光合作用教學(xué)中知識(shí)的適度拓展

趙海麗

高中生物教材中的光合作用以基本概念和過程為重點(diǎn)，突出核心知識(shí)，但是部分知識(shí)過于簡化，導(dǎo)致學(xué)生很難構(gòu)建一個(gè)完整的生物學(xué)體系。學(xué)生在高考答題時(shí)往往因缺乏對相關(guān)知識(shí)的深入理解，對題中出現(xiàn)的陌生現(xiàn)象和術(shù)語產(chǎn)生畏懼心理，導(dǎo)致得分率較低，甚至有的學(xué)生直接放棄答題。下面是光合作用教學(xué)中補(bǔ)充拓展的知識(shí)，希望對高中教師和備戰(zhàn)高考的學(xué)生有所幫助。

色素吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的機(jī)理

學(xué)生的誤解

關(guān)于色素的作用，人教版教材中只提到色素能捕獲光能。因此，在學(xué)生中普遍存在兩種極端化的誤解：

第一，色素只有吸收光能的作用。

第二，色素都能吸收和轉(zhuǎn)化光能。

鑒于此，筆者整理出色素吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的機(jī)理。

色素吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的機(jī)理

葉綠體類囊體上的色素有兩種類型：第一種稱為反應(yīng)中心色素，少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a分子就屬于此類，它具有光化學(xué)活性，既是捕獲光能，又能轉(zhuǎn)化光能；第二種稱為聚光色素，只有收集光能的作用，專門把光能聚集起來傳到反應(yīng)中心色素，絕大多數(shù)色素（包括大部分葉綠素a和全部葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素等）都屬于聚光色素。因此，只有少數(shù)處于特殊狀態(tài)下的葉綠素a具有吸收和轉(zhuǎn)化光能的作用，其他色素只有吸收光能的作用。

光合作用中能量轉(zhuǎn)化的機(jī)理

學(xué)生的誤解

由于教材中未詳細(xì)介紹能量的轉(zhuǎn)化過程，因此在學(xué)生中普遍存在的一種誤解是：光合作用的暗反應(yīng)階段中所需的能量全部來自ATP。鑒于此，筆者查閱了大學(xué)教材，整理出了能量轉(zhuǎn)化過程。

能量轉(zhuǎn)化的過程

在葉綠體的類囊體中，色素吸收和轉(zhuǎn)化的光能用于水的分解和ATP的合成，在上述物質(zhì)變化的同時(shí)，光能便轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能，暫時(shí)儲(chǔ)存在ATP和NADPH中，這兩者都能暫時(shí)將能量貯藏起來，將來向下傳遞。在暗反應(yīng)中，經(jīng)過碳同化過程，將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能貯存在淀粉等有機(jī)物中。現(xiàn)將光合作用中各種能量轉(zhuǎn)變關(guān)系總結(jié)如表1：

碳同化的機(jī)理

關(guān)于高等植物固定二氧化碳的生化途徑，人教版教材中只介紹了卡爾文循環(huán)，但是，在很多模擬考試及高考試卷中均涉及了其他途徑。因此，筆者借閱大學(xué)教材，整理出了另外兩條途徑：C4途徑和景天科酸代謝途徑。現(xiàn)將C4途徑和景天科酸代謝途徑的過程總結(jié)如下：

C4途徑

這類植物以草酰乙酸（四碳化合物）等為光合最初產(chǎn)物，所以稱這種途徑為C4途徑，這類植物也稱為C4植物。C4植物較于C3植物，一般具有較強(qiáng)的光合作用，這是因?yàn)镃3途徑的CO2固定是通過RuBP羧化酶的作用來實(shí)現(xiàn)的，而C4途徑的CO2固定最初是由PEP羧化酶來完成的，PEP羧化酶的活性比RuBP羧化酶的活性強(qiáng)。

景天科酸代謝途徑

在晚上，景天科植物的氣孔會(huì)開放，吸進(jìn)CO2，在酶的作用下，最終還原為蘋果酸，積累于液泡中；白天，其氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋果酸便運(yùn)到胞質(zhì)溶膠，在酶的作用下氧化脫酸，放出CO2，參與卡爾文循環(huán)，形成淀粉。

這種代謝特點(diǎn)的形成與植物適應(yīng)干旱地區(qū)的生長有關(guān)，白天缺水，氣孔關(guān)閉，植物便利用前一天晚上吸收的CO2進(jìn)行光合作用。

結(jié)語

高中生物新課程的目標(biāo)是讓學(xué)生獲得生物科學(xué)和技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，因此教材編寫突出體現(xiàn)基礎(chǔ)性的特點(diǎn)。但是，教材只是教學(xué)資源的一部分，為了使學(xué)生獲得更為完整的知識(shí)，教師要對教學(xué)內(nèi)容和近年的高考試題進(jìn)行適度拓展，以提高學(xué)生思維的廣度和深度，從而能夠從容地面對新情境，降低陌生感，增強(qiáng)解題的信心和能力，最終得到滿意的考試成績。