Фотосинтез

Тема Фотосинтез

Мета: сформувати в учнів знання про процес фотосинтезу як пластичний обмін речовин у рослин; познайомити з хімічними перетвореннями неорганічних речовин на органічні; розвивати поняття про закон збереження енергії, пізнавальну активність, творче мислення, вміння працювати з таблицями, рисунками, робити висновки; виховувати потребу в знаннях як необхідну умову для роз’язання життєвих проблем; прищеплювати любов до рослин як джерела життя на Землі.

Обладнання: таблиці «Будова листка» і «Фотосинтез», портрети К.А.Тімірязєва і Дж. Прістлі, саморобні таблиці, плакати.

ХІД ЗАНЯТТЯ

І. Організаційний момент

II. Актуалізація знань учнів

Фронтальна бесіда

1. Що таке фотосинтез?

2. За яких умов відбувається фотосинтез?

3. Що таке хлоропласти?

4. Що таке хлорофіл?

5. На які групи поділяються клітини за способами утворення органічних сполук?

Самостійна робота

Під час розповіді вчителя заповнюється таблиця в зошиті .

Автотрофні клітини — група клітин, здатна синтезувати органічні речовини з неорганічних (С02 і Н20). З цих бідних на енергію сполук клітини синтезують глюкозу, амінокислоти, а потім складніші органічні сполуки: складні вуглеводи, білки. Основні автотрофи на Землі — це клітини зелених рослин. Автотрофне живлення характерне також для невеликої групи мікроорганізмів.

Гетеротрофні клітини — це група клітин, яка не здатна синтезувати органічні речовини з неорганічних сполук.

Тварини поїдають інших тварин і рослини і з їжею дістають готові органічні сполуки: вуглеводи, білки, жири.

Це клітини всіх тварин, людини, більшості мікроорганізмів, грибів.

Питання

• На які групи поділяються гетеротрофи?

• На які групи поділяються автотрофи?

Поясніть походження термінів: автотрофи; гетеротрофи; хемосинтетики; фотосинтетики.

III. Мотивація навчальної діяльності учнів

1. Чому, ми вивчаємо тему «Фотосинтез. Хемосинтез»?

2. Чи потрібно нам знати хімізм процесу фотосинтезу?

Протягом хвилини населення світу збільшується на 172 особи. Це означає, що кожного тижня до населення Землі додається 1,7 млн людей — стільки, скільки мешкає сьогодні в таких містах України, як Запоріжжя, Вінниця і Житомир разом узятих.

Вчені вважають, що до 2100 р. кількість населення Землі має стабілізуватися десь на рівні 9-13 млрд чол.

Для такої кількості людей на Землі природних ресурсів буде абсолютно недостатньо. Навіть за кількості 7—8 млрд матимуть місце масові вимирання від голоду і хвороб.

Єдине на Землі необмежене джерело органічної сировини — це постійно відтворювальна у процесі фотосинтезу рослинна біомаса, перш за все деревина. Майже всі хімічні продукти, які одержують з нафти, вже сьогодні можна «добувати» з деревини.

Як же відбувається процес фотосинтезу?

 

 

 

 

 

 

 

Як збільшити урожайність культурних рослин для забезпечення людства продуктами харчування?

IV. Вивчення нового матеріалу

1. Хемосинтез

Бесіда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Питання

Які два процеси пластичного обміну забезпечують автотрофне живлення?

Проблемне питання

Є багато організмів, які існують без світла. Вони також потребують енергії

для життєдіяльності. Як вони забезпечуються енергією?

У 1887 році видатний російський мікробіолог С. М. Виноградський довів, що деякі бактерії застосовують енергію хімічних реакції під час перетворення неорганічних сполук. Цей процес називається хемосинтезом і властивий він тільки деяким бактеріям — сіркобактеріям, залізобактеріям, нітрифікуючим бактеріям.

Безколірні сіркобактеріїокиснюють сірководень та інші сполуки Сульфуру до сульфатної кислоти.

 

Сірка відкладається у тілі бактерії у вигляді блискучих крапельок.

Залізобактерії одержують енергію за рахунок окиснення сполук двовалентного Феруму до трьохвалентного.

 

Після відмирання залізобактерій накопичується болотяна руда.

Нітрифікуючі бактерії послідовно окиснюють амоніак до нітритів, а згодом і до нітратів.

 

Хемотрофи відіграють важливу роль у процесах перетворення хімічних

елементів, у біохімічному кругообігу речовин.

Відповіді учнів на проблемне питання.

2. Фотосинтез

а)   Історія вивчення фотосинтезу (відповідь з елементами бесіди)

(див. табл.)

Уже не одне століття вивчається унікальний процес — фотосинтез. К. А. Тимірязєв довів, що зелені рослини вловлюють промінь Сонця, саме з цього починається процес, фотосинтезу.

б) Роль хлорофілу в перетворенні сонячної енергії на енергію хімічних зв’язків (розповідь з демонстрацією дослідів, таблиць)

К. А. Тимірязєв писав, що зелений листок, точніше мікроскопічне зелене зерно хлорофілу, є фокусом у світовому просторі, в яку з одного кінця

припливає енергія сонця, а з другого — беруть початок усі прояви життя

на Землі. Рослина ж є посередником між небом і землею. Вона — справжній Прометей, який викрав вогонь з неба. Вкрадений ним промінь сонця

горить і в миготливій скалці, і в сліпучій іскрі електрики. Промінь сонця

приводить у рух і велетенський маховик гігантської парової машини, і пензель художника, і перо поета.

Яка будова хлорофілу?

Демонстрація таблиці «Фотосинтез», пояснення будови хлорофілу, його локалізація в гранах хлоропласта.

Як можна довести функції хлорофілу?

Демонстрація досліду «Явище флуоресценції хлорофілу».

Витяжку хлорофілу розглядають проти світла, яке падає з вікна; вона зелена.

Коли пробірку з витяжкою хлорофілу помістити проти сильного джерела

світла і дивитися в пробірку, витяжка хлорофілу червона, як кров. Таке

явище спостерігаємо, коли хлорофіл у пробірці, а коли він входить до складу хлоропласта, що відбувається?

в) Механізм фотосинтезу (розповідь, бесіда)

(На кожну парту даються роздавальні картки зі схемою «Процес фотосинтезу».)

Рік відкриття

Учений

Вклад у розвиток науки

1674 р.

А. ван Левенгук

Уперше спостерігав хлорофіл

1753 р.

М. Ломоносов

Рослини поглинають з повітря «жирну вологу»,
яка є їх їжею і перетворюється на «тіло рослин»

1771 р.

Дж. Прістлі

Вивчав повітряне живлення рослин. Визначив,
що гілочка м’яти під ковпаком здатна зберегти
життя миші

1779 р.

Я. Інгенгауз

Довів, що «поліпшення повітря» рослинами від-
бувається лише під впливом світла, а в темряві
вони подібно до тварин «погіршують повітря»

1783 р.

Ж. Сенеб’є

Довів, шо виділення на світлі« чистого повітря»
відбувається тільки за наявності «зіпсованого»

1840 р.

Ж. Б. Бусенге

Кількісно довів, що рослини поглинають з по-
вітря вуглекислий газ і виділяють кисень

1840 р.

Р. Майєр

Рослиний світ утворює резервуар, в якому на-
копичуються сонячні промені

1854 р.

Г. Гельмгольц

Уявлення про роль рослин у накопиченні енер-
гії сонячного світла ще не доведені, це поки
лише гіпотеза

1871-1875 рр.

К. А. Тимірязєв

Довів, що рослина не випадково зелена, з цим
забарвленням пов’язана її здатність використо-
вувати сонячну енергію для засвоєння вугле-
кислого газу і синтезу органічних сполук

1877 р.

К. А. Тимірязєв

Процес перетнорення сонячної енергії з допо-
могою хлорофілу і з участю вуглекислоти і води
на хімічну потенціальну енергію був названий
фотосинтезом

1940 р.

X. Фішер

Встановив структуру,хлорофілу

1960 р.

Р. В. Вудворт

Здійснив синтез хлорофілу

 

Питання

1. Що таке фотосинтез?

2. Яке сумарне рівняння процесу фотосинтезу в зелених рослинах?

3. Скільки фаз фотосинтезу зображено на схемі?

Відповіді

1. Фотосинтезом називають процес синтезу органічних сполук, який відбувається з використанням променистої енергії Сонця і за участі хлорофілу.

2.

 

3. Процес фотосинтезу здійснюється у два етапи. У гранах (тилакоїдах) відбуваються реакції, які викликані світлом, — світлові, а в стромі — реакції, не пов’язані зі світлом — темнові, або реакції фіксації Карбону.

Світлові реакції

1. Світло, потрапляючи на молекули хлорофілу, які знаходяться в мембранах тилакоїдів гран, приводить їх у збуджений стан.

Унаслідок цього електрони покидають свою орбіту і переносяться

з допомогою переносника за межі мембрани тилако’іда, де накопичуються, створюючи негативно заряджене електричне поле.

Місце електронів, які покинули свою орбіту, займають електрони води, оскільки вода під дією світла і за участі певних ферментів розщеплюється (фотоліз).

 

Унаслідок фотолізу води утворюється вода і вільний кисень, який виділяється в атмосферу.

3. Протони водню Н+ не проникають через мембрану тилакоїда і накопичують всередині, утворюючи позитивно заряджене електронне поле, що приводить до збільшення різниці потенціалів по обидва боки мембрани.

4. У разі досягнення критичної різниці потенціалів протони Н+ рухаються по протонному каналу у ферменті АТФ-синтетаза, який вбудований в мембрану тилакоїда, назовні. Під час виходу з протонного каналу вивільняється певна кількість енергії, яка використовується на синтез АТФ (АДФ + Ф —»АТФ). Молекули АТФ переходять у строму, де беруть участь у реакціях фіксації

Карбону (фотосистема II).

5. Протони Н+, що вийшли на поверхню мембрани тилакоїда, сполучаються з електронами е- утворюючи атомарний водень Н, який витрачається на відновлення переносника:

Збуджений світловою енергією електрон хлорофілу використовується

для приєднання водню до переносника. НАДФ-Н переходить в строму

хлоропласта, де бере участь у реакціях фіксації Карбону (фотосис-

тема І).

Закріплення

1.      Які основні процеси відбуваються в основній фазі фотосинтезу?

2.      З якої речовини виділяється кисень у повітря?

Темнові реакції            (реакції фіксації Карбону)

Здійснюються в стромі хлоропласту, куди надходять АТФ, НАДФ-Н

від тилакоїду гран і С02 з повітря.

Крім того, там постійно знаходяться п’ятикарбонові сполуки — пентози С5, які утворюються в циклі Кальвіна (циклі фіксації С02). Цей цикл

 

можна простежити на Карбоні як головному елементі вуглеводів.

1. До пентози С5 приєднується С02, внаслідок чого з’являється нестійка шестикарбонова сполука С6, яка розщеплюється на дві тріози — 2СГ

2. Кожна із двох тріоз С3 приймає по одній фосфатній групі від двох

АТФ, що збагачує молекули енергією.

3. Кожна із двох тріоз С3 приєднує по одному атому Гідрогену від

двох НАДФ-Н.

4. Після цього одні тріози об’єднуються, утворюючи вуглеводи:

 

5. Інші тріози об’єднуються, утворюючи пентоди:

 

і знову включаються в цикл фіксації С02.

Сумарне рівняння фотосинтезу

Закріплення

1.      Як витрачається енергія АТФ і НАДФ-Н у темновій фазі?

2.      Як називається цикл перетворення карбонових сполук?

V. Усвідомлення вивченого

1.Гра «Хто швидше?»

Клас поділити на дві команди, зачитується питання. Виграє та команда,

яка дала більше відповідей.

1. В якій фазі в хлоропласті утворюється первинний вуглевод

(світловій, темновій)?

2. Чи розщеплюється молекула С03 під час синтезу вуглеводів

(так, ні)?

3. Яку роль відіграють ферменти під час фотосинтезу (нейтралізують,

каталізують, розщеплюють)?

4. Чи є хлорофіл у хемосинтезуючих організмів (так, ні)?

5. Який спосіб живлення у людини (автотрофний, гетеротрофний)?

6. Які рослини утворюють найбільшу біомасу і виділяють найбільшу частину кисню (спорові, насінні, водорості, гриби)?

2. Шляхи підвищення продуктивності рослинництва «Мозковий штурм»

Знаючи механізм фотосинтезу, умови, за яких він відбувається, сформулюйте, які оптимальні умови треба створити для підвищення продуктивності рослин.

«Вплив факторів середовища на фотосинтез». Такими показниками є:

1)      висока активність фотосинтетичного апарату;

2)      оптимальна площа поверхні листків, просторова орієнтація;

3)      сприятливі для використання сонячної радіації оптичні властивості листка;

4)      довготривале збереження листками різних ярусів активності

до фотосинтезу в період вегетації;

5)      добре розвинена провідна система для надходження води, мінеральних речовин і руху асимілянтів;

6)      оптимальність співвідношення інтенсивності асиміляції у процесі фотосинтезу і витрата асимілянтів рослиною, яка розвивається.

3.      Використання знань для розв’язування міжпредметних задач

У процесі фотосинтезу рослина поглинула 2 м С02. Визначте, скіль-

ки літрів 02 виділиться приііьому і скільки грамів глюкози синтезуєть-

ся. (Умови нормальні)

 

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Тема Фотосинтез (183.9 KiB, Завантажень: 2)

завантаження...
WordPress: 22.92MB | MySQL:26 | 0,453sec