Едва ли какой процесс, совершающийся на поверхности Земли, заслуживает в такой степени всеобщего внимания как тот, далеко ещё не разгаданный, который происходит в зелёном листе…- это процесс, от которого в конечной инстанции зависят все проявления жизни на нашей планете, а, следовательно, и благосостояние всего человечества.
.
О каком процессе идет речь? (фотосинтезе)
Тема урока - «Фотосинтез»
Цель: 1. углубить знания учащихся о метаболизме на основе изучения способов питания организмов;
2. закрепить понятие о фотосинтезе как одном из процессов метаболизма;
3. охарактеризовать световую фазу фотосинтеза.
Тип урока: комбинированный.
Методы используемые на уроке: репродуктивные, частично-поисковые.
Более 200 лет тому назад этот процесс случайно открыл один английский химик Джозеф Пристли. Одну из грандиозных сил природы, способную восстанавливать «хорошие свойства воздуха», испорченного бесчисленным дыханием и горением на нашей планете. Сила эта - зеленые растения. С этим понятием мы уже сталкивались в 9 классе. Давайте вспомним. (учебник 9 класса, что помнят из 9 класса). А теперь все наши знания попытаемся углубить и систематизировать.
Разбирается таблица
Классификация живых организмов в соответствии с основным источником
углерода и энергии.
Источники | углерода. |
Автотрофные: Используют СО2 (неорганическое соединение) | Гетеротрофные: Используют органические источники углерода |
Фотоавтотрофные: Все зелёные растения, сине - зелёные водоросли, зелёные и пурпурные серобактерии. | Фотогетеротрофные: Немногие организмы, например некоторые пурпурные несерные бактерии. |
Хемоавтотрофные (хемосинтезирующие): Немногие бактерии, например Nitrosomonas и некоторые другие бактерии, участвующие в круговороте азота. | Хемогетеротрофные: Все животные и грибы, большинство бактерий, некоторые паразитические цветковые растения, например повилика (Cuscuta). |
Источник | энергии |
Фототрофные (фотосинтезирующие): Используют энергию света | Хемотрофные: Используют химическую энергию. |
Вопрос: Что отражает данная таблица? (2 типа питания)
фотоавтотрофное – процесс, в котором энергия солнца служит источником энергии для синтеза органических соединений из неорганических веществ с использованием CO2 как источника углерода.
хемогетеротрофное – процесс, в котором органические соединения синтезируются из уже существующих органических источников углерода за счёт энергии химических реакций.
Из таблицы видно, что существуют два типа фотосинтезирующих организмов фотоавтотрофы и фотогетеротрофы.
Большая часть из них фотоавтотрофы. Вот на их основании мы и разберём фотосинтез.
В каких организмах он осуществляется?(в растительных).
А по конкретнее? (в лист, хлоропласт).
Строение листа. (на доске таблица).
Лист - главный фотосинтезирующий орган высших растений.
Строение и функции его тесно взаимосвязаны.
6кл. 6CO2+6H2O →(C6H12O6)+6O2
Какие требования к листу, чтобы проходил фотосинтез?
1)Листьям нужен CO2 и Н2О.
2)Листья должны быть приспособлены к поглощению солнечной энергии.
3)В них должен быть хлорофилл.
4)Побочный продукт – O2.
5)Полезный продукт - углевод - должен транспортироваться в другие части растения.
Строение листа.
Верхняя и нижняя эпидерма(защита от высыханий, инфекции, газообмен).
Столбчатая (палисадная) основная фотосинтезирующая.
Губчатая производит газообмен.
ксилема (в лист вода и мин. соли).
Проводящая ткань(сосуды) флоэма (из листа продукты фотосинтеза (сахара))
Этиоляция (усиленный рост побега в темноте).
Листовая мозаика
фотопериодизм (рост по направлению к свету).
Где конкретно осуществляется фотосинтез?
У эукариот он происходит в хлоропластах. ( табл. в учебнике 10кл. стр. 70).
Их количество различно.
Форма округлая, спиралевидная, чашевидная, выпуклая.
Строение хлоропласта.
1) Оболочка (наружная и внутренняя мембрана.
2)Мембранная система (место протекания световой реакции).
В мембранах хлорофилл, пигменты, ферменты, переносчики электронов.
3)Тилакоиды (плоские мешочки, заполненные жидкостью).
4) Из тилакоидов → граны.
5) Ламеллы - соединения между гранами.
6) Строма – темновая фаза.
гель
Итог I части урока
1) Какие существуют типы питания? (фотоавтотрофное, фотогетеротрофное).
2) Где осуществляется фотосинтез? (хлоропласты, лист).
3) Какое строение имеет хлоропласт?
Мы говорили, что фотосинтез идет в 2 фазы (темновая, световая). Вот сейчас мы с вами и разберем световую фазу (входит нециклическое фосфорилирование и фотолиз H2O), которая осуществляется в тилакоидах, а конкретно в его мембране.
1) В мембране есть молекулы хлорофилла и каратикоидов (таблица).
2) Они объединены в группы по 300-400 молекул, дающие фотосистему.
3) Фотосистема I Фотосистема II
Р700нм Р680нм
Поглощение фотонов солнечной энергии.
1) Солнечная энергия выделяется порциями или фотоволнами.
2) Чем больше длина световой волны, тем меньше энергия фотонов.
3) Молекулы хлорофилла и каротикоидов располагаются в мембранах тилакоидов хлоропластов не беспорядочно. Они объединяются в группы и называются фотосистемы.
4) У высших растений выделяют две ФС: ФС-1, ФС-2.
5) Каждая из них содержит от 250-400 молекул хлорофилла и вспомогательных пигментов. Входят формы хлорофилла A B C D, которые различаются спектрами поглощения.
6) Каждая ФС состоит из реакционного центра (одна молекула хлорофилла) и множеством антенных молекул.
7) Фотоны света поглощаются антенными молекулами и передаются от одной к другой до реакционного центра.
8) Передача энергии происходит от коротковолновых форм хлорофилла и вспомогательных пигментов к длинноволновым.
Фоторазложение H2O
1) Пока на место ушедшего электрона в ФС II не встанет другой, она не может функционировать.
2) Место ушедших электронов занимают электроны воды, которая находится во внутреннем пространстве тилакоидов.
3) Идет светозависимое разложение молекул воды – фотолиз
Н2О → 2Н++2з + Ѕ О2
образуются = протоны+электроны+кислород с участием ферментов, локализованных на внутренней стороне мембраны тилакоида.
4) O2 → выделяется в окружающую среду.
5) Протоны накапливаются во внутреннем пространстве тилакоидов, образую резервуар протонов.
Нециклический поток электронов
1) Процесс начинается с поглощения фотона солнечного света молекул хлорофилла реакционного центра ФС690.
2) Электрон, поглотив фотон, открывается от молекул хлорофилла и переходит на более высокий энергетический уровень, присоединяясь к молекуле переносчика (цитохром).
3)Затем он двигается по цепи транспорта электронов, переходя от одного переносчика к другому, растрачивает энергию. Часть её используется на синтез АТФ.
4) Растратив энергию электрон достигает ФС I, где опять поглощает фотон, поднимается на более высокий энергетический уровень передается конечному акцептору цепи НАДФ, который расположен на внешней стороне тилакоида и восстанавливает его в НАДФ •Н2.
Все описанные процессы начинаются с поглощения солнечной энергии и
происходит только на свету, поэтому их относят к световой фазе фотосинтеза.
В результате световой фазы энергия солнечного света преобразуется в энергию химических связей АТФ и НАДФ •Н2.
Значение фотосинтеза.
1) Всё живое на Земле зависит от фотосинтеза – либо непосредственно, либо, как в случае с животными косвенно.
2) Фотосинтез делает доступным энергию и углерод для живых организмов и выделения O2 в атмосферу, что необходимо для всех форм жизни.
3) Человечество использует ископаемое энергетическое топливо, которое образовалось за многие миллионы лет от фотосинтеза.
4) Из общего количества солнечной радиации, которое перехватывает наша планета, часть поглощается, отражается и рассеивается в атмосфере, и до поверхности Земли доходит лишь около половины. Из этой половины только 28% имеют длину волны, подходящую для фотосинтеза. Примерно 1% используется растениями. Именно эта доля всей доступной энергии практически и поддерживает жизнь на Земле.
Возможные применения фотосинтеза это использование его как альтернативного источника энергии вместо истощающихся природных запасов нефти и газа. Сейчас делаются попытки смоделировать те первые этапы фотосинтетического процесса у растений, когда за счет энергии света, вода расщеплялась на водород и кислород. Если бы это удалось, водород можно бы считать как топливо, а продуктом сгорания была бы вода.
Какие выгоды по сравнению с атомной энергией дало бы нам водородное топливо, получаемое из воды при воздействии света? (энергия солнца - доступно сырье - вода – в большом количестве продукт горения вода (она не токсична и не загрязняет окружающую среду.)).
Вопросы для обобщения урока.
1.на сколько стадий делится фотосинтез?
2.Какие живые организмы способны к фотосинтезу?
3.В каких органах и органоидах растений протекает фотосинтез?
4.Какие вещества поглощаются и выделяются растением при фотосинтезе?
5.Какие вещества синтезируются в световой фазе?
6. Чем отличается ФС -1 от ФС -2?
7.Какие главные фотосинтетические пигменты вам известны?
8. Каким образом происходит световая фаза фотосинтеза?
