Фотосинтез. Преобразование энергии солнечного излучения в энергию химических связей
 Скачать 97.94 Kb.
|
| Открытый урок в 10 классе на тему: Фотосинтез. Преобразование энергии солнечного излучения в энергию химических связей. Учитель биологии I квалификационной категории МАОУ «СОШ №16» Мамедкулыева Гульджахан Мурадовна г.Альметьевск Открытый урок на тему: Фотосинтез. Преобразование энергии солнечного излучения в энергию химических связей. Цель урока: рассмотреть процесс фотосинтеза как пластический обмен веществ у растений; раскрыть сущность световой и темновой фаз фотосинтеза; определить значение фотосинтеза для живых организмов на Земле, пути повышения его эффективности. Оборудование: таблицы, иллюстрирующие фотосинтез; рисунок 18 в учебнике «Схема фотосинтеза» Ход урока: I. Изучение нового материала. Лекция с элементами беседы. 1. Для нормальной жизнедеятельности организмов необходимы питательные вещества. Вопрос: -Какие вам известны типы питания организмов? (гетеротрофные, автотрофные) При гетеротрофном питании организмы поглощают вещества, имеющие большой запах химической энергии, а при автотрофном организмы используют энергетически бедные вещества и энергию света. Вопрос: -Приведите примеры автотрофных и гетеротрофных организмов. (Автотрофы: зеленые растения, водоросли, некоторые микроорганизмы; гетеротрофы: животные, в т.ч. человек, грибы, большинство микроорганизмов). Для всех организмов характерен обмен веществ. Вопрос: -Вспомните, какие виды обмена веществ вам известны? (Пластический и энергетический) Пластический обмен веществ - это совокупность реакций биологического синтеза. В результате пластического обмена из простых веществ, поступающих в клетку, образуются вещества, подобные веществам клетки, т.е. происходит ассимиляция. Энергетический обмен веществ — это совокупность реакций расщепления, т.е. диссимиляция. При этих процессах выделяется энергия. В клетках же растений и животных пластический и энергетический обмены сходны, но в клетках растений, содержащих хлорофилл, кроме бескислородного и кислородного процессов протекают еще специфические процессы, очень значимые для живой природы. Растительные клетки способны синтезировать органические вещества из неорганических (СО2 и Н2О), используя энергию солнечного излучения Вопросы: -Как называется этот процесс? (Фотосинтез) -Дайте определение фотосинтеза. (фотосинтез-это синтез органических веществ из неорганических, идущий за счет солнечной энергии с выделением кислорода). 2. История открытия фотосинтеза. В 1630 г. Ян ван Гельмонт показал, что растения способны сами образовывать органические вещества, а не получать их из почвы - так было положено начало изучению фотосинтеза. В 1772 г. Джозеф Пристли установил, что растения «исправляют» воздух, «испорченный» горящей свечой. Спустя семь лет Ян Ингенхауз обнаружил, что растения могут «исправлять» «испорченный» воздух только на свету. В 1883 г. Энгельман открыл пурпурные бактерии, для которых характерен фотосинтез без выделения кислорода. В 1887 г. С.Н. Виноградский открыл хемосинтезирующие бактерии, превращающие углекислоту в органические соединения в темноте. Фотосинтез - многоступенчатый процесс. Важнейшая роль принадлежит хлорофиллу-магний органическому веществу, преобразующему энергию солнечного света, в энергию химических связей. Молекулы хлорофилла состоят из атомов углерода и азота, соединенных в сложное кольцо. Они встроены в мембранные структуры хлоропласта-граны и окружены молекулами белков, липидов и других веществ. Приспособление листьев зеленых растений к фотосинтезу: -плоская поверхность листовой пластинки, увеличивающая S для восприятия солнечного света; -прозрачная кожица лита, листовая мозаика. Процесс фотосинтеза состоит из 2-х фаз - световой и темновой. 3. Световая фаза – фотохимическая происходит в гранах хлоропластов. В хлоропластах содержится хлорофилл, его молекулы способны поглощать красные и синие лучи видимой части спектра, а зеленые отражать, поэтому хлорофилл, хлоропласт, в общем, лист зеленого цвета. Квант света выбивает некоторые подвижные электроны (ê) на более высокий энергетический уровень и приводят в возбужденное состояние. Часть возбужденных ê возвращается на прежний уровень, другая часть присоединяется к ионам водорода (H+). Эти ионы появляются в результате фотолиза воды. Фотолиз воды - расщепление молекул воды под действием кванта света - открыл А.П. Виноградов. н2он++он- Н++ êН° Н° захватываются органическим веществом НАДФ+НАДО ННАДФ Н2° Это вещество богато энергией, которая необходима будет в темновой фазе. ОН- оставшись без противоположных заряженных частиц теряют ê и превращаются в радикалы, которые, попарно соединяясь, образуют воду и молекулярный кослород ОН- - êОН- 4ОН02Н2О+О2 Молекулярный кислород диффундирует через устьица листа в окружающую атмосферу, т.е. атмосферу Земли. Некоторые из «возбужденных» ê хлорофилла и ê от ОН- участвуют в образовании макроэргической связи в АТФ, т.е. ê, обладает большим запасом энергии: АДФ + Ф + энергия êАТФ Вопрос: -Каковы продукты фотосинтеза световой фазы? (О2, АТФ, НАФ Н). Итоги световой фазы: 1) фотолиз Н2ОН++ОН- 2) восстановление НАДФ++2Н°НАДФ Н2° 3) синтез АТФ: АДФ+ФАТФ 4. Темновая фаза фотосинтеза. (рассказ с использованием таблиц, рис. 18, стр. 50). Темновая фаза - ферментативная, происходит в строме хлоропластов. В этой фазе происходит ряд ферментативных реакций, в результате которых из СО2 и Н2О образуется глюкоза. При это используется энергия АТФ и водород, полученные в световую фазу. Цикл Кольвина (М. Кольвин - американский биохимик, изучивший процесс темновой фазы фотосинтеза). СО2 из воздуха поступает в строму хлоропласта и вступает в соединение с пентозой (рибулозой-5-фосфатом), находящийся в клетке. Предварительно этот сахар формируется с образованием рибулодифосфата, которыйкарбоксилируется путем присоединения СО2. Образуется нестойкое шестиуглеродное соединение, в результате гидролиза расподающееся на два трехуглеродное соединение фосфоглицериновой кислоты. Эти молекулы восстанавливаются в присутствии НАДФ Н и АТФ с образованием трехуглеродного сахара - триозы. В результате конденсации 2-х таких триоз образуется молекула гексозы, которая может включатьсяв молекулу крахмала, и т.о. откладывается в запас. 6 СО2 + НАДН 2Н+2АТФС6Н12О6+НАДФ++2АДФ 6СО2+6Н2ОС6Н12О6+6 О2 Фотосинтез — основной поставщик органических соединений и свободного кислорода на Земле. Фотосинтез препятствует увеличению концентрации СО2 в атмосфере, предотвращая перегрев Земли, а созданный озоновый слой защищает все живое от губительного У-излучения. Кроме того, растения вовлекают в круговорот миллиарды тонн азота, фосфора, серы, магния, кальция, калия. 5. Хемосинтез. Способность синтезировать органические вещества из неорганических свойственна также некоторым видам бактерий, только он иной, чем у растений. Этот тип обмена был открыт русским ученым микробиологом С.Н. Виноградским. Бактерии обладают специальным ферментом, позволяющим им преобразовывать энергию химических реакций, в частности энергию реакций окисления неорганических веществ, в энергию синтезируемых органических соединений. Этот процесс называют хемосинтезом. Из микроорганизмов, осуществляющих хемосинтез, важны азотфиксирующие и нитрифицирующие бактерии. Источником энергии у одной группы этих бактерий служит реакция окисления NH3 в HNO3 HNO2HNO3 Fe2+Fe3+ H2SH2SO4 N2NH3 II. Закрепление изученного материала. 1. В каких органоидах клетки протекает фотосинтез? 2. Как преобразуется энергия излучения Солнца в хлоропласте? 3. Какие процессы происходят в световую фазу фотосинтеза? 4. Какие процессы происходят в темновую фазу фотосинтеза? 5. Охарактеризуйте значение зеленых растений для жизни на Земле? Можно проводить в виде тестовой работы, которую учащиеся проверяют сами (самоконтроль). Тест Вариант 1 1. Организмы, живущие за счет неорганического источника углерода: А) автотрофы Б) гетеротрофы В) хемотрофы Г) фототрофы 2. Пигмент хлорофилл сосредоточен: А) в оболочке хлоропласта Б) в строме В) в гранах 3. В хлоропластах световые реакции протекают: А) только в квантосомах Б) в гранах и строме В) в гранах и тилакоидах Г) в тилакоидах и строме 4. На какой стадии в хлоропласте образуется первичный углевод: А) световая стадия Б) темновая стадия 5. Какую роль играют ферменты при фотосинтезе: А) нейтрализуют Б) катализуют В) расщепляют 6. Конечными продуктами световых реакций фотосинтеза являются: А) АТФ, вода, О2 Б) АТФ, углеводы, О2 В) НАДФ Н2, АТФ, О2 Г) НАДФ Н2, Н2О, О2 Вариант 2 1. Организмы, живущие за счет органического источника углерода: А) автотрофы Б) гетеротрофы В) хемотрофы Г) фототрофы 2. В каких органеллах клетки осуществляется процесс фотосинтеза: А) в митохондриях Б) в рибосомах В) в хлоропластах Г) в хромопластах 3. В какую стадию фотосинтеза образуется свободный кислород? А) в темновую Б) в световую В) постоянно 4. Что происходит с АТФ в световую фазу? А) синтез Б) расщепление 5. Расщепляются ли молекулы СО2 при синтезе углеводов: А) да Б) нет 6. В хлоропласте темновые фазы фотосинтеза протекают в: А) в строме Б) в гранах и строме В) в гранах и тилакоидах Г) тилакоидах и строме III. Домашнее задание: §10, задание №5 выполнить в тетради. |