植物生理学中“光呼吸”教学论文

植物生理学中“光呼吸”教学的探索（河北省衡水学院生命科学系053000）

【摘要】高校教学改革势在必行。本文结合所教课程，探索在

本科课堂教学中教师如何引导学生主动参与教学过程，提高学习兴趣，增强教学效果。

【关键词】光呼吸；教学；探索

teachingexplorationofphotorespirationinplant physiology cuixing-gui(department of life science,hengshui university,hengshui,hebei053000,china)

【abstract】

college teaching reform is imperative.this article combining with the teaching course, exploration in the undergraduate course in classroom teaching, the teacher how to guide students to actively participate in teaching process , improve the learning interest, strengthen the teaching effect.

【key words】photorespiration; teaching; exploration

作者简介：崔兴国，衡水学院生命科学系副教授。

【中图分类号】g257.37 【文献标识码】b【文章编号】

2095-3089(2012)06-0039-01

光呼吸是指植物绿色细胞在光下进行光合作用的同时发生的吸

收o2、放出co2的过程［1］，又称为乙醇酸氧化途径，是光合作用一章中不可缺少的内容，同时也是植物呼吸代谢的一条重要途径。就如何把交叉、抽象难于理解和记忆的光呼吸讲授清楚，我们进行了如下探索，提高了教学效果。

1立足与光合作用的联系认识光呼吸的发生

充分备课，找准切入点，是新内容顺利引入的关键，学生已明确光合作用碳同化过程，卡尔文循环（c3循环）是所有绿色植物固定co2的途径，1.5-二磷酸核酮糖（rubp）结合co2的羧化反应由1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（rubisco）催化，正是由于此酶具有既可催化羧化反应还可催化加氧反应的双重催化活性，决定了rubp与o2结合发生加氧反应产生乙醇酸的必然性，即发生光呼吸与光合作用是紧密联系在一起的，光呼吸和c3循环具有共同起始物质rubp，共同的基金项目：衡水市教育科学研究“十二五”规划重点课题.衡水学院教育教学改革重点课题（编号：jg2012020）起始部位叶绿体，共同的催化酶rubisco。rubisco处于光合作用的光合碳还原和光呼吸的光合碳氧化2个方向相反但又相互连锁的循环反应的交叉点，反应环境中的co2和 o2 竞争rubisco的同一活性部位，二者的相对浓度决定了rubisco羧化酶的羧化作用与rubisco 的加氧酶的加氧作用其相对速率。按照这一思路，利用多媒体课件，引导学生学习乙醇酸的氧化过程，发现经过一系列变化乙醇酸转化为3-磷酸甘油酸（pga）又进入c3循环，而且过程中释放的co2可被c3途径作为原料重新利用，使学生对光呼吸和光合

作用是相互依赖、相伴发生的认识明确。

2列举与线粒体呼吸的区别明确光呼吸的过程

采取教师引导，学生讨论的教学方式，可以活跃课堂气氛，提高学习兴趣。

植物正常的呼吸作用又称暗呼吸或线粒体呼吸，引导学生将两种呼吸的区别一一列出，有助于学生进行对比学习和记忆。二者区别主要表现在：（1）反应条件，顾名思义光呼吸是在光下才能发生；暗呼吸在光下、暗处均可进行。（2）反应部位，光呼吸在绿色细胞的叶绿体、过氧化体和线粒体三种细胞器中进行；暗呼吸在所有活细胞的线粒体和细胞质中进行。（3）呼吸底物，光呼吸是乙醇酸；暗呼吸是糖类。（4）代谢途径，光呼吸虽然需要在三种细胞器完成全过程，但它只有一条生物氧化途径，而暗呼吸有糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖循环、乙醛酸循环和乙醇酸氧化途径。（5）能量变化，光呼吸过程消耗atp和nadph；暗呼吸产生atp、nadph和nadh。课堂上边提问边讨论，引导学生对比学习两种呼吸的特点，学生反应积极，兴趣高昂，效果很好。

3全面评价光呼吸的生理意义

从光呼吸的定义明确看出其呼吸的本质，光呼吸过程需要消耗atp和nadph、释放光合作用碳同化固定的co2，据测定c3植物的光呼吸可损失已固定碳素的30%，甚至更高，应用14c标记显示其释放的co2还是来自碳同化新近合成的有机物，对植物是一种浪费，对增产是一种障碍。哲学思想认为存在的便是合理的，既然在空气

中绿色植物光呼吸不可避免，定有其积极意义，教师趁势带领学生“历数”光呼吸对植物的“好处”吧。教材中主要从回收有机碳和消耗多余能量保护光合器官两方面体现其重要性，这里需要明确，在正常环境条件下，光反应产生的同化力会在碳同化过程中及时用掉，只有在强光、干旱、盐碱等逆境条件下才会出现光反应形成的同化力超过碳同化的需要，造成叶绿体内nadph形式增多，nadp+形式不足，使得光激发产生的高能电子传递给分子氧机会增多，从而形成过多的超氧阴离子自由基，（活性氧）这些化学性质活泼的自由基，会破坏叶绿素和损伤光合膜结构，而我们正在讨论的光呼吸过程恰恰能消耗同化力，据计算每释放1分子co2需耗损6.8个atp和3个nadph，当然可以降低超氧自由基的形成，从而保护光合器官。除此之外光呼吸生物氧化过程中涉及多种氨基酸的形成和转化过程，如谷氨酸、甘氨酸、丝氨酸、羟基丙酮酸等，对绿色细胞的氨代谢具有补充作用，另外光呼吸氧化分解乙醇酸，避免了乙醇酸积累对细胞的毒害作用。全面评价光呼吸的生理功能，辩证思维，把握知识间的内在联系，可以使学生摆脱孤立静止的和片面的思维方式，掌握知识更加灵活。

4拓展知识了解降低光呼吸的途径

作为农业科学基础的植物生理学诞生于农业生产实践，又要服务于生产实践，为提高作物产量提供理论依据。已经明确c3 植物为高光呼吸植物，c4植物为低光呼吸植物，有实验表明降低c3植物的光呼吸能大幅度提高产量［2］，目前人们致力于降低光呼吸的