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光合作用研究范文1
关键词：探究性学习；假说――演绎；思维探究；实验探究
“假说――演绎”是现代科学研究方法中常用的一种研究方法。在生物学重大理论的发现中，如“孟德尔基因分离定律、自由组合定律”的发现，“DNA复制机制”的发现，“假说――演绎”都起到了很重要的作用。可以说，“假说――演绎”的科学方法是生物学科学探究的重要方法，是学生应该具备的基本科学素养。
“研究影响光合作用速率的环境因素”是《生物课程标准》的具体内容标准对光合作用有关内容的要求。除此之外，《生物课程标准》对光合作用还有这样的要求――“说明光合作用以及对它的认识过程”。“说明”和“研究”都是《生物课程标准》中的知识性目标动词。“说明”属于理解水平，“研究”属于应用水平。《生物课程标准》不仅要求学生理解光合作用的原理、光合作用的探究历程，还要求学生能应用“光合作用原理”解决实践问题。
人教版提供的这些课程资源，除了探究的具体案例可具体操作具体研究，可以搞清楚“光照强弱与光合作用速率的关系”外，其他只是为“研究影响光合作用速率的环境因素”指出了研究的方向和目标。如何“研究影响光合作用速率的环境因素”，需要教师整合课内课外资源，研究学生已有的知识经验和认知基础，对各种教学方法用心取舍，采取适当的教学策略，才能有效地完成教学任务。
基于以上分析，我们知道，探究性学习是一种非常有效的学习方式，“假说――演绎” 是逻辑上非常严谨实践中非常有效的科学研究方法。为了进一步加深学生对“光合作用原理”的理解，有效完成“研究影响光合作用速率的环境因素”的课标任务，让学生亲历思考和探究的过程，领悟科学的研究方法，培养学生的探究意识和创新精神，采用以下教学策略和教学过程能有效地完成“研究影响光合作用速率的环境因素”。
一、“研究影响光合作用速率的环境因素”的教学策略
教师组织引导学生思维探究“影响光合作用速率的环境因素”师生合作交流提出“环境因素影响光合作用速率的方式”的假说，并建立数学模型预期探究实验的结果教师组织学生探究实验确认“环境因素影响光合作用速率的方式”，确认数学模型。
二、“研究影响光合作用速率的环境因素”的教学过程
1. 教师组织引导，学生思维探究，以数学模型的形式提出有关假说
（1）组织引导学生，思维探究“影响光合作用速率的环境因素”。
学生在探究“影响光合作用速率的环境因素”之前，已经学习了“光合作用原理”。《生物课程标准》要求学生“说明光合作用的过程”，即理解光合作用的过程。为了进一步加深学生对“光合作用的过程”的理解，完成课标“研究影响光合作用速率的环境因素”的教学任务，教师可以组织引导学生认真观察“光合作用的过程”，并由此让学生提出“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说。
教学实践告诉我们，“高中学生的理性思维有一定的发展，但其理性思维缺乏深刻性连续性和严密的逻辑性”，所以教师对学生观察“光合作用的过程”提出“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说，必须要有效地组织引导，以促进学生深入地思考，科学地提出假说。
问题是思维的起点。层层深入的问题，不仅能激起学生的探究欲望，还能逐步引导学生深刻地发现问题、思考问题，建构知识，经历探究的历程，体验步步成功的喜悦。所以，逻辑上层层深入的阶梯跨度符合学生认知特点的问题串，是引导学生观察“光合作用的过程”、提出“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说的关键。教师应该在本部分的教学中，注意问题串的设计，以有效地引导学生深刻思维。
引导学生思维探究“影响光合作用速率的环境因素”的问题串，观察“光合作用的过程”，回答以下问题：（注：以单位时间光合产物计量光合作用速率或强度）
①影响光合作用的外界因素有哪些？
②光照强度是怎样影响光反应产物的？又是怎样影响光合作用速率的？
③CO2浓度首先影响了光合作用的哪个反应？又是怎样影响光合作用速率的？
④温度是直接影响光合作用的速率的吗？它是怎样影响光合作用速率的？
以上问题串，不仅引导学生进一步观察研究了光合作用的过程，加深了学生对“光合作用的过程”的理解，而且为引导组织学生提出“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说构建相关的数学模型奠定了认知基础。
2. 在思维探究的基础上，引导组织学生构建数学模型，提出“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说
以以下问题串，引导学生深刻思维，提出“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说，建构相关的数学模型。
“建构‘环境因素影响光合作用速率的方式’的数学模型假说”问题串：
（1）随着光照强度的增强，光合作用速率能无限增强吗？为什么？你能“以光照强度为横坐标，以光合作用速率为纵坐标”，画出光照强度影响光合作用速率的坐标图吗？
（2）随着外界CO2浓度的增加，光合作用速率能无限增强吗？为什么？你能“以CO2浓度为横坐标，以光合作用速率为纵坐标”，画出CO2浓度影响光合作用速率的坐标图吗？
（3）温度如何影响酶的活性？温度如何影响光合作用速率？你能“以温度为横坐标，以光合作用速率为纵坐标”，画出温度影响光合作用速率的坐标图吗？
通过对以上问题的讨论回答，以及师生之间对答案的交流评价，学生能正确地画出“光照强度影响光合作用速率的坐标图”“CO2浓度影响光合作用速率的坐标图”“温度影响光合作用速率的坐标图”，亦即“‘提出’影响光合作用速率的环境因素”的有关假说，建构了相关数学模型”。
二、组织引导学生在假说基础上，预期“探究光照强弱对光合作用强度的影响”实验的结果
1. 组织引导学生学习“探究光照强弱对光合作用强度的影响”实验
引导学生深刻学习的重要相关问题串：
（1）本实验的目的是什么？（2）自变量是什么？本实验是怎样控制自变量的改变的？（3）因变量是什么？以什么为观察指标，捕捉因变量的变化？
2. 以问题串引导组织学生预期实验结果
相关问题串：
依据“光照强度影响光合作用速率的数学模型”假说，回答下列问题：
（1）随着光源逐渐靠近植物，光照强度会怎样变化？
（2）光源越近，光合作用速率应该怎样变化？
（3）随着光源逐渐靠近植物，单位时间浮起的叶片数量应该如何变化？
在以上问题串的引导下，学生只能预期出一个唯一的实验结果，即“随着光源逐渐靠近植物，单位时间浮起的叶片数量应该越来越多”。
3. 组织学生实施“探究光照强弱对光合作用强度的影响”实验，确认“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说的正确性、科学性
4. 组织学生课外设计实施“探究CO2浓度对光合作用强度的影响”“探究温度对光合作用强度的影响”实验，确认“影响光合作用速率的环境因素”的有关假说的正确性、科学性
三、教学反思
《生物课程标准》对“研究影响光合作用速率的环境因素”的要求是知识目标中的“应用”水平。要达到“应用”水平的教学，必须引发学生的深刻思维，引导学生自主地建构知识。本部分教学，以层层深入的问题串，组织引导学生思维探究、实验探究；教学逻辑程序上“假说――演绎”。这样的教学策略，不仅可以使学生通过深刻思维，获得可以解决实践问题的知识，进一步加深对光合作用原理的理解，还能培养学生的创造性思维能力和建构数学模型的能力。学生因此亲历“假说――演绎”的过程，也能受到科学研究方法的教育。
光合作用研究范文2
摘要:
通过测定并比较在8个含氮芳氧基取代酞菁锌和2个联苯氧基取代酞菁锌的DMF溶液中加入三氟乙酸后其UV－Vis和荧光光谱的变化，研究其质子化行为。探讨了取代基结构和位置对取代酞菁锌的质子化难易程度的影响，测定了芳氧基取代酞菁锌质子化前后的荧光量子产率、1O2量子产率和光降解速率常数，探讨了质子化作用对标题化合物的光物理和光化学性质的影响。
关键词:
酞菁锌;质子化;光物理性质;光化学性质;芳氧基
0引言
酞菁是一类合成的具有大π共轭体系的化合物，它因拥有独特的物理、化学、生物学特性而引起广泛的关注，被应用于工业、材料科学、生物医学、纳米技术等各种领域［1－4］。酞菁母环上有四个桥联的氮原子，每个氮原子上都有孤对电子，可以与酸发生质子化反应［5－6］。未质子化的酞菁金属配合物具有D4h对称性，氮原子的一级质子化［MPcH］+、二级质子化［MPc2H］2+和三级质子化［MPc3H］3+使其对称性下降，从而引起Q带的分裂和红移;四级质子化酞菁金属配合物(［MPc4H］4+)还原为D4h对称性，但Q带仍发生红移［7－9］。酞菁Q带红移对于其作为光动力治疗(PhotodynamicTherapy，PDT)光敏剂是有利的。图1酞菁锌配合物结构示意图Fig．1Structuresofzincphthalocyanines酞菁质子化受其环取代基、中心金属、轴向配体、溶剂及酸化试剂等影响［8，10］。α位烷氧基取代酞菁锌较β位易于质子化，在不含配位基团的溶剂(如CHCl3、CH2Cl2或甲苯)中，微量水或酸性杂质能使一些α位烷氧基取代酞菁锌质子化［11－14］，而β位取代酞菁未发现微量水质子化现象。Honda等［15］研究发现，质子化八－α－丁氧基取代酞菁锌的稳定性可以通过分子内氢键得到巩固，使其易于质子化。此外，他们首次报道了八－α－苯基取代酞菁及其锌配合物质子化衍生物的晶体结构［16］，由于取代基空间位阻大，八－α－苯基取代酞菁环变形程度大，使其内环吲哚氮原子上更优先质子化，并通过N－H的质子与Br－离子的氢键作用增强稳定性;而相应的八－α－苯基取代酞菁锌配合物，中心金属锌在轴向上与氯原子配位，酞菁环基本保持平面结构，其在常规的桥联氮原子上质子化;此研究印证了Lang等［17］的推论，酞菁可以在桥联氮原子或吡咯氮原子上质子化。质子化酞菁在加入碱性物质(如NaOH、吡啶等)后可以脱质子化［14，18］。酞菁质子化影响其吸收光谱、荧光光谱、荧光量子产率、三线态量子产率和单线态氧量子产率、光稳定性等［8，17－20］。本文以8个含氮芳氧基取代酞菁锌和2个联苯氧基取代酞菁锌(图1，1a～5b)为研究对象，选用三氟乙酸(TFA)作为酸化剂，研究其质子化行为。测定了标题配合物质子化前后的紫外、荧光光谱，探讨了质子化作用对其光物理和光化学性质的影响，对比了α位和β位取代酞菁锌质子化的异同点。目前，关于酞菁质子化的相关研究报道较少，β位取代酞菁质子化研究更少［8，18，21－26］。本文的研究可丰富配位化学和酞菁化学的相关知识。
1实验部分
1．1试剂
四－α－(4－吡啶氧基)酞菁锌(1a)［27－28］、四－β－(4－吡啶氧基)酞菁锌(1b)［27－28］、四－α－(8－喹啉氧基)酞菁锌(2a)［29］、四－β－(8－喹啉氧基)酞菁锌(2b)［27－28］、四－α－(4－氨基苯氧基)酞菁锌(3a)［29］、四－β－(4－氨基苯氧基)酞菁锌(3b)［30］、四－α－(5－氨基萘氧基)酞菁锌(4a)［31］、四－β－(5－氨基萘氧基)酞菁锌(4b)［31］、四－α－(联苯氧基)酞菁锌(5a)［31］和四－β－(联苯氧基)酞菁锌(5b)［31］按文献方法合成。酞菁锌(ZnPc)为标准物。1，3－二苯基异苯并呋喃(DPBF)购自百灵威化学技术有限公司。所用试剂未加说明均为市售分析纯试剂。
1．2质子化按比例配制
不同浓度的TFA/DMF混合溶液，将定量的取代酞菁锌分别溶解在上述溶液中，观察并记录UV－Vis光谱的变化情况。当Q带红移后的新谱带强度达到最大时，认为该阶段质子化已完成。
1．3荧光量子产率
参考文献［32］，配制一级质子化酞菁锌的DMF溶液，测定UV－Vis光谱，使其在610nm处的吸光度在0．03～0．05。然后在CaryEclipse荧光仪(美国Varian公司)上测量，激发波长为610nm，发射波长范围为620～850nm。荧光量子产率采用公式法计算，以ZnPc为标准物(ФstdF=0．32，DMF溶液)［31－33］。
1．41O2量子产率
参考文献［34］，当天配制包含DPBF的酞菁锌一级质子化溶液(672nm波长处A=0．2)并储存在暗处。光源使用12V、50W的石英灯(深圳市雷士照明有限公司)，将一片带通滤光片672nm、半峰宽为10nm(大恒集团光学薄膜中心)放置在光路径上。将2mL的混合溶液注入到石英比色皿中，放置于滤光片的另一测，并且通饱和氧。打开光源同时记时，时间为40～60s。使用UV－Vis光谱仪记录411nm处光谱的变化情况，循环5～6次。采用公式法计算1O2量子产率，以ZnPc为标准物(ФstdΔ=0．56，DMF溶液)［31，34］。
1．5光稳定性
参考文献［35］，配制一级质子化酞菁锌，使其λmax的吸光度在0．95～1．05。使用220V、100W的金属卤钨灯作为光源。移取3mL的DMF酞菁锌溶液于石英比色皿中，垂直放置在光路径上，在光源和比色皿间加入420nm紫外截止滤光片(江苏省海安县汇虹光电仪器厂)。照射间隔为10min，以A～t作图得直线，其斜率即为光降解速率常数［31］。
2结果与讨论
2．1UV－Vis光谱
2．1．1取代基位置和类型对酞菁质子化难易程度的影响
高浓度的硫酸能够破芳氧基取代酞菁锌，故本文采用TFA作为酸化剂。表1列出4个含氮芳氧基取代酞菁锌和2个联苯氧基取代酞菁锌在DMF溶液中出现质子化吸收峰(吸光度A=0．01)的TFA浓度。从表1中可以看出，β位芳氧基取代酞菁锌(3b、4b、5b)出现新的质子化峰所需要的TFA浓度大约是α位取代(3a、4a、5a)的20倍，表明α位取代酞菁锌比β位更易于发生质子化，这是由于芳氧基的给电子作用α位大于β位，使得酞菁环上的桥联氮原子电子云密度升高。但是，吡啶氧基取代酞菁锌(1a，1b)和喹啉氧基取代酞菁锌(2a，2b)在很高的TFA浓度下才达到一级质子化阶段，这可能与下述讨论的取代基类型相关。图2是β位芳氧基取代酞菁锌配合物(1b～5b)在DMF溶剂中Q带λmax处吸光度随TFA浓度的变化。Q带吸收强度大，表明未质子化酞菁分子多，相应地，其质子化程度小。从图2可以看出，酞菁配合物1b～5b质子化的难易程度为5b＞4b≥ZnPc＞3b＞2b＞1b，即含氮芳氧基β位取代酞菁锌(1b～4b)基本上都比ZnPc更难质子化，联苯氧基取代酞菁锌比ZnPc更易质子化。酞菁质子化的难易程度与取代基结构有关，取代基上的氮原子先发生质子化，引起了取代基性质的改变，含氮基团由给电子转变为带正电荷的吸电子，正电荷取代基使酞菁环上桥联氮原子密度降低，不易质子化，同时，正电荷的排斥作用也使得H+难以接近酞菁环上的氮原子产生质子化。而且，1b～4b相应四种取代基碱性大小顺序为吡啶(pKa5．14)＞喹啉(pKa4．85)＞苯胺(pKa4．58)＞萘胺(pKa3．92)，含氮芳氧基取代酞菁锌的质子化难易程度与取代基上含氮基团的碱性大小顺序成反比，取代基碱性越大，取代基越优先质子化，酞菁则越难质子化。
2．1．2酞菁质子化UV－Vis光谱λmax比较
表2列出了含氮芳氧基取代酞菁锌与联苯氧基取代酞菁锌在TFA/DMF中一级与二级质子化的λmax(nm)及其红移数据。几种取代酞菁锌未质子化前在DMF中的λmax(nm)大小顺序为4≈3＞2＞1≈5＞ZnPc，且α位取代酞菁锌大于β位，芳氧给电子基增加了酞菁环电子云密度，降低了HOMO与LUMO之间的能级差，吸收波长红移［31］。由化合物1和5的λmax大小相近可知，吡啶氧基和联苯氧基的给电子能力相当。对比表2数据，各取代酞菁配合物的一级质子化红移程度大小为5＞4＞ZnPc≥3＞2＞1，结果表明，酞菁锌质子化后，Q带红移顺序基本与其质子化的难易程度相吻合，酞菁越容易质子化，质子化Q带红移程度越大。化合物5为联苯氧基取代酞菁锌，取代基不含氮原子，其弱的给电子作用使得酞菁环上氮原子的电子云密度相对较高，易于质子化;而碱性相对较大的吡啶氧基取代酞菁锌1，虽然未质子化前吡啶氧基的给电子能力与联苯氧基相当，但是取代基优先质子化后转化为带正电荷的强吸电子基，使得酞菁环上桥联氮原子的电子云密度大为降低，难以进一步质子化，1a和1b采用TFA作为酸化剂，达不到二级质子化;而且，β位取代酞菁锌较α位更难进一步质子化，3b、4b和5b一级质子化后酞菁分解。2a和2b、3a～5a，其二级质子化红移程度比一级质子化更大，且α位取代酞菁锌配合物的红移程度大于ZnPc，可能是由于芳环氧基的给电子作用相对增加了酞菁环上桥联氮原子的电子云密度，使其较ZnPc更易进行二级质子化。
2．2荧光光谱及一级质子化的荧光量子产率
酞菁化合物的荧光性质在PDT别重要［36－37］。表3和表4分别列出质子化前后取代酞菁锌荧光发射光谱的最大发射峰λemmax和荧光量子产率ΦF。从表3可知，各取代酞菁锌一级质子化的λemmax大小顺序为5＞4≥3＞ZnPc＞2＞1，λemmax红移变化规律与UV－Vis光谱λmax大体相同，酞菁环上桥联氮原子的电子云密度越高，芳氧基取代酞菁锌越易质子化，λmax红移程度增大，λemmax红移程度增加。标题化合物质子化后，λmax和λemmax总体红移程度为联苯氧基取代酞菁锌(5)＞氨基芳氧基取代酞菁锌(4，3)＞ZnPc＞氮杂芳氧基取代酞菁锌(2，1)。由于1a和1b难以二级质子化，3b、4b和5b一级质子化后，酞菁分解，所以也观察不到它们相应的二级质子化荧光光谱。对于化合物2a和2b、3a、4a和5a，α位取代酞菁锌配合物的二级质子化λemmax红移程度大于ZnPc，此现象与吸收光谱相似。从表4中可以看出，氮杂芳氧基取代酞菁锌1～2及联苯氧基取代酞菁锌5，其荧光量子产率ΦF比ZnPc小，且α位取代比β位小，这是由于HOMO和LUMO轨道之间的E变小使得第一激发单线态(S1)到基态(S0)的无辐射跃迁变得更容易，从而使得与之竞争的发射荧光的hυ变小，荧光量子产率降低［38］;与ZnPc相似，其一级质子化的荧光量子产率比未质子化的荧光量子产率要小，即质子化后荧光量子产率降低［8］。化合物3～4是氨基芳氧基取代酞菁锌，其未质子化ΦF比相应化合物1～2小一个数量级。主要原因是氨基通过光诱导电子转移(PET)会淬灭酞菁锌激发单线态，因而其ΦF很低［26，31，38－40］。化合物3～4质子化后削弱了分子中旋轨耦合作用，使ΦF有所增大，但由于酞菁分子质子化后ΦF降低，综合两方面因素，其ΦF基本不变，仍然很小。
2．31O2量子产率
在PDT中，光敏剂在光照下从基态(S0)被激发到第一激发单线态(S1)，第一激发单线态通过隙间窜跃到第一激发三线态(T1)，第一激发三线态可与三线态氧分子相互作用而产生单线态氧1O2(或超氧阴离子自由基O－2)［41－42］。这些高活性氧是其产生光动力细胞杀伤效应的前提，也是评价抗癌光敏剂的首要条件之一。因此，对酞菁产生单线态氧能力的研究引起了人们广泛的兴趣。表5列出了取代酞菁锌未质子化与一级质子化的1O2量子产率(ΦΔ)。从表5中可以看出，化合物1未获得单线态氧量子产率的数据，主要是测定中未观察到DPBF的吸收峰，可能是由于吡啶氧基酞菁锌的一级质子化TFA浓度过高，在强酸性环境中，DPBF发生分解。氮杂芳氧基取代酞菁锌1～2及联苯氧基取代酞菁锌5，未质子化前其单线态氧量子产率ΦΔ基本比ZnPc小，且α位取代比β位大，此顺序与上述荧光量子产率ΦF相反;其一级质子化的ΦΔ比未质子化要小，即质子化后ΦΔ降低，酞菁锌发生质子化后，激发三线态的能量降低，不易将分子氧激发到单线态，使得ΦΔ降低［8，21］。氨基芳氧基取代酞菁锌3～4，其质子化前后ΦΔ变化规律与ΦF相似，几乎无1O2生成，ΦΔ很小。
2．4光稳定性
溶液中酞菁配合物的光稳定性是其作为光电功能材料的一个重要性质，同时也与其作为光敏剂的应用有关。酞菁化合物光稳定性与其中心金属、取代基、溶剂及光源等因素有关［43－45］。表6列出了取代酞菁锌的未质子化与一级质子化的光降解速率常数。从表6中可以看出，氮杂芳氧基取代酞菁锌1～2及联苯氧基取代酞菁锌5，其一级质子化的分解速率k比未质子化的要小，即酞菁锌质子化后光稳定性相对提高［8］。由酞菁类物质的光稳定性与1O2的密切关系可以推测，酞菁锌一级质子化的k降低是由产生1O2的量少而直接导致的［46］。氨基芳氧基取代的酞菁锌配合物3～4，其未质子化分解速率k比相应化合物1～2小一个数量级，主要原因单线态氧量子产率(ΦΔ)比1～2小。化合物4质子化后分解速率k增大，可能是质子化后ΦΔ增大，促进酞菁锌配合物的降解。
3结论
本文探讨了8个含氮芳氧基取代酞菁锌(1a～4a，1b～4b)和2个联苯氧基取代酞菁锌(5a，5b)在DMF溶液中三氟乙酸作用下的质子化行为及其光物理、光化学性质的变化。取代基的给电子能力影响酞菁环桥联氮原子的电子云密度，α位取代酞菁锌较β位给电子能力强，容易质子化;其次，含氮基团取代基先质子化，影响了酞菁的质子化，取代基碱性越小，酞菁环桥联氮原子电子云密度越高，越易质子化，λmax和λemmax红移程度相应增大，其总体红移程度为联苯氧基取代酞菁锌(5)＞氨基芳氧基取代酞菁锌(4，3)＞ZnPc＞氮杂芳氧基取代酞菁锌(2，1)，其α位取代酞菁锌二级质子化红移程度比一级质子化大，而且大于ZnPc。取代酞菁锌质子化后，ΦF、ΦΔ和k减小，而氨基芳氧基取代酞菁锌质子化前后ΦF、ΦΔ和k都很小。
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光合作用研究范文3
［关键词］小组合作学习 广播体操 实验研究
［中图分类号］G831 ［文献标识码］A ［文章编号］1009-5349（2012）11－0143－01
合作学习是20世纪70年代由Slavin开发的，合作学习是指学生为了完成共同的任务，有明确的责任分工的互学习，合作学习方法都是一种具有优越性的教学方法，激发学生的学习兴趣，培养学生自主探究的学习品质，或作为课堂的小结形式，检验学生对所学知识的理解。本文通过教学实验去探索合作学习对于广播体操教学效果的影响。
一、研究对象和方法
（一）研究对象
延安技术学院附属中学初三年级4班和6班共120人。
（二）研究方法
1.文献资料法。根据研究内容的需要，查阅了中国期刊网、中国知网、西安体育学院图书馆等数据资料，并对小组学习方法的进展相关领域的研究进行了较为深入地整理与分析。
2.实验法。实验的内容：全国广播体操“青春的活力”。广播体操“青春的活力”是2002年9月1日国家教育部颁布并在全国范围内推广的。它突破了原有广播体操的固定模式，采用节奏感很强的音乐，使广播体操蕴含了很强的艺术性和丰富的内涵。
实验的设计：从我实习学校中随机抽取两个人数基本相同、健康状况、入学文化程度、体育成绩大体一致的自然班为对照班和实验班，实验前对两个班的学生进行了3项身体素质测验，男子为立定跳远、掷实心球、1000米跑。女子为立定跳远、掷实心球、800米。测试结果相加计算出综合成绩后，进行组间差别检验（表1），结果p>0.05，差异无显著意义。
根据综合成绩，按优、中、差组成异质合作学习小组。
实验进行：由我和另一名实习导师来进行试验。我们学要求，统一备课，统一评分细则和制订教学计划。对照班和实验班教学进度内容一样。实验组的教学活动采用合作学习的方法，教对照组采用常规教学的方式。
二、实验结果与分析
实验结果如下：
全身运动与预备节相比无论是从动作难度、动作变化、动作力度还是步伐变化上都难得多、复杂得多，传统教学学生养成了一次两次地进行数量和实践的堆积，直到下课完成任务的习惯，同学之间缺乏合作，或是参与意识不强，这就防碍了教学效果和学习效果。而实验班能够取得如此好的成绩，充分说明了合作学习的优势，分析主要是：
1.合作学习创造出自我学习的氛围，让更多的学生参与到体育活动中来。小组合作学习使学生愉快的气氛中学习，同学之间相互关心帮助、相互交流，相比教师的协助更有效果。同时，生动有趣的小组游戏取代了一些单调、枯燥、重复性的技术练习和艰苦的身体素质训练。
2.小组合作学习可以体现出互帮互助的精神。在小组中，对同伴成果以及成功的学习方法能够虚心吸收与借鉴，充分发挥团体凝聚力作用的学习活动，联系自身加以对比。帮助同伴纠正和改正错误的动作。学生原有的各玩各的各练各的变成了相互协作、相互帮助，合作学习的关系，使学生的主体性得到磨炼。
三、结论和建议
（一）结论
1.合作学习在广播体操教学中起到了明显的教学效果。实验表明在学习过程中，把学生个体主动探索作为基础，重点强调学生集体的广泛合作和合作互动，改变的不仅仅是课堂组织形式，而是彻底改变了解决问题的方式。
2.它为学生创造了一个自由活泼的“小组合作学习组”，每个学生在轻松、愉快的气氛中学习，充分发挥团体动力作用。进而获得知识经验、智力提升、个性发展、情感积淀，并且充分利用教学中的非人力资源来开发学生的非智力因素。
（二）建议
1.在今后的研究中，应加强对分组标准的研究，教师随机把学生分成几个小组，会产生分组后合作不协调，竞争不平衡的情况。故此，体育教师必须事先对班级所有同学做一个细致的观察和了解，而后根据学生的性格特点、运动能力、性别差异等因素均匀地、互补地或同类合并地分成若干合作小组。
2.实验的时间可以更长一点，进一步观察合作学习的优势，并且还可以试着与其他教学方法相结合来教学，以便更好地发挥小组合作学习的作用，增强学生学习的兴趣。
【参考文献】
[1]王坦.合作教学的基本理念[J].中国教育报，1995.
[2]林晓红.合作学习教学模式在中学体育教学中的应用研究[J].首都体育学院学报，2003.
光合作用研究范文4
【关键词】 谷胱苷肽转移酶； 酶抑制剂； 木黄酮
ABSTRACT Glutathione S-transferase-π (GST-π) level usually increased apparently in sufferring from certain kinds of cancers， and it played an important role in the process of drug resistant tumor cells against anti-tumor agents. Inhibition of the overexpressed enzyme activity will contribute to overcome the resistance. Therefore， GST-π has been considered as a potential drug target for the cancer treatment. By using the GST-π high throughput screening system model which was developed in our laboratory， an actinomycete strain No.550 has shown inhibitory activity to GST-π. A compound named No.550-A was isolated from the mycelium， and by solvent extraction by Sephadex LH-20 column chromatography， and HPLC purification， the compound showed moderate activity against GST-π with the IC50 of 21.4μg/ml， by physico-chemical spectral analysis， the structure of the compound was identical with genistein， of which having inhibitory activity against GST-π was firstly reported.
KEY WORDS GST; Enzyme inhibitor; Genistein
谷胱苷肽-S-转移酶(glutathione S-transferase，简称GST)为细胞内存在的具有解毒作用的酶蛋白［1］，广泛分布于动、植物内。GST作为一种具有多种生理功能的药物代谢酶参与机体的解毒作用，可解除化学诱变剂、促癌剂等的毒性。GST催化还原型谷胱苷肽(glutathione，简称GSH)与亲电子药物(X)共价结合成GS-X复合物，再转运出体外而发挥解毒作用。
谷胱苷肽转移酶具有多个亚型［2］，其中GST-π是最重要的一种。研究表明，GST-π的酶活性在多种类型肿瘤的患者体内有异常的升高，其水平与肿瘤的耐药性密切相关［3～5］，高活性的GST-π可使肿瘤细胞对某些化疗药物的耐药性升高，导致化疗失败［2］。探讨GST在肿瘤耐药机制中的作用并以GST-π为靶点寻找特异性的抑制剂，对提高临床化疗的敏感性、克服肿瘤的耐药性将产生重要的意义［6］。
GST-π的酶活性在多种肿瘤患者体内有明显增高，其水平与肿瘤的耐药性密切相关，两者具有明显的功能关系。我们以GST-π为靶点，建立了一个GST抑制剂的高通量筛选模型，应用此模型对从微生物来源的4800个代谢产物进行了筛选，在筛选过程中发现由一株放线菌550产生的发酵产物对来源于人的GST-π产生明显的抑制活性，本文报道对放线菌550所产生的活性物质的研究结果。
1 材料与方法
1.1 材料
(1)主要试剂 人源(human placenta)谷胱苷肽-S-转移酶-π、底物1-氯-2，4-二硝基苯(1-chloro-2，4-dinitrobenzene，简称CDNB)和还原型谷胱苷肽(GSH)均购自Sigma公司；其余化学试剂均为分析纯或色谱纯试剂。
(2)主要仪器设备 Victor21420多功能测定仪(美国PE公司)，低温离心浓缩仪(德国Christ公司)。
(3)菌株550的来源 放线菌550来源我国云南省。
1.2 方法
(1)GST-π的酶活性测定［7］ 在96孔板的样品测定孔中分别加入2μl的待测样品、45μl 3mmol/L CDNB底物工作液和30μl酶液；对照孔和空白孔分别以2μl DMSO和30μl测活缓冲液代替酶液，其余与样品孔相同。30℃保温15min，各孔加入浓度为2.5mmol/L的GSH底物工作液25μl，使反应体系中CDNB和GSH的终浓度分别为1.8和1.5mmol/L。离心2min并振摇混匀，测定各孔在340nm波长处的吸光度(A1)，30℃保温30min后，再测定各孔在340nm波长处的吸光度(A2)。
样品对GST酶抑制率的计算公式为：
抑制率(%)=(A2-A1)对照孔-(A2-A1)样品孔/(A2-A1)对照孔-(A2-A1)空白孔×100%
取抑制率大于50%的样品为阳性样品。
(2)菌株550的培养 于500ml的三角瓶中装入100ml种子培养基(含2.4%淀粉；0.1%葡萄糖；0.3%蛋白胨；0.3%牛肉膏；0.5%酵母粉；0.4% CaCO3，pH7.0)。接种后于28℃培养3d，按10%的接种量将一级种子接种于装有100ml发酵培养基(含4.0%可溶性淀粉；2.0%脱脂大豆粉；0.05% FeSO4·7H2O；0.05% K2HPO4；0.03% KCl，pH6.5)的三角瓶中，于28℃振摇培养14d。
从培养d5开始从发酵培养瓶中取出5ml样品进行经时变化考察，共培养384h(16d)，每天取样后加入两倍体积乙酸乙酯浸泡4h，3000r/min离心15min，取上清液浓缩至干，稀释成一定体积，测定对GST抑制活性。
2 结果
2.1 菌株550发酵过程中产物活性的变化
菌株550发酵过程中产物活性的变化情况见Fig.1。菌株550的跟踪培养，从d5开始每天取样，测定发酵过程中培养液对GST的抑制率，并用HPLC检测活性化合物的产生量，发现在d14活性化合物产生量大，且活性达到高值，之后，活性未见明显增加，故选择发酵液活性最强的培养时间14d为发酵周期。
2.2 菌株550发酵液的提取
550发酵液3400ml，经3000r/min离心15min，分别收集菌体与上清液，菌体用3000ml丙酮提取后，蒸去丙酮，用3000ml乙酸乙酯抽提二次，乙酸乙酯层加无水Na2SO4脱水，浓缩抽干，得到褐色物质1.09g，活性测定显示在20mg/ml的浓度下，该提取物对GST的抑制活性为67%。
2.3 粗提物的TLC分析
以氯仿：甲醇(10：1，V/V)为展开剂对粗体物进行TLC展开，分别刮取各个条带，用乙酸乙酯提取，浓缩干燥后测活性，结果见Tab.1。测定结果显示，只有条带3含有活性成分。
2.4 活性条带3的HPLC分析及活性检测
在上述TLC分析的确定条带3为活性成分的基础上，通过对条带3的HPLC分析，进一步确定活性峰。HPLC分析条件为：流动相：溶液A：0.05%乙酸∶水，溶液B：100% CH3CN；0～2min：20%～40% B；2～20min：20%～100% B；21～35min：100%B；层析柱：6mm×150mm ODS，检测波长：220nm。条带3的HPLC分析图谱见Fig.2，活性测定结果显示保留时间为16.61min的峰为活性组分。
Fig.2
The HPLC analysis chart of band 3
2.5活性组份的柱层析制备
取1g发酵液提取样品，加少量甲醇溶解后，上葡聚糖LH20(2.5cm×50cm)柱进行分离纯化，用100% MeOH洗脱，通过TLC分析，收集合并目标组分，浓缩抽干后得红褐色固体74mg。
2.6 活性化合物的HPLC分离纯化
取活性粗品74mg，用5ml甲醇溶解后进行活性纯化合物的HPLC分离纯化，色谱条件为：色谱柱：Phenomenex 10μm，250mm×20cm；流动相：50%乙腈∶水∶0.05%乙酸，检测波长220nm；得淡黄色粉末状物质550-a 13.4mg，HPLC制备图谱见Fig.3。
2.7 活性550-a的纯度检验
取化合物550-a适量，用甲醇制成1mg/ml溶液，
Fig.3
The HPLC isolation chart of compound 550-aHPLC进行纯度分析(色谱条件为：6mm×150mm ODS柱，流动相：50%乙腈∶水∶0.05%乙酸；检测波长220nm；进样量10μl；)，用归一化法计算得到化合物550-a的纯度大于99.5%。
2.8 化合物550-a的结构解析：
化合物550-a为淡黄色粉末，紫外图谱显示有两个吸收峰［UVλmax(MeOH)：195，259］。根据550-a的LC-MS(ES+)(M+1)(m/z)给出的271.4的分子离子峰，确定其分子量为270。
550-a的13C-NMR和1H-NMR见Tab.2，其中2位氢1H-NMR δ(1H，s，8.315～8.308)为异黄酮类化合物的典型特征，同时，550-a具有三个特征明显的连羟基的质子峰，因此，初步断定其为含三羟基的异黄酮类化合物，并根据羟基所在位置判断为木黄酮(genistein)，550-a与大豆木黄酮1H-NMR和13C-NMR数据比较见Tab.2，两者数据具有很好的一致性。同时，550-a的红外光谱、质谱数据、理化性质等与大豆木黄酮的相一致的分析结果，进一步支持了其化学结构为木黄酮的结论，因此，最终确定分离得到的化合物550-a为木黄酮(genistein)［8］，其化学结构见Fig.4。
2.9 化合物550-a对GST的酶抑制活性测定
化合物550-a对GST酶呈现出剂量依赖的抑制作用，其IC50值为21.4μg/ml，呈现出中等程度的抑制活性。
3 讨论
木黄酮主要从大豆中提取，但由于在大豆中含量较低，不易得到，因此在国际市场上价格较昂贵。木黄酮对多种癌症具有良好的抗癌活性，有可能被用做新一代的抗癌药物进行开发，我们经MTT法检测也表明其对不同的癌细胞株具有优于常用抗癌药物顺铂和喜树碱的活性。在筛选GST抑制剂的过程中，我们首次发现了木黄酮对GST-π的中等程度的抑制活性，具有一定的开发成为抗癌药物增敏剂的应用潜力。
放线菌550从发酵液HPLC图谱分析得知，其木黄酮含量较高，杂质少，便于提取，具有实现产业化生产的巨大潜力。
【参考文献】
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光合作用研究范文5
【关键词】高中生物 植物光合作用 环境
在高中生物教学中，有关光合作用的内容是历年高考命题的热点，也是重点和难点，试题侧重考查考生对光合作用过程图解的理解和分析，包括光反应和暗反应的场所、条件、物质变化、能量变化、相互关系以及在某种环境因素突然发生变化的情况下，细胞中[H]、ATP、C3和C5的含量变化情况等。影响光合作用的环境因素是高考必考的内容，考查形式多样，选择题的考查侧重于实验结果的分析，而非选择题的考查往往结合实验设计来进行。以下是影响光合作用的相关因素：
一、单因子变量对光合作用的影响
（一）光照――光合作用的动力
1.光照时间：光照时间越长，产生的有机物越多。2.光质：由于色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多，吸收的绿光最少，故不同波长的光对光合作用的影响不同，建温室时，选用无色透明的玻璃或塑料薄膜做顶棚，能提高光能利用率。3.光照面积：在一定范围内，随着叶面积的增大，光合作用强度不断增大。达到一定值后，随着叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是叶片之间相互遮挡，光照不足。所以适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。4.光照强度：在一定范围内，随着光照强度的增加植物的光合作用强度越强，同化CO2的速度也相应增加，但当光照强度达到一定值时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时，这一光照强度就称为光补偿点，这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。当光照强度达到一定值以后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制。光补偿点因植物种类的不同而不同，主要与该植物的呼吸作用强度有关，与温度也有一定的关系。一般阳生植物的光补偿点比阴生植物的高。光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。在栽培农作物时，阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率，增加产量；而阴生植物应当种植在阴暗潮湿的条件下，才有利于生长发育，光照强度越大，蒸腾作用越旺盛，植物体内因失水而不利于其生长发育，如人参、三七、胡椒等的栽培，就必须栽培于阴暗潮湿的环境中，才能获得较高的产量。
（二）温度
植物所有的生活过程都受温度的影响，在一定范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速率。光合作用也不例外，在适宜的光照强度下，适当提高温度会促进光合作用的进行，但提高温度也会促进呼吸作用。冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用的最适温度，以提高光合作用效率；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
（三）CO2浓度
CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。植物能够进行光合作用的最低CO2浓度称为CO2补偿点，即在此CO2浓度条件下，植物通过光合作用吸收的CO2与植物呼吸作用释放的CO2相等。环境中的CO2低于这一浓度，植物的光合作用就会低于呼吸作用，消耗大于积累，长期如此植物就会死亡。一般来说，在一定范围内，植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。如CO2浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒而影响植物正常的生长发育。所以大田作物要“正其行，通其风”多施有机肥；温室内可适当补充CO2，即适当提高CO2浓度可提高农作物产量。
（四）必需矿质元素
绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。如氮是催化光合作用过程中各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分，磷也是NADP+和ATP的重要组成成分。科学家发现，用磷脂酶将离体叶绿体膜结构上的磷脂水解后，在原料和条件都具备的情况下，这些叶绿体的光合作用过程明显受到阻碍，可见磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用。又如绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，都需要钾。再如镁是叶绿体的重要组成成分，没有镁就不能合成叶绿素，等等。在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时适量地增施肥料，有利于提高农作物的光能利用率。
二、多因子变量对光合作用的影响
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合作用速率，也可同时充入适量的CO2，进一步提高光合速率，当温度适宜时，要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过提高光照强度、调节温度或增加CO2浓度等来充分提高光合速率，以达到增产的目的。
各种环境因子对植物光合作用的影响不是单独的发挥作用，而是综合作用。但各种因子的作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子为关键因子，因此在分析相关问题时，应抓住关键因子。
参考文献：
[1]徐英；环境因子对东湖几种沉水植物生理的影响研究[J]；生物技术世界；2013年08期
[2]钟荫；温度光照和pH对菹草光合作用的影响[J]；生物科技；2012年06期
光合作用研究范文6
【关键词】光合作用 光补偿点 光饱和点 二氧化碳 光照强度
引言
在高中生物的学习过程中光合作用无疑是一大教学重点，特别是针对光合作用随着光照强度、二氧化碳等因素的不断变化而引起的一系列变化更是高考中经常出现的经典例题。为了夯实学生光合作用知识的基础，使学生的生物学科在高考中取得理想的成绩，本文主要对光合作用中对光补偿点与光饱和点具有重要影响的两大因素进行了知识的全面整合，使学生可以准确、清晰地掌握有关于光合作用的知识点。
一、 光饱和与光补偿点的含义
1.光补偿点光，是植物在光合作用中在一定的光照范围下，所吸收的二氧化碳刚好与植物呼吸作用所产生的二氧化碳含量相等。因此植物长时间处于光补偿点的环境中，其有机物的合成与消耗一直处于一种动态平衡的状态，不利于植物的物质积累。
2.光饱和点在一定的光照强度的范围内，植物的光合作用会随着光照强度的增加而不断地提高，但是当光照强度上升到一定的数值时，光合作用速率将趋近于平衡，不再随着光照强度的增加而增加。不同的是，植物的光饱和点的位置并不相同，一般来说阳生植物的光饱和点高于阴生植物。
二、光照强度对于光饱和点与光补偿点的影响
光合速率是我们用来表示光合作用中植物光合速度快慢的一个量，一般来说主要表示的是单位叶面积在单位时间内所吸收的二氧化碳量。生物考试一直将影响光合作用的因素作为一个重要的考点，其中最为常见的就是对于光照强度的考查，因此为了帮助学生们更好地掌握这一知识点，本文首先对光照强度对光饱和点以及光补偿点的影响进行了知识的整合。通过一系列的生物实验探究最终将光照强度与光合速率的关系如图所示。
三、二氧化碳含量对于光饱和点与光补偿点的影响
CO2浓度是影响植物光合作用的重要因素之一，由于其直接参与到光合作用中的暗反应中，因此一般在考查影响光合作用的重要因素时都会与其主要作用以及所引起的植物内部物质的变化进行综合性的考查，因此一直是我们高中生物知识总结中的一大重点知识。CO2浓度对植物的光合作用以及其光照强度之间的变化可以用如下的曲线图进行表示，但值得注意的是下图的绘制旨在设定CO2浓度并没有影响到呼吸作用的大前提下所统计绘制的。
CO2浓度与光合作用速率的关系曲线图如右图所示，根据图中的曲线我们可以看出，在一定的范围内，植物的光合作用强度会随着CO2浓度的升高而升高，因此二氧化碳浓度对植物的光合作用起到促进的作用。而如果在一定范围内提高植物所处环境的CO2浓度，光合作用速率与光照强度关系曲线图，图中各点位置应如下图虚线所示：
a点：不移动。因为CO2浓度的适当提升，不会抑制呼吸作用。b点：向左移。因为CO2浓度的适当增大，光合速率增大，呼吸速率不变。c点：右上方移动。c点光饱和点，其限制因子为CO2浓度或温度，适当提高CO2浓度，可促进植物利用更高的光强进行生命活动。
四、教学反思
通过对光合作用中光照强度以及二氧化碳含量对光饱和点以及光补偿点的影响所进行的知识总结，帮助同学们系统地归纳总结了有关光合作用的曲线图以及知识点，提高了学生对于生物知识综合运用的能力，在日常的测试以及随堂的习题中大大提高了学生做题的准确性。
【参考文献】
[1]人民教学出版社，课程教材研究所，生物课程教材研究开发中心.生物3必修《稳态与环境》教师教学用书[M]. 北京：人民教学出版社，2004：32-33.