9 класс У р о к 17
Тема урока: Фотосинтез и его значение
Цели: Сформировать зания учащихся об процессе фотосинтеза и его значении для человечества.
Задачи:
образовательная: доказать, что фотосинтез – один из важнейших процессов на земле;
развивающая: продолжить формирование умений и навыков анализа, сравнения; выделять главное, формулировать выводы;
воспитательная: экологическое воспитание на примере бережного влияния ан зеленые растения.
Тип урока: комбинированный
Метод проведения: беседа, работа с опорным конспектом, ИКТ, смысловое чтение.
Планируемые результаты:
- личностные: осознание ценностей биологических знаний, как важнейшего компонента научной картины мира;
-метапредметные: умение организовывать свою деятельность, определять её цели и задачи, умение вести самостоятельный поиск, анализ, отбор информации, умение взаимодействовать с людьми и работать в коллективе; высказывать суждения, подтверждая их фактами; владение элементарными практическими умениями работы с учебником для исследования;
- предметные: иметь представление об истории изучения процесса фотосинтеза;
знать основные фазы фотосинтеза;
уметь доказывать, что фотосинтез – важнейший процесс на земле
Универсальные учебные действия:
- личностные: осознать необходимость изучения окружающего мира
- регулятивные: принимать и формулировать учебную проблему.
- познавательные: анализировать, сравнивать, классифицировать и обобщать факты и явления, выявлять причины и следствия простых явлений.
- коммуникативные: умение общаться и взаимодействовать друг с другом.
Междисциплинарные связи: история.
Внутридисциплинарные связи: цитология.
Образовательные ресурсы: таблица «Фотосинтез»; опорный конспект.
ход урока
I. Фронтальный опрос ( тестирование, работа в парах, устный ответ).
II. Мотивация учебной деятельности.
Сообщение темы, цели.
Почему фотосинтез важен для всего живого?
III. Открытие новых знаний.
органические вещества – источники энергии для жизнедеятельности клетки. А где берут их организмы? Все организмы по источникам получения органических веществ делятся на 2 группы (учащиеся сами приводят примеры организмов, относящихся к этим группам):
Автотрофы самостоятельно синтезируют органические вещества из неорганических для своего питания (растения, некоторые бактерии).
Гетеротрофы получают с пищей готовые органические вещества (животные, грибы, большинство бактерий).
В группе автотрофов в зависимости от того, какой источник энергии используется для синтеза органических соединений, выделяют: фототрофы и хемотрофы.
– Что является источником энергии для хемотрофов?
Фотосинтез.
Сегодня мы рассмотрим только автотрофы. Растения, используя энергию солнечного света, строят сложные органические соединения из СО2 и Н2О, то есть фотосинтезируют.
– Что такое фотосинтез?
Фотосинтез – процесс образования углеводов из неорганических веществ – СО2 и Н2О при использовании энергии солнечного света.
Общее уравнение фотосинтеза:
6СО2 + 6Н2О (свет, хлоропласты) → С6Н12О6 + 6О2↑
В ходе этого процесса из веществ, бедных энергией (углекислый газ и вода), образуется углевод глюкоза (С6Н12О6) – богатое энергией вещество; кроме того, образуется также молекулярный кислород.
Очень образно описал это явление русский ученый, физиолог растений – : «Дайте самому лучшему повару сколько угодно свежего воздуха, сколько угодно солнечного света и целую речку чистой воды и попросите, чтобы из всего этого он приготовил Вам сахар, крахмал, жиры и зерно, – он решит, что вы над ним смеетесь. Но то, что кажется совершенно фантастическим человеку, беспрепятственно совершается в зеленых листьях растений».
Суммарное уравнение отражает только количественные соотношения участвующих в фотосинтезе реагентов и его конечных продуктов, но не химическую природу этого явления. Общее уравнение удалось выяснить ученым к концу XIX века, а химическая природа выяснена в середине XX. Хотя все сложности этого процесса до конца не ясны и сегодня.
Сейчас известно о фотосинтезе, что это длинная и сложная цепь реакций, протекающих в хлоропластах при участии большого количества ферментов. Чтобы эти реакции шли, они должны быть разделены в пространстве.
Вспомните, какое строение имеют хлоропласты, как их строение соответствует выполняемой ими функции.
Демонстрируется интерактивная таблица «Строение хлоропласта» зарисовка в тетрадь
«Диск, две мембраны, загибами внутренней мембраны образованы мешочки-тилакоиды, уложенные в стопки-граны. В мембраны тилакоидов встроены молекулы хлорофилла, он и улавливает энергию света; в тилакоидах происходит превращение световой энергии в химическую энергию АТФ».
Главное вещество фотосинтеза – зеленый пигмент – хлорофилл. Это сложное органическое вещество, в центре которого находится атом магния. Хлорофилл находится в мембранах тилакоидов гран, из-за чего хлоропласты приобретают зеленый цвет, а благодаря хлоропластам остальная часть клетки и весь лист становятся зелеными; другие структуры клетки – бесцветны.
Демонстрация вытяжки хлорофилла.
– Почему сам хлорофилл кажется нам зеленым? (Потому, что он поглощает лучи в красной и синей областях спектра и отражает зеленые лучи, которые и воспринимаются нашим глазом.)
По современным данным, фотосинтез включает два типа реакций: световые (светозависимые) и темновые (не зависящие от света). Световые реакции территориально привязаны к пространству, ограниченному тилакоидами. Темновые проходят в строме хлоропласта.
Ознакомимся с процессом фотосинтеза по таблице «Процесс фотосинтеза»* (см. Примечание).
(Далее обсуждается схема и заполняется табл. 1 на доске и в тетрадях учащихся.)
Световая фаза.
В этой фазе происходит превращение световой энергии солнца в химическую энергию молекул АТФ и других молекул, богатых энергией. Эти реакции протекают непрерывно, но их легче изучать, разделив на три стадии:
1. а) Свет, попадая на хлорофилл, сообщает ему достаточно энергии для того, чтобы от молекулы мог оторваться один электрон; б) электроны захватываются белками-переносчиками, встроенными, наряду с хлорофиллом, в мембраны тилакоида, и выносятся на сторону мембраны, обращенную в строму; в) в строме всегда есть вещество, являющееся переносчиком водорода, по своей природе оно является динуклеотидом и называется сокращенно НАДФ+ – окисленная форма (никотин-амид-аденин-динуклеотид-фосфат). Это соединение захватывает возбужденные светом е и протоны, которые всегда есть в строме, и восстанавливается, превращаясь в НАДФН2.
2. Молекулы воды разлагаются под действием света (фотолиз воды): образуются электроны, Н+ и О2. Электроны замещают е, утраченные хлорофиллом на стадии 1. Протоны пополняют протонный резервуар, который будет использоваться на стадии 3. Кислород выходит за пределы клетки в атмосферу.
3. Протоны, накапливаясь внутри тилакоида, образуют положительно заряженное электрическое поле. Со стороны, обращенной в строму, мембрана заряжена отрицательно.
Постепенно разность потенциалов по обе стороны мембраны возрастает и, когда она достигает критической величины (200 милливольт), открывается пора в ферменте, встроенном в мембрану тилакоида (фермент называется АТФ-синтетаза). Протоны устремляются по протонному каналу в ферменте наружу – в строму. На выходе из протонного канала создается высокий уровень энергии, который идет на синтез АТФ (АДФ + ФН > АТФ). Образовавшиеся молекулы АТФ переходят в строму, где участвуют в реакциях образования углеводов.
Итак, результат световой фазы – образование молекул, богатых энергией АТФ и НАДФН2 и побочного продукта – О2.
Темновая фаза.
Эта фаза проходит в строме хлоропласта, куда поступают СО2 из воздуха, а также продукты световой фазы АТФ и НАДФН2. Здесь эти соединения используются в серии реакций, «фиксирующих» СО2 в форме углеводов. Проследим по схеме: СО2 присоединяется к пятиуглеродному сахару (рибулёзодифосфат), который есть в строме. Образующаяся при этом шестиуглеродная молекула нестабильна и сразу расщепляется на две трехуглеродные молекулы, каждая из которых присоединяет фосфатную группу от АТФ. Обогащенная энергией молекула становится способной присоединить водород от переносчика НАДФН2. На пятом этапе судьба трехуглеродных молекул может быть различной: одни из них соединяются друг с другом и образуют шестиуглеродные молекулы, например глюкозы, а те дальше объединяются в сахарозу, крахмал, целлюлозу и другие вещества. Другие трехуглеродные молекулы используются для синтеза аминокислот, присоединяя азотсодержащие группы. Наконец, третьи вовлекаются в длинный ряд реакций, основной результат которых сводится к превращению пяти трехуглеродных молекул в три пятиуглеродные молекулы рибулёзодифосфата. Он снова присоединяет углекислый газ, увеличивая общее количество фиксированного углерода в рестении. Иными словами, процесс представляет собой цикл Кальвина (Нобелевская премия 1961 г.).
Для создания одной молекулы глюкозы цикл должен повториться шесть раз: при этом всякий раз к запасу фиксированного углерода в растении прибавляется по одному атому углерода из СО2.
АДФ, ФН и НАДФ+ из цикла Кальвина возвращаются на поверхность мембран и снова превращаются в АТФ и НАДФН2.
В дневное время, пока светит солнце, в хлоропластах не прекращается активное движение этих молекул: они снуют туда сюда, как челноки, соединяя два независимых ряда реакций. Этих молекул в хлоропластах немного, поэтому АТФ и НАДФН2, образовавшиеся днем, на свету, после захода солнца быстро расходуются в реакциях фиксации углерода. Затем фотосинтез прекращается до рассвета. С восходом солнца вновь начинается синтез АТФ и НАДФН2, а вскоре возобновляется и фиксация углерода.
Итак, в результате фотосинтеза происходит превращение световой энергии в энергию химических связей в молекулах органических веществ. А растения, таким образом, являются посредниками между Космосом и жизнью на Земле.
Фотосинтез
Фазы | Процессы, | Результаты |
Световая фаза | 1. а) хлорофилл – (свет) → хлорофилл + е; б) е + белки-переносчики → на наружную поверхность мембраны тилакоида; в) НАДФ+ + 2Н2 + 4 е → НАДФН2 | Образование НАДФН2 |
2. Фотолиз воды (разложение) Н2О – Н+ → в протонный резервуар тилакоида ОН– → ОН– – е → ОН → Н2О и О2? е + хлорофилл → хлорофилл | О2 – в атмосферу | |
3. Н+ протонного резервуара – источник энергии, необходимой АТФ фазе для синтеза АТФ из АДФ + ФН | Образование АТФ | |
Темновая фаза | Связывание СО2 с пятиуглеродным сахаром рибулёзодифосфатом при использовании АТФ и НАДФН2 | Образование глюкозы |
IV. Закрепление.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
