较高的能量，当某一特征波长的光照射分子时，是的分子会吸收此特征波长的光能量，能量由光传递到分子上，此过程为分子受激发过程。分子中的电子会出现跃迁过程，在稳定的基态向不稳定的激发态跃迁。跃迁所需要的能量为跃迁前后两个能级的能量差，即为吸收光的能量。分子跃迁至不稳定的激发态中即为电子激发态分子。 在电子激发态中，存在多重态。多重态表示为2S+1 o S为0或1,它表示电子在自转过程中，具有的角动量的代数和。S=0 表示所有电子自旋的角动量代数和为0,即所有电子都是自旋配对的，那么2S+仁1,电子所处的激发态为单重态，用S i 表示，由此可推出，S0 即为基态的单重态，S1 为第一跃迁能级激发态的单重态，S2为第二跃迁能级激发态的单重态。S=1表示电子的自旋方向不能配对，说明电子在跃迁过程中自旋方向有变化，存在不配对的电子为2个，2S+仁3,电子在激发态中位于第三振动能级，称为三重态，用T i 来表示，T1 即为第一激发 态中的三重态，T2即为第二激发态中的三重态，以此类推。 分子跃迁至各个激发态中，状态不稳定，随时会释放出能量，释放能量的类型有两种：一种是辐射跃迁，另一种是非辐射跃迁，释放能量会回到稳定的基态。
5.4 能量之源——光与光合作用 二光合作用的原理和应用 教学目标 知识目标 1.了解光合作用的探究历程 2.理解光合作用的过程和原理 3.了解光合作用原理的应用 能力目标： 通过回顾光合作用发现过程中的几个经典实验，提高学生的科学素质，培养学生设计实验、分析实验的能力。 情感态度价值观目标： 通过对光合作用实验的分析、讨论，使学生感受到科学发现的艰难，体验科学工作的方法和过程，培养学生严谨的科学态度，激发学生的创新意识，增强学生进行科学研究的兴趣和信心。 教学重点 1.光合作用的过程和原理 2.影响光合作用的外界因素 教学难点 光合作用的过程和原理 课时：2 教学过程： 【导入】今天天气很好，阳光明媚，同学们想一想这样的天气对植物有什么益处？ （利于植物进行光合作用） 问：根据上节课的学习，同学们回顾一下进行光合作用的场所是哪里？吸收光能的物质是什么？ （场所是叶绿体，吸收光能的物质是色素。） 问：光合作用的反应式怎样写？ 其实人们对光合作用的认识经历了漫长的探索历程，许多科学家进行了大量的实验才逐步认识了光合作用的原理，这节课我们继续学习光合作用的第二部分：光合作用的原理和应用。
首先我们先来重温科学家对光合作用的探究历程。 一、 光合作用的探究历程： 根据课本给出资料，完成下列空白 二、 光合作用的过程： 光反应 暗反应光能 CO 2+H 2O* （CH 2O ）+O*2 叶绿体
注： 1、糖类(CH 2O)中各元素和原料的对应关系： C CO 2 H H 2O O 2 H 2O 2、能量的转移途径： 光能 ATP 中活跃的化学能 (CH 2O)中稳定的化学能 3、碳的转移途径： CO 2 C 3 (CH 2O) 三、光合作用原理的应用： 影响光合作用的外界因素： 1）空气中的二氧化碳浓度 2）土壤中水分 3）光照的长短与强弱、光的成分 4) 温度的高低 四、化能合成作用： 能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。 2C 3 + [H] 酶 (CH 2O) + C 5 CO 2的还原： ATP
叶片荧光测量实验报告 1.实验目的 2.实验方法 利用PAM100,荧光成像系统测量叶绿素荧光 3.实验原理及一些参数的意义 荧光的变化反映光合与热耗散的变化。 光化学淬灭（Photochemical Quenching）:由于光合作用引起的荧光下降，反映了光合活性的高低。 qP=(Fm’-Fs)/Fv’=1-(Fs-Fo’)/(Fm’-Fo’) （基于“沼泽模型”） qL=(Fm’-F)/(Fm’-Fo’)·Fo’/F=qP·Fo’/F （基于“湖泊模型”） 非光化学淬灭（Non-Photochemical Quenching）:由于热耗散引起的荧光下降。 qN=(Fv-Fv’)/Fv=1-(Fm’-Fo’)/(Fm-Fo) NPQ=(Fm-Fm’)/Fm’=Fm/Fm’-1 ，不需测定Fo’，适合野外调查qN或NPQ反映了植物耗散过剩光能转化为热的能力，反映了植物的光保护能力。 Fv/Fm =(Fm-Fo)/Fm : PS II的最大量子效率，反映植物潜在最大光合能力，高等植物一般在0.8－0.84之间，当植物受到胁迫（Stress）时，Fv/Fm显著下降。 ΦPS II = Yield = (Fm’-Fs)/Fm’ = ΔF/Fm’= qP·Fv’/Fm’: 任一光照状态下PS II的实际量子产量（实际光合能力、实际光合效率）
不需暗适应，不需测定Fo’，适合野外调查。 Y(NPQ)=1-Y(II)-1/(NPQ+1+qL(Fm/Fo-1))：调节性能量耗散，PS II 处调节性能量耗散的量子产量。若Y(NPQ)较高，一方面表明植物接受的光强过剩，另一方面则说明植物仍可以通过调节（如将过剩光能耗散为热）来保护自身。Y（NPQ）是光保护的重要指标。 Y(NO)=1/(NPQ+1+qL(Fm/Fo-1))：非调节性能量耗散 PS II处非调节性能量耗散的量子产量。若Y(NO)较高，则表明光化学能量转换和保护性的调节机制（如热耗散）不足以将植物吸收的光能完全消耗掉。也就是说，入射光强超过了植物能接受的程度。这时，植物可能已经受到损伤，或者（尽管还未受到损伤）继续照光的话植物将要受到损伤。Y（NO）是光损伤的重要指标。 P：光合速率，即相对电子传递速率rETR Pm: 最大光合速率，即最大相对电子传递速率rETRmax α：初始斜率，反映了光能的利用效率 β：光抑制参数 Ik=Pm/α：半饱和光强，反映了样品对强光的耐受能力。
高中生物-光合作用与能量转化第2课时光合作用的原理和应用练习 课后篇巩固提升 基础巩固 1。光合作用过程中，水的分解及三碳化合物形成糖类所需要的能量分别来自( ) A。细胞呼吸产生的ATP和光能 B。都是细胞呼吸产生的ATP C。光能和光反应产生的ATP D。都是光反应产生的ATP 答案C 2。在光合作用过程中，光能最初用于( ) A。CO 的固定 2 B。C 的还原 3 C。将水分解为O 和H+ 2 D。将淀粉分解为葡萄糖 解析光能被转化成ATP中活跃的化学能，同时分解水产生H+和O 。 2 答案C 3。光照增强，光合作用增强。但光照最强的夏季中午，由于气孔关闭，光合作用不但不增强，反而下降，主要原因是( ) A。夏季光照太强，叶绿素分解 B。夏季气温太高，酶活性降低 产生的太少 C。暗反应过程中C 3 D。水分蒸腾散失太多，光反应产生的ATP和NADPH少 解析光照过强不会引起色素分解，并且中午过后光合速率又不断恢复，如果色素分解，将会造成不可逆的损伤，光合速率不会恢复，A项错误;夏季一天中气温最高的时间是下午14点左右，与光合速率在中午12点下降不符，B项错误;夏季中午由于阳光过强，温度过高，植物为了防止蒸腾作用散失过多的水分，使气孔关闭，二氧化碳吸收减少，导致暗反应中二氧化碳固定减少，生成的C 太少，C项正确;中午温度较高，植物水分蒸腾散失太多，但是光反应产生的ATP 3 和NADPH正常，D项错误。
答案C 4。下图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是( ) A。结构A中的能量变化是光能转变为ATP和NADPH中的化学能 B。供给14CO 2，放射性出现的顺序为CO 2 →C 3 →甲 C。结构A释放的O 2 可进入线粒体中 D。如果突然停止CO 2的供应，短时间内C 3 的含量将会增加 解析在光合作用中，CO 2首先和C 5 生成C 3 ，如果突然停止CO 2 的供应，则C 3 的生成量减少，而 其消耗量不变，因此短时间内C 3 的含量将会减少。 答案D 5。右图是某阳生植物叶肉细胞光合作用强度(以CO 2 的吸收量或放出量表示)与光照强度之间的关系。能正确反映A点时该植物叶肉细胞生理过程及量变关系的示意图是( ) 解析A点时，光合作用速率与细胞呼吸速率相等，光合作用需要的CO 2 全部由细胞呼吸产生的 CO 2 提供，整个细胞对外不表现出气体交换。 答案C 6。下图为某绿色植物细胞中部分物质转化过程示意图(a~g表示物质，①~③表示反应过程)。下列有关叙述错误的是( )
第四章 叶绿素荧光技术应用 第一节 叶绿素荧光参数及其意义 韩志国，吕中贤（泽泉开放实验室，上海泽泉科技有限公司，上海，200333） 叶绿素荧光技术作为光合作用的经典测量方法，已经成为藻类生理生态研究领域功能最强大、使用最广泛的技术之一。由于常温常压下叶绿素荧光主要来源于光系统 II 的叶绿素 a ，而光系统 II 处于整个光合作用过程的最上游，因此包括光反应和暗反应在内的多数光合过程的变化都会反馈给光系统 II ，进而引起叶绿素 a 荧光的变化，也就是说几乎所有光合作用过程的变化都可通过叶绿素荧光反映出来。与其它测量方法相比，叶绿素荧光技术还具有不需破碎细胞、简便、快捷、可靠等特性，因此在国际上得到了广泛的应用。 1 叶绿素荧光的来源 藻细胞内的叶绿素分子既可以直接捕获光能，也可以间接获取其它捕光色素（如类胡萝卜素）传递来的能量。叶绿素分子得到能量后，会从基态（低能态）跃迁到激发态（高能态）。根据吸收的能量多少，叶绿素分子可以跃迁到不同能级的激发态。若叶绿素分子吸收蓝光，则跃迁到较高激发态；若叶绿素分析吸收红光，则跃迁到最低激发态。处于较高激发态的叶绿素分子很不稳定，会在几百飞秒（fs ，1 fs=10－15 s ）内通过振动弛豫向周围环境辐射热量，回到最低激发态（图 1）。而最低激发态的叶绿素分 子可以稳定存在几纳秒（ns ，1 ns=10－9 s ）。 A 较高激发态 B 热耗散 吸收蓝光 吸收红光 最低激发态 能量 荧光 基态 蓝 波长 红 荧光 图 1 叶绿素吸收光能后能级变化（A ）和对应的吸收光谱（B ）（引自韩博平 et al., 2003） 处于最低激发态的叶绿素分子可以通过几种途径（图 2）释放能量回到基态(韩博平 et al., 2003; Schreiber, 2004)：1）将能量在一系列叶绿素分子之间传递，最后传递给反应中心叶绿素 a ，用于进行光化学反应；2）以热的形式将能量耗散掉，即非辐射能量耗散（热耗散）；3）放出荧光。这三个途径相互竞争、此消彼长，往往是具有最大速率的途径处于支配地位。一般而言，叶绿素荧光发生在纳秒级，而 光化学反应发射在皮秒级（ps ，1 ps=10－12 s ），因此在正常生理状态下（室温下），捕光色素吸收的能 量主要用于进行光化学反应，荧光只占约 3%～5%(Krause and Weis, 1991; 林世青 et al., 1992)。 在活体细胞内，由于激发能从叶绿素 b 到叶绿素 a 的传递几乎达到 100％的效率，因此基本检测不到叶绿素 b 荧光。在常温常压下，光系统 I 的叶绿素 a 发出的荧光很弱，基本可以忽略不计，对光系统 I 叶绿素 a 荧光的研究要在 77 K 的低温下进行。因此，当我们谈到活体叶绿素荧光时，其实指的是来自光系统 II 的叶绿素 a 发出的荧光。
调制叶绿素荧光仪调制叶绿素荧光仪原理简介 原理简介刘君华 （河北先河环保科技股份有限公司，河北，石家庄，050035ljh51@https://www.doczj.com/doc/1017376287.html,） 1）调制叶绿素荧光 调制叶绿素荧光全称脉冲-振幅-调制 （Pulse-Amplitude-Modulation,PAM）叶绿素荧光，我们国内一般简称调制叶绿素荧光，测量调制叶绿素荧光的仪器叫调制荧光仪，或叫PAM。 调制叶绿素荧光（PAM）是研究光合作用的强大工具，与光合放氧、气体交换并称为光合作用测量的三大技术。由于其测量快速、简单、可靠、且测量过程对样品生长基本无影响，目前已成为光合作用领域发表文献最多的技术。 2）调制叶绿素荧光仪的工作原理 1983年，WALZ 公司首席科学家，德国乌兹堡大学教授Ulrich Schreiber 博士利用调制技术和饱和脉冲技术，设计制造了全世界第一台脉冲振幅调制（Pulse-Amplitude-Modulation，PAM）荧光仪——PAM-101/102/103。 所谓调制技术，就是说用于激发荧光的测量光具有一定的调制（开/关）频率，检测器只记录与测量光同频的荧光，因此调制荧光仪允许测量所有生理状态下的荧光，包括背景光很强时。正是由于调制技术的出现，才使得叶绿素荧光由传统的“黑匣子”（避免环境光）测量走向了野外环境光下测量，由生理学走向了生态学。 所谓饱和脉冲技术，就是打开一个持续时间很短（一般小于1s）的强光关闭所有的电子门（光合作用被暂时抑制），从而使叶绿素荧光达到最大。饱和脉冲（Saturation Pulse,SP）可被看作是光化光的一个特例。光化光越强，PS II 释放的电子越多，PQ 处累积的电子越多，也就是说关闭态的电子门越多，F 越高。当光化光达到使所有的电子门都关闭（不能进行光合作用）的强度时，就称之为饱和脉冲。 打开饱和脉冲时，本来处于开放态的电子门将该用于光合作用的能量转化为了叶绿素荧光和热，F 达到最大值。