光合作用教學中知識的適度拓展

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，突出核心知識，但是部分知識過于簡化，導致學生很難構建一個完整的生物學體系。學生在高考答題時往往因缺乏對相關知識的深入理解，對題中出現的陌生現象和術語產生畏懼心理，導致得分率較低，甚至有的學生直接放棄答題。下面是光合作用教學中補充拓展的知識，希望對高中教師和備戰高考的學生有所幫助。

色素吸收、傳遞和轉化光能的機理

學生的誤解

關于色素的作用，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，色素都能吸收和轉化光能。

鑒于此，筆者整理出色素吸收、傳遞和轉化光能的機理。

色素吸收、傳遞和轉化光能的機理

葉綠體類囊體上的色素有兩種類型：第一種稱為反應中心色素，少數特殊狀態的葉綠素a分子就屬于此類，它具有光化學活性，既是捕獲光能，又能轉化光能；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中心色素，絕大多數色素（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，只有少數處于特殊狀態下的葉綠素a具有吸收和轉化光能的作用，其他色素只有吸收光能的作用。

光合作用中能量轉化的機理

學生的誤解

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

能量轉化的過程

在葉綠體的類囊體中，色素吸收和轉化的光能用于水的分解和ATP的合成，在上述物質變化的同時，光能便轉化為活躍的化學能，暫時儲存在ATP和NADPH中，這兩者都能暫時將能量貯藏起來，將來向下傳遞。在暗反應中，經過碳同化過程，將活躍的化學能轉化為穩定的化學能貯存在淀粉等有機物中?，F將光合作用中各種能量轉變關系總結如表1：

碳同化的機理

關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，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，筆者借閱大學教材，整理出了另外兩條途徑：C4途徑和景天科酸代謝途徑?，F將C4途徑和景天科酸代謝途徑的過程總結如下：

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，一般具有較強的光合作用，這是因為C3途徑的CO2固定是通過RuBP羧化酶的作用來實現的，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。

景天科酸代謝途徑

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

這種代謝特點的形成與植物適應干旱地區的生長有關，白天缺水，氣孔關閉，植物便利用前一天晚上吸收的CO2進行光合作用。

結語

高中生物新課程的目標是讓學生獲得生物科學和技術的基礎知識，因此教材編寫突出體現基礎性的特點。但是，教材只是教學資源的一部分，為了使學生獲得更為完整的知識，教師要對教學內容和近年的高考試題進行適度拓展，以提高學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，增強解題的信心和能力，最終得到滿意的考試成績。