本节教学内容可安排2课时，包括讲课和2个学生实验。本节安排了模拟探究细胞大小与物质运输的关系的实验，目的是使学生知道模拟的方法也是科学研究的方法之一。教师应当采取引导学生通过探究活动主动学习的教学模式。

本节应重点以植物细胞有丝分裂过程为例学习有丝分裂的知识。还要注重对各种课程资源的选择、整合和优化。可事先用吹塑板做成细胞和染色体模型，两人一组，教师边讲解边在黑板粘贴有丝分裂各时期剪贴图，同时学生在课桌上的细胞模型中用染色体模型操作。最后通过电教手段把动态的植物细胞有丝分裂过程再现出来。强调细胞分裂的各时期是为了研究方便人为划分的，实际上有丝分裂是一个动态的连续过程。传统的教学方式与现代教学手段相结合，既让学生感受细胞分裂过程的动态性和连续性，又能克服电教手段转瞬即逝的弊端。通过剪贴图和染色体行为的模型建构，突出了探究学习，有利于学生知识的建构。

在讲述动物细胞有丝分裂时，可把动植物细胞有丝分裂全过程同时呈现出来。让学生观察对比，归纳出相同点和不同点。在这里，教师可进一步引导学生归纳动植物细胞有丝分裂的共同特征即有丝分裂的实质：亲代细胞的染色体经过复制后，平均分配到两个子细胞中去，从而保持了遗传物质的稳定性，使学生理解有丝分裂对生物遗传的重要意义。

对无丝分裂和减数分裂的处理，按教材内容讲述即可，不宜过多发挥。

观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验，考虑到装片的制作和观察的难度和效果，教材处理为验证性实验。如果具有洋葱根尖有丝分裂过程的数码显微摄像的课程资源，教师也可大胆尝试，进行知识发生过程式教学。先做实验，创造和再现科学家发现细胞有丝分裂的条件和工作过程，获得感性认识后，再进行理性的思考，把拍摄到的静止图像，按照想像的细胞分裂过程图像的正常顺序排序，把学生已形成的细胞分裂静态图像转化为连续的动态画面，突出学生的主动探究。

关于实验“细胞大小与物质运输的关系”的教学，提出以下建议。

1.准备

上课前一天，准备足够的酚酞琼脂块。酚酞琼脂块的制备方法：每升水加30 g琼脂，不断搅拌下煮沸。在它冷却固化前，加1 g酚酞，并搅拌使之充分混合。若混合物呈粉红色，加数滴质量分数为0.1%的盐酸至粉红色退去。将混合物放在平底浅盘中，使混合物高度约为3 cm。琼脂固化后，将其切成3 cm×3 cm×6 cm的小块。

2.教学难点

真核细胞有丝分裂过程中，各个时期染色体行为和数目的变化，以及DNA数量的变化。

1.教学重点

(1)细胞生长和增殖的周期性。

(2)真核细胞有丝分裂的过程。

4.模拟探究细胞大小与物质运输的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。

3.描述细胞的无丝分裂。

2.观察细胞的有丝分裂并概述其过程。

1.简述细胞生长和增殖的周期性。

(八)第二小节练习

基础题

1.(1)√；(2)×。

2.B。　 3.D。　 4.C。　 5.D。　 6.B。

7.光合作用中光反应阶段的能量来源是光能，暗反应阶段的能量来源是ATP。

8.白天若突然中断二氧化碳的供应，叶绿体内首先积累起来的物质是五碳化合物。

拓展题

1.(1)根据图中的曲线表明，7-10时光合作用强度不断增强，这是因为在一定温度和二氧化碳供应充足的情况下，光合作用的强度是随着光照加强而增强的。

(2)在12时左右光合作用强度明显减弱，是因为此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，二氧化碳供应减少，导致光合作用强度明显减弱。

(3)14-17时光合作用强度不断下降的原因，是因为此时光照强度不断减弱。

4.二氧化碳的固定和还原

二氧化碳的固定和还原是在叶绿体的基质中进行的，主要通过卡尔文循环。由于卡尔文循环的最初产物是3?磷酸甘油酸(PGA)，是含3个碳原子的化合物，因此又称三碳循环。首先，二氧化碳与1，5-二磷酸核酮糖(RUBP)结合，再加上水，生成2分子的3-磷酸甘油酸。这一反应是由叶绿体基质中的核糖二磷酸羧化氧化酶催化的。在ATP和NADPH的参与下，3-磷酸甘油酸进一步被还原为3-磷酸甘油醛。一部分3-磷酸甘油醛经过一系列生化反应，重新生成1，5-二磷酸核酮糖，维持卡尔文循环，另一部分被运入细胞质(图20)，迅速转化为葡萄糖-1-磷酸和果糖-6-磷酸。这两者经过进一步的转化，形成磷酸蔗糖并经过水解而变成蔗糖。叶绿体中的3-磷酸甘油醛主要被转化为淀粉。这些淀粉可以暂时储存在叶绿体的基质中，然后水解成葡萄糖，转运到细胞质中。从图中的循环过程可以看出，每当3个二氧化碳分子进入该循环，就能净生成1个3-磷酸甘油醛分子，同时净消耗9分子ATP和6分子的NADPH。

5.光合作用反应过程概要

光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。在光反应中，叶绿素吸收光能，叶绿素分子中的电子被激发到较高的能级。被激发的电子沿着分布在类囊体膜上的一系列电子传递体转移。在传递过程中，质子被泵送到类囊体腔内，在类囊体膜两侧形成质子梯度，用来驱动ATP的合成。沿着电子载体传递的电子最后提供给NADP⁺，将NADP⁺还原为NADPH。叶绿素分子失去的电子则由水分子中氧原子中的电子来补充，水分子中的氧原子则被氧化为氧气。上述反应都发生在叶绿体的类囊体中。由光反应产生的ATP和NADPH，为暗反应提供能量和还原力，通过卡尔文循环，将二氧化碳转化为糖类。暗反应起始于叶绿体基质，延续到细胞质。最终，在植物的叶片中生成有机物，并以蔗糖的形式进一步运输到植物体的其他组织。

6.光呼吸

在固定二氧化碳的反应中，催化二氧化碳与1，5-二磷酸核酮糖结合的酶是核糖二磷酸羧化氧化酶。这种酶不仅能催化二氧化碳与二磷酸核酮糖的反应，还能催化氧气与二磷酸核酮糖的反应，生成3-磷酸甘油酸和磷酸乙醇酸。3-磷酸甘油酸参加糖类的合成，磷酸乙醇酸可转化成甘氨酸或通过其他代谢途径释放出二氧化碳。上述过程，即植物消耗氧气，将二磷酸核酮糖转化成二氧化碳的过程，称做光呼吸。在光呼吸中，没有ATP或NADPH的生成，是一个消耗能量的过程。科学家尝试利用基因工程改造核糖二磷酸羧化氧化酶的基因，希望使其成为没有光呼吸作用的酶。

7.C₃植物和C₄植物

对于小麦、水稻等大多数绿色植物来说，在暗反应阶段，一个二氧化碳被一个五碳化合物(C₅)固定以后，形成的是两个三碳化合物(C₃)。但是，科学家在研究玉米、甘蔗等原产在热带地区绿色植物的光合作用时发现，在这类绿色植物的光合作用中，二氧化碳中的碳首先转移到含有四个碳原子的有机物(C₄)中，然后才转移到C₃中。科学家将这类植物叫做C₄植物，将其固定二氧化碳的途径，叫做C₄途径；将仅有C₃参与二氧化碳固定的植物叫做C₃植物，将其固定二氧化碳的途径，叫做C₃途径。上文中介绍的二氧化碳的固定过程即为C₃途径。下面详细介绍C₄途径。

在C₄植物中，叶片中构成维管束鞘的细胞中的叶绿体以C₃途径固定二氧化碳，而在叶肉细胞中主要为C₄途径。维管束鞘的细胞呼吸放出的二氧化碳可以被叶肉细胞通过C₄途径来固定，其过程是：在有关酶的催化下，一个二氧化碳被磷酸烯醇式丙酮酸所固定，生成含有四个碳原子的化合物草酰乙酸。生成的草酰乙酸被NADPH还原成苹果酸，苹果酸通过胞间连丝，从叶肉细胞转移到维管束鞘的细胞，在酶的催化作用下，生成丙酮酸和二氧化碳。二氧化碳在维管束鞘的细胞中进入上文介绍的C₃途径。丙酮酸则再次进入叶肉细胞中的叶绿体内，在有关酶的作用下，转化成磷酸烯醇式丙酮酸，继续固定二氧化碳。C₄循环和C₃循环的关系见图21。

途径的生物学意义在于：热带植物为了防止水分过多蒸发，常常关闭叶片上的气孔，这样空气中的二氧化碳不易进入细胞。这时，C₄植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的二氧化碳进行光合作用。这是因为C₄途径中能够固定二氧化碳的那种酶对二氧化碳有很高的亲和力，使叶肉细胞能有效地固定和浓缩二氧化碳，供维管束鞘细胞内叶绿体中的C₃途径利用。

8.光合作用研究的新进展

2004年3月18日，国际权威科学杂志《自然》，以主题论文的方式发表了由中国科学院生物物理所、植物研究所合作完成的研究成果──“菠菜主要捕光复合物(LHC-II)2.72 A分辨率的晶体结构”。该晶体的结构彩图被选作当期杂志的封面照片。

LHC-II指的是什么呢？我们知道，绿色植物的光合作用离不开叶绿体的光系统，而光系统又是由捕光系统和光反应中心组成的。植物捕光系统中的捕光蛋白复合物，就像一块块太阳能板，负责接受太阳能并将其传递给光反应中心。我国科学家研究的LHC-II则是绿色植物中含量最丰富的主要捕光复合物。这一复合物是由蛋白质分子、叶绿素分子、类胡萝卜素分子和脂质分子所组成的一个复杂分子体系，它们被镶嵌在生物膜中，具有很强的疏水性，难以分离和结晶。测定这样的膜蛋白复合体的晶体结构，是国际公认的高难课题，也是一个国家结构生物学研究水平的重要标志。

这一研究成果使我国在高等植物LHC-II三维结构测定方面成功地超越了德国和日本等发达国家的多家实验室。国际同行评价：“这是光合作用研究领域的一大突破，对于理解植物光合作用中所发生的捕光和能量传递过程必不可少。”科学家相信，破解LHC?II蛋白复合物的晶体结构之谜，可以为人类彻底认识并进而控制光合作用奠定基础。

9.化能自养型微生物

起初，人们认为只有绿色植物才能将二氧化碳转化为有机物，后来发现，即使没有叶绿素的参与，某些微生物也能将二氧化碳转化为有机物，这类微生物称做化能自养型微生物。这类微生物通过氧化如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等无机物，夺取无机物中的电子，通过电子传递链合成ATP和NADPH，再利用ATP和NADPH完成二氧化碳的还原和固定。广泛地分布在土壤和水域环境中的硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌等都属于这类微生物。例如，氢细菌通过将氢气氧化为水，硫细菌通过将硫化氢氧化为硫酸盐，硝化细菌通过将氨氧化为亚硝酸盐，或将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，来驱动二氧化碳的固定，完成有机物的合成。

10.光质对光合作用的影响

光合作用的强弱与光质有关。在可见光光谱的范围内，不同波长的光，光合作用的效率是不同的。由于叶绿体中色素吸收光的高峰是在红光和蓝紫光部分，所以，在能量相等的情况下，红光和蓝紫光光合作用的效率要高于黄绿光。科学研究表明，在不同的光质下，不但光合作用的强弱有差异，而且光合作用的产物也不完全一样。例如，植物在蓝紫光的照射下生长，其光合作用产物中蛋白质和脂肪的含量就会增加；而在红光的照射下生长，其光合作用产物中糖类的含量就会比较多。

人们根据上述科学原理，在需要人工补充光照的温室和塑料大棚中栽培农作物时，就可以根据所需要的光合作用产物的类型，来选择适合的光源以及玻璃或塑料薄膜了。例如，冷光镝灯的光谱成分接近于太阳光，且辐射出的热能比较少，是一种比较好的人工光源；又如，氙灯的可见光部分也近似于太阳光，但其紫外线和红外线则比太阳光的多，使用时应隔以玻璃或水层以吸收其紫外线或红外线。相比之下，日光灯的蓝紫光和绿光比太阳光的多而红光比太阳光的少；普通的白炽灯则蓝紫光比太阳光的少而红外光比太阳光多。科学家通过实验还发现，蓝色塑料薄膜育秧时有壮秧的效果，这一结果现已在不少地区的水稻育秧生产中得到应用。

第六章 细胞的生命历程

第1节 细胞的增殖

(七)第一小节练习

基础题

1.(1)×；(2)√。

2.B。

3.结论是：叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。

拓展题

1.植物体吸收光能的色素， 还存在于植物幼嫩的茎和果实等器官的一些含有光合色素的细胞中。

2.提示：是的。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。

(六)思考与讨论2

1.

光反应阶段 暗反应阶段 所需条件 必须有光 有光无光均可 进行场所 类囊体的薄膜上 叶绿体内的基质中 物质变化 H₂O分解成O₂和［H］；形成ATP 二氧化碳被固定；C₃被［H］还原，最终形成糖类；ATP转化成ADP和Pi 能量转换 光能转变为化学能，储存在ATP中 ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能

2.物质联系：光反应阶段产生的［H］，在暗反应阶段用于还原C3；

能量联系：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。