对“能量之源——光与光合作用”一节教材中几个问题的认识

刘东奇

人教版新课标生物教材必修1中《能量之源——光与光合作用》一节是高中生物知识体系中重要的基础知识，但教材中有些知识表述不够全面，使教师对教材的把握有一定的难度。下面总结了以下几个知识点予以阐述。

1恩格尔曼的實验设置对照實验方式

按照教材的叙述，恩格尔曼的水绵實验的一组中把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。并通过示意图可以看出另一组的设计是：将载有水绵和好氧细菌的临时装片放在完全曝光环境中，實验的自变量是光照的有无。根据单一变量原则，曝光环境中的一组實验也应该是在没有空气的环境中。另外，本實验的因变量为好氧细菌所集中的位置。通过检测因变量可以准确地判断出水绵产生氧气的部位。无关变量为将制好的临时装片放在没有空气的黑暗环境中。没有空气的环境可以让好氧细菌集中到产生氧气的部位，黑暗的环境可以保证光照部位所产生的效应。

本實验设置了两组对照實验：一是完全黑暗状态(實验组)和完全曝光状态(对照组)的对照(即教材中左图和右图的一组对照)，从而可以得出光是光合作用的条件这一结论；二是在黑暗状态下的一组實验中(即教材左图)的局部用极细的光束进行曝光，将光束曝光处(对照组)和未曝光处(實验组)形成对照，可以判断产生氧气的部位是叶绿体，从而得出叶绿体是光合作用的场所的结论。

以上两组对照實验中實验组的判断是遵循了减法原理。即与常态相比，人为去除了光照这一因素。

2塑料大棚所用的塑料薄膜的颜色

利用太阳光能的塑料大棚所使用的塑料薄膜常见的有无色和浅蓝色两种。无色薄膜可以透过所有波长的光，即白光。浅蓝色薄膜可以透过蓝紫色光。不同波长的光，光合作用的效率是不同的。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。因此，白光可以使植物进行较全面的生长。另外，浅蓝色塑料薄膜影响了阳光的穿透率，影响光照的强度和辐射温度，而无色薄膜给予了塑料大棚内更高的辐射温度，在低温季节对棚内植物的生长更有利。所以，塑料大棚使用无色塑料薄膜为最好。

当然，使用何种颜色的塑料薄膜还要看所培养的植物类型。对于棚内植物的快速生长来说，使用无色塑料薄膜较好。但是，光照可以直接抑制植物的生长，并且在一定范围内的随光照强度的增加而增大。光对生长的抑制作用主要是蓝紫光，特别是紫外光。所以在农业生产上，在低温的情况下，利用浅蓝色塑料薄膜覆盖育秧比无色塑料薄膜的效果好，秧苗生长茁壮，分蘖早而多，鲜重、干重均高，就是因为浅蓝色的塑料薄膜既能吸收大量橙红光，使膜内温度升高，又能透过400～500 nm波长的蓝紫光，抑制秧苗生长，使植株矮壮。所以，对于育苗来说，使用浅蓝色塑料薄膜较好。

3光合作用的暗反应中的三碳化合物、五碳化合物的化学本质及暗反应产物

根据教材上光合作用过程的图解(图5-15)，这是以C₂植物为例来讲述光合作用过程的。教材上对于光合作用的产物通过前面萨克斯的實验证明有淀粉，光合作用的总反应式和过程中都是(CH20)。而實际上，光合作用的过程是极其复杂的，首先，进入叶绿体的CO₂与其受体RuBP(核酮糖-1，5-二磷酸)结合后经水解生成3-PGA(3－磷酸甘油酸)。CO₂被固定，无机物转化为有机物。在叶绿体基质中，利用光反应中生成的ATP与NADPH(即[H])将3-PGA进一步还原为磷酸丙糖。叶绿体中的光合产物主要以磷酸丙糖的形式运出到细胞质中，再转化成蔗糖。当胞质中蔗糖的利用减慢、外运受阻、胞质游离的无机磷酸水平下降时，磷酸丙糖外运减少，而在叶绿体内积累，叶绿体基质内磷酸丙糖的积累可促进叶绿体基质中淀粉的合成。从这一过程可以看出，光合作用的暗反应中的三碳化合物是3－PGA、五碳化合物是RuBP，暗反应的直接产物是磷酸丙糖，间接产物是蔗糖和淀粉。其實，光合作用是非常复杂的过程，中间的很多产物都可以通过其他代谢途径产生不同的有机物，本文不再叙述。

4光合色素分布于类囊体薄膜的外位置

教材99页有这样一句话：“这些囊状结构称为类囊体，吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。”按照这句话字面意思理解，多数学生和教师都容易理解为分布在类囊体的薄膜外侧。这里的膜上到底是类囊体外膜、内膜还是膜内呢?叶绿素分子镶嵌于类囊体膜中间，但其光反应中水的光解应发生于类囊体内膜上，因此氧气的逸出需要穿过类囊体薄膜，而光合磷酸化(NADPH的生成)发生于类囊体的外膜，生成后直接进入叶绿体基质。因此，教材中的“吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上”，应理解为四种色素镶嵌于类囊体薄膜中。