Световая фаза фотосинтеза фотофосфорилирование план урока

Обновлено: 05.07.2024

1 Световая фаза фотосинтеза Цели урока: 1. Сформировать знания о фотосинтезе как о пластическом обмене веществ у растений. 2. Изучить химические реакции, протекающие в световую фазу фотосинтеза, механизм преобразования энергии солнца в энергию химических связей.

2 План урока 1. История открытия фотосинтеза. История открытия фотосинтеза. История открытия фотосинтеза. 2. Доказательства наличия фотосинтеза. Доказательства наличия фотосинтеза. Доказательства наличия фотосинтеза. 3. Строение хлоропластов, хлорофилл. Строение хлоропластов, хлорофилл. Строение хлоропластов, хлорофилл. 4. Механизм и химизм фотосинтеза. Световая фаза. Механизм и химизм фотосинтеза. Световая фаза. Механизм и химизм фотосинтеза. Световая фаза.

3 Ван Гельмонт (голландский исследователь ): Ван Гельмонт (голландский исследователь ): Опыты с вербой: посадил ветку вербы 1,8кг в бочку с почвой 71,6кг. 5 лет ухаживал за растением, поливал водой. Через 5 лет аккуратно вытянул дерево, очистил корни от почвы и взвесил. Вес – 58,8кг, а почва весила 71кг. Почва потеряла всего 0,6кг.. Вывод – растения питаются только водой. - Водная теория питания растений. Джозеф Пристли – 1772г (английский химик): Джозеф Пристли – 1772г (английский химик): Опыты с мышами. Вывод – растения улучшают воздух и делают его пригодным для дыхания. Предположение о роли света в жизни растений. Жан Сенебье – 1800 г. (швейцарский ученый ) Жан Сенебье – 1800 г. (швейцарский ученый ) Установил, что растения разлагают углекислый газ и выделяют кислород под действием света Тимирязев К.А. – ( русский учёный) Тимирязев К.А. – ( русский учёный) Исследовал влияние различных участков спектра солнечного света на процесс фотосинтеза доказал космическую роль зелёных растений в круговороте веществ и преобразовании энергии. Доказал, что фотосинтез проходит в 2 фазы: световую и темновую. Сделал вывод, что, усваивая углерод, растение усваивает и солнечный свет, переводя его энергию, в энергию органических веществ. Историческая справка

4 Опыт Ван Гельмонта. 80 кг 2,3 кг 79 кг 943 г 76,3кг растение увеличилось в размерах и массе за 5 лет на 74 кг

5 Опыты Джозефа Пристли 1771г.

7 Фотосинтез (Фотосинтез (от греч. photos свет и synthesis соединение) Фотосинтез- это процесс образования органических веществ из неорганических при участии световой энергии. Фотосинтез- это процесс совокупность процессов поглощения, превращения и использования световой энергии для образования органических веществ из неорганических. Фотосинтез ( Суммарное уравнение фотосинтеза

8 Строение хлоропластов Хлоропласт – двумембранный органоид двояковыпуклой формы. Это обеспечивает лучшее поглощение света. Цвет зависит от наличия хлорофилла. Количество в клетке штук. Размер: 3-4 до мкм.

9 Строение и свойства хлорофилла В состав хлоропластов входит два вида хлорофилла: В состав хлоропластов входит два вида хлорофилла: COOCH 3 COOCH 3 С 32 Н 30 ОN 4 Mg С 32 Н 30 ОN 4 Mg COOC 20 H 39 COOC 20 H 39 COOCH 3 COOCH 3 С 32 Н 28 О 2 N 4 Mg COOC 20 H 39 С 32 Н 28 О 2 N 4 Mg COOC 20 H 39 Хлорофилл а С 55 Н 72 О 5 N 4 Мg сине-зеленого цвета Хлорофилл в С 55 Н 70 О 6 N 4 Мg желто-зеленого цвета - Хлорофилл имеет зелёную окраску, нерастворим в воде, растворим в органических растворителях- спиртах, эфирах. - Хлорофилл поглощает почти все красные и сине – фиолетовые лучи. Зелёные лучи поглощаются слабо, чем и обусловлена зелёная окраска растений.

10 По современным данным фотосинтез включает два типа реакций: световые (светозависимые) и темновые (не зависящие от света). Световые реакции протекают в пространстве, ограниченном тилакоидами.. Темновые проходят в строме хлоропласта.

11 Световая фаза Протекает только под действием солнечной энергии. Реакции световой фазы происходят на мембранах тилакоидов, где располагается фотосинтезирующий пигмент хлорофилл. В световую фазу происходит несколько процессов: 1) возбуждение хлорофилла квантами света и перемещение возбужденных электронов; 2) фотолиз воды под действием света, образование кислорода и протонов водорода; 3) синтез молекул АТФ за счет энергии возбужденных электронов; 4)соединение водорода с переносчиком НАДФ + (никотинамид-адениндинуклеотидфосфат) и образование НАДФ-Н 2.

13 2) Фотолиз воды А) Под действием света вода разлагается на : H 2 O H + +OH - Б) Ионы гидроксила отдают свои электроны, превращаясь в реакционно-способные радикалы ОН: OH - - e - OH В) Образующиеся электроны передаются переносчиками к молекулам хлорофилла и восстанавливают их, а ради-калы ОН объединяются, образуя воду и свободный кислород 4OH 2H 2 O + O 2 Фотолиз воды идет на внутренней поверхности мембраны тилакоида, которая непроницаема для ионов водорода. Они скапливаются в тилакоидном пространстве, в так называемом протонном (Н+)-резервуаре, образуя положительно заряженное электрическое поле, что приводит к увеличению разности потенциалов по обе стороны мембраны тилакоида

14 3) При достижении критической разности потенциалов (200 миллиВ) протоны Н+ устремляются по протонному ка- налу в ферменте АТФ-ситетаза, встроенном в мембрану тилакоида, наружу. На выходе из протонного канала создаётся высокий уровень энергии, которая идёт на синтез АТФ (АДФ + Ф = АТФ). Далее молекулы АТФ переходят в строму, где участвуют в реакциях фиксации углерода. 4). Протоны Н+, вышедшие на поверхность мембраны тила-коида, соединяются с электронами, образуя атомарный водород Н o, который идёт на восстановление переносчика НАДФ+:. 2е + 2Н + + НАДФ + = НАДФН 2.

15 Фазы фотосинт еза Процессы, происходящие в этой фазе Результаты процессов Световая фаза I. а) хлорофилл –––(свет)–––> хлорофилл * + e б) e + белки-переносчики ––> на наружную поверхность мембраны тилакоида в) НАДФ + + 2H e –––> НАДФ·H 2 Образова- ние НАДФ·H 2 II. Фотолиз воды H 2 O –––(свет)–––> H + + OH – H + –––> в протонный резервуар тилакоида OH – –––> OH – – e –––> OH –––> H 2 O и O 2 ? e + хлорофилл * –––> хлорофилл O 2 – в атмосферу III. H + протонного резервуара – источник энергии, необходимой АТФ фазе для синтеза АТФ из АДФ +Ф Н Образова- ние АТФ

Цель урока : изучить механизм и значение процесса фотосинтеза.

расширить и углубить представление о воздушном питании растений,
раскрыть сущность процесса фотосинтеза,
подробно изучить химизм и механизм световой и темновой фаз фотосинтеза,
рассмотреть значение фотосинтеза в природе и жизни человека;

развивать умение извлекать информацию из текста и иллюстраций, выполнять анализ и сравнение,
формировать навык самостоятельной работы с текстом учебника,
продолжить работу по формированию научного мировоззрения на основании интегративного подхода к изучаемой проблеме;

способствовать воспитанию любознательности, формированию познавательного интереса к изучаемой теме и предмету в целом,
осуществлять экологическое воспитание,
продемонстрировать возможность практического применения знаний для сохранения здоровья людей.

Тип урока : комбинированный интегрированный (биология + химия + физика).

Продолжительность : 45 мин.

Организационный момент – 1 мин.
Актуализация прежних знаний – 10 мин.
Изучение нового материала (с поэтапным закреплением) – 20 мин (+ 10 мин).
Домашнее задание – 2 мин.
Итог урока – 2 мин.

Ход урока

I. Организационный момент

Приветствие, проверка готовности к уроку, позитивный настрой на работу.

II. Актуализация прежних знаний

Да, действительно, растение – это посредник живого между небом и землёй. Оно – настоящий Прометей, который украл огонь с небес. Украденный им луч солнца приводит в действие маховик могучей паровой машины, и кисточку художника, и перо поэта…

Судьба зелёного растения – это судьба человечества.

1) Подведение к теме (формулирование эвристического вопроса на основании рассказа учителя об опыте учёного).

Ребята, биологию вы изучаете с шестого класса и за это время научились объяснять суть многих процессов и явлений, происходящих в природе. Но давайте мысленно перенесёмся лет на четыреста назад, в 1600 год. Именно тогда бельгийский естествоиспытатель Ян Ван-Гельмонт решил узнать, благодаря чему растёт растение. Для этого он поставил опыт: посадил побег ивы в кадку с землёй, предварительно взвесив побег и землю. В течение пяти лет он поливал растение чистой дождевой водой, не содержащей минеральных солей. Взвесив иву, через пять лет, ученый обнаружил, что её вес увеличился на 65 килограммов, а вес земли в горшке уменьшился всего на 50 граммов. Откуда растение добыло 64 кг 950 г питательных веществ?

Результаты проведённого опыта очень заинтересовали других учёных, а вот объяснение, предложенное Ван-Гельмонтом, их совсем не устроило. И начался активный поиск ответа на поставленный вопрос.

Возвращаемся в XXI век.

Для работы на уроке мы будем использовать рабочие листы, которые имеются у каждого из вас на парте. Часть предложенных заданий выполним на уроке, остальные – дома для закрепления материала. В верней колонке вы самостоятельно отмечаете любым значком (например, галочкой) данные вами правильные устные ответы. Чем больше галочек наберёте, тем выше будет оценка за урок.

2) Исходные вещества и продукты фотосинтеза (работа с иллюстрациями и описанием опытов с последующей беседой).

Знакомиться с процессом фотосинтеза вы начали ещё в начальной школе, а более подробно изучать – в курсе биологии шестого класса. Как вы тогда объясняли, что такое фотосинтез? (Слайд ).

Фотосинтез – это процесс образования кислорода зелёными растениями на свету .
Фотосинтез – это образование на свету в листьях из углекислого газа и воды органических соединений (определение, данное в 70-е годы XIX столетия К.А. Тимирязевым ).

Что является самым важным в процессе фотосинтеза? (Ответ: образование органических веществ из неорганических).

Задание 1 в рабочих листах (на установление соответствия). Рассмотрите имеющиеся иллюстрации опытов или их описание. Подумайте и ответьте на вопрос, что доказывает каждый из предложенных опытов?

Опыт Джозефа Пристли(с мышонком)

Выделение растениями кислорода , необходимого для дыхания живых организмов.

Опыт с лучинкой

Зелёные растения выделяют кислород только на свету .

Опыт с окаймлённой геранью

Органические вещества образуются только при наличии хлорофилла .

Опыт со щёлочью под колпаком

Необходимость углекислого газа для фотосинтеза.

Опыт с надписью на листе герани

Образование крахмала в листьях на свету.

(Выслушать ответы учащихся после выполнения задания). (Слайды ).

Давайте ещё раз уточним:

Какие вещества необходимы для процесса фотосинтеза? (Ответ: углекислый газ, вода, хлорофилл).
Какие вещества образуются в результате данного процесса? (Ответ: углеводы (глюкоза, крахмал) и кислород).
При каком условии протекает процесс фотосинтеза? (Ответ: на свету).

Что нового о фотосинтезе вы узнали в 9-м классе?

(Ответ: фотосинтез происходит в хлоропластах и включает две последовательные фазы: световую и темновую).

(Ответ: энергия солнца запасается в виде АТФ. В атмосферу выделяется кислород).

(Ответ: образование углеводов из углекислого газа и воды за счёт энергии, запасённой в световую фазу).

III. Изучение нового материала (с поэтапным закреплением материала)

Итак, на сегодняшний день вам хорошо известна схема:

растение – лист – фотосинтезирующая ткань (паренхима) – клетки – пластиды (хлоропласты) – тилакоиды, содержащие пигмент хлорофилл .

В этих маленьких структурах и происходит один из важнейших процессов в природе – фотосинтез.

Чтобы понять механизм процесса фотосинтеза, нам потребуются знания не только биологии, но и химии, и физики. Каждая наука раскрывает свою сторону процесса, но только объединившись, они дают целостную картину мира.

2) Механизм процесса фотосинтеза (рассказ с использованием плаката, поэтапное закрепление).

а) Световая фаза

Световая фаза – это стадия, для протекания реакций которой требуется поглощение кванта солнечной энергии. В ходе реакций энергия света преобразуется в энергию химических связей.

Молекулы хлорофилла поглощают красные и сине-фиолетовые лучи светового спектра. При этом одни молекулы улавливают свет с длиной волны 700 нм и образуют фотосистему I. Другие молекулы воспринимают волны длиной 680 нм и образуют фотосистему II.

Молекулы хлорофилла фотосистемы I поглощают квант солнечной энергии и переходят в активное состояние. В результате эти молекулы теряют электроны и окисляются. Электроны попадают на наружную мембрану гран и включаются в окислительно-восстановительные реакции.

2Н 2 О → 4Н + + 4е - + О 2 ↑ (под действием энергии света)

Итак, на внешней поверхности мембраны накопились электроны, несущие отрицательный заряд, на внутренней поверхности – катионы водорода, несущие положительный заряд.

Вспомните из курса физики, что в таком случае возникает? (Ответ: разность потенциалов).

К чему приводит возникшая разность потенциалов? (Ответ: к выделению энергии, которая идёт на синтез АТФ).
Где происходит синтез АТФ? (Ответ: в каналах мембраны гран).
Если обработать хлоропласты каким-либо веществом, повышающим проницаемость мембран для ионов, то молекулы АТФ не синтезируются. Объясните, почему? (Ответ: не возникает разности потенциалов).
Что происходит с катионами водорода? (Ответ: они присоединяют электроны, превращаются в атомы водорода и соединяются с молекулами-переносчиками).

Основным переносчиком атомов водорода является вещество НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат). Полученный комплекс богат энергией и будет играть роль восстановителя в реакциях темновой фазы.

Таким образом, во время световой фазы фотосинтеза происходит :

процесс разложения воды под действием энергии солнечного света, т.е. … (фотолиз воды) ;
выделение в окружающую среду побочного продукта фотосинтеза – … (кислорода) ;
преобразование энергии света в … (химическую энергию АТФ и НАДФ•Н) .

Темновая фаза представляет собой процесс превращения углекислого газа в глюкозу и протекает в строме хлоропласта. Последовательность происходящих при этом окислительно-восстановительных реакций была впервые описана учёным Кальвином и получила название цикла Кальвина . Восстановителем в большинстве реакций является водород, доставляемый НАДФ•Н. Каждая реакция в цикле Кальвина идёт при участии своего фермента за счёт энергии АТФ, запасённой в световую фазу фотосинтеза.

Выполните задание 2 -2часть в рабочих листах .

Итоговое уравнение фотосинтеза : 6СО 2 + 6Н 2 О → С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 ↑.

3) Значение фотосинтеза (анализ высказываний учёных, самостоятельная работа с учебником с последующей беседой).

О фотосинтезе можно говорить не только на уроках биологии и химии. Если по-настоящему любить природу, можно описать этот процесс красивым литературным языком. Послушайте выдержку из работы К.А. Тимирязева (предложить учащимся закрыть глаза и мысленно нарисовать картинку к тексту) .

Как вы думаете, почему К.А. Тимирязев считал, что растениям в нашей жизни принадлежит космическая роль?

Основным источником тепла и света является космическое тело – Солнце. А зелёные растения – единственные организмы на нашей планете, которые способны усваивать солнечную энергию и переводить её в химическую энергию органических веществ.

Какую ещё роль играет фотосинтез? Чтобы ответить на этот вопрос, обратитесь к тексту учебника на с.91 (с последнего абзаца).

Ежегодно на планете образуется 150 млн тонн органического вещества.
В атмосферу ежегодно выделяется 200 млн тонн кислорода, который необходим для всех живых организмов.
Из кислорода в верхних слоях атмосферы образуется озон, который защищает всё живое на Земле от губительного действия УФ-лучей.
Фотосинтез регулирует содержание углекислого газа в атмосфере.

Теперь как квалифицированные специалисты по вопросам фотосинтеза ответьте на вопрос: почему в школах должно уделяться большое внимание вопросам озеленения кабинетов?

(Ответ: так как зелёные растения регулируют содержание кислорода и углекислого газа в воздухе, улучшают микроклимат и просто радуют глаз, напоминая, что вслед за холодной зимой обязательно наступит тёплая весна). Всё это способствует сохранению здоровья работников школы и учащихся. (Слайд ).

Одной из важных задач образования на современном этапе является подготовка учащихся к сдаче ЕГЭ. Поэтому для проверки усвоения материала используем решение задачи :

№1. За 20 минут побег с листовой поверхностью 240 см 2 поглощает 16 мг СО 2 . Определите интенсивность фотосинтеза, т.е. количество мг СО 2 , которое поглощается 1 м 2 листовой поверхности за 1 час.

№2. За сутки человек массой 60кг поглощает 430г О 2 . Один 25-летний тополь за пять месяцев вегетации поглощает 42кг углекислого газа. Сколько таких деревьев необходимо для обеспечения 1 человека кислородом на год?

IV. Домашнее задание

V. Итог урока.

Подведение итогов урока. Оценки за урок выставляется по рабочим листам учащихся.

1. Учащиеся должны усвоить понятия “световая и темновая фазы фотосинтеза, цикл Кальвина, фотолиз воды, фотосинтетическое фотофосфорилирование, фотосистемы I и II”; знать сущность фаз фотосинтеза, особенности разных типов фотосинтеза, значение в природе и жизни человека.

2. Учащиеся должны уметь устанавливать причинно-следственные связи между строением хлоропласта и хлорофилла и их функцией, работать с информацией (анализировать, критически оценивать, отбирать главное), давать устный аргументированный ответ, делать выводы.

3. Способствовать формированию научного мировоззрения у обучающихся, коомуникативной компетенции.

Оборудование: рабочие листы, мобильный класс (13 ноутбуков), ИД (мультимедийная система и экран), Intrnet, презентация “Фотосинтез”.

Технология: крупноблочная лекционно-семинарская технология

Ход занятия

Свет – вечно натянутая пружина, приводящая в действие механизм земной жизни.

Одна из сторон жизни клетки – энергообеспечение. Являясь открытыми системами, клетки используют внешние источники энергии: энергию пищи, света (презентация, сл. 2). Эта энергия предварительно преобразуется в универсальную форму АТФ, которая затем используется на различные процессы, протекающие в клетке. На прошлом занятии мы выяснили механизмы такого преобразования – дыхание и брожение. В ходе этих процессов происходит окислительное фосфорилирование.

– В чём сущность реакций фосфорилирования?

Ещё один способ запасания энергии АТФ, происходящее в клетках растений, бактерий-фотосинтетиков, цианобактерий. В этом процессе используется энергия света.

– Как называется этот процесс?

(Презентация, сл. 3). Фотосинтез – совокупность физических и химических процессов, в ходе которых происходит преобразование энергии света в энергию химических связей органических веществ.

– Существуют ли принципиальные различия между авто– и гетеротрофами?

Тема семинара “Фотосинтез” (презентация, сл. 4).

II. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

работы Ван Гельмонта,
Д. Пристли (1771 г, “растения исправляют испорченный дыханием воздух” – особое дыхание растений);
Я. Ингегауз (1779 г, доказал, что условием удачного опыта Пристли является свет);
Ж Сенебье, Т. Соссюр (1804 г., процесс углеродного питания растений);
Хлорофиллы были впервые выделены в 1818 П. Ж. Пелетье и Ж. Кавенту.
Пфеффер (1877 г, термин “фотосинтез”);
К.А. Тимирязев (конец 19 – начало 20вв, опыты по изучения влияния различных областей спектра на эффективность фотосинтеза).
Окислительно-восстановительную сущность фотосинтеза постулировал Корнелис ван Ниль. В 1937 г. Роберт Хилл установил, что процесс окисления воды (и выделения кислорода), а также ассимиляции CO₂ можно разобщить. В 1954—1958 Д. Арнон установил механизм световых стадий фотосинтеза, а сущность процесса ассимиляции CO₂ была раскрыта М. Кальвином в конце 1940-х, за эту работу в 1961 ему была присуждена Нобелевская премия.
Ю. С. Карпилов и М. Д. Хэтч и К. Р. Слэк (1960 – 1966 гг., описали С₄ фотосинтез)

Особенности строения хлоропластов – устный ответ, обсуждение (презентация, сл. 6).

Пигменты фотосинтеза – самостоятельная работа уч-ся, 10 мин (презентация, сл. 7, 8).

В растениях кроме хлорофиллов содержатся и другие пигменты – каротиноиды и фикобилины.

Задание 1 (см РАБОЧИЙ ЛИСТ, приложение 1) Вы – учёный-биофизик, изучаете фотосинтезирующие пигменты растений. В ходе исследований Вы получили некоторые данные. Изучите эту информацию, составьте графическую схему “Спектры поглощения фотосинтезирующими пигментами”, проанализируйте её. Какова роль разных видов пигментов в процессе фотосинтеза?

Существует несколько видов хлорофиллов (a, b, c, d), отличающихся спектрами поглощения. Высшие растения и водоросли содержат в качестве основного пигмента хлорофилл a; в качестве дополнительного – хлорофилл b (зелёные водоросли), хлорофилл с (бурые и диатомовые водоросли), хлорофилл d (красные водоросли). Хлорофилл имеет две основные линии поглощения в красных и сине-фиолетовых лучах. При этом хлорофилл а имеет максимум поглощения 429 и 660 нм, тогда как хлорофилл b — 453 и 642 нм. Наряду с зелеными пигментами в хлоропластах и хроматофорах содержатся пигменты, относящиеся к группе каротиноидов. Каротиноиды — это желтые и оранжевые пигменты. Основными представителями каротиноидов у высших растений являются два пигмента — каротин (оранжевый) и ксантофилл (желтый). Каротин имеет два максимума поглощения, соответствующие длинам волн 482 и 452 нм. В отличие от хлорофиллов каротиноиды не поглощают красные лучи. В настоящее время установлено, что каротиноиды, поглощая определенные участки солнечного спектра, передают энергию этих лучей на молекулы хлорофилла. Тем самым они способствуют использованию лучей, которые хлорофиллом не поглощаются. Фикобилины — красные и синие пигменты, содержащиеся у цианобактерий и некоторых водорослей. Фикобилины поглощают лучи в зеленой и желтой частях солнечного спектра. Это та часть спектра, которая находится между двумя основными линиями поглощения хлорофилла. Фикоэритрин поглощает лучи с длиной волны 495— 565 нм, а фикоцианин — 550— 615 нм. Фикобилины поглощают энергию света и, подобно каротиноидам, передают ее на молекулу хлорофилла, после чего она используется в процессе фотосинтеза. Наличие фикобилинов у водорослей является примером приспособления организмов в процессе эволюции к использованию участков солнечного спектра, которые проникают сквозь толщу морской воды (хроматическая адаптация). Как известно, красные лучи, соответствующие основной линии поглощения хлорофилла, поглощаются, проходя через толщу воды. Наиболее глубоко проникают зеленые лучи, которые поглощаются не хлорофиллом, а фикобилинами.

(Презентация, сл. 9). Пигменты образуют фотосистемы (200 – 400 мол). В фотосистеме все молекулы поглощают фотоны, но только 1 молекула находится в реакционном центре. Значение центра – концентрация энергии света за счёт молекул-коллекторов и передача на 1 молекулу хлорофилла. Основная часть молекул хлорофилла (90%) входит в состав светособирающего комплекса (ССК). Светособирающий комплекс выполняет роль антенны, которая эффективно поглощает свет и переносит энергию возбуждения к реакционному центру. Каротиноиды и фикобилины увеличивают эффективность усвоения света за счет того, что они поглощают свет в тех областях спектра, в которых молекулы хлорофилла поглощают свет сравнительно слабо. Такое устройство позволяет значительно полнее использовать энергию света. В процессе эволюции в растениях выработался механизм, позволяющий наиболее полно использовать кванты света, падающие на лист подобно каплям дождя. Механизм этот заключается в том, что энергия квантов света улавливается 200—400 молекулами хлорофилла и каротиноидами ССК и как бы стекается к реакционному центру.

4. Механизм фотосинтеза

Процесс фотосинтеза состоит из двух последовательных фаз (презентация, сл. 10).

а) Световая фаза – устный ответ, обсуждение (презентация, сл. 11, 12).

б) Темновая фаза – устный ответ, обсуждение (презентация, сл. 13).

(Презентация, сл. 14). В ходе световой фазы синтезируется АТФ (в 10 раз больше, чем в ходе ЭО). Основная часть этой энергии используется на этапе темновой фазы (фиксация СО₂). В процессе фотосинтеза кроме моносахаридов (глюкоза и др.), которые превращаются в крахмал и запасаются растением, синтезируются мономеры других органических соединений — аминокислоты, глицерин и жирные кислоты.

Суммарное уравнение фотосинтеза (презентация, сл. 15):

Задание 2 (см РАБОЧИЙ ЛИСТ) Заполните таблицу “Сравнение световой и темновой фаз фотосинтеза” (презентация, сл. 16)

Критерии для сравнения	Световая фаза	Темновая фаза
Локализация
Основные процессы
Исходные вещества
Продукты, образующиеся в ходе процессов
Источник энергии

Проверка выполнения (презентация, сл. 17)

5. Типы фотосинтеза

Существует и другие способы фиксации СО₂: путь С₄ , путь САМ-растений, бактериальный фотосинтез (презентация, сл. 18).

Задание 3 (см РАБОЧИЙ ЛИСТ) Определите особенности разных типов фотосинтеза, используя дополнительную информацию.

Работа в группах – 15 мин (+ ноутбуки на каждую парту)

1 группа – С₄ – фотосинтез

2 группа – САМ – растения

3 группа – бактериальный фотосинтез

Проверка выполнения (презентация, сл. 19 – 21).

6. Значение фотосинтеза – устный ответ, обсуждение (презентация, сл. 22)

III. ОБОБЩЕНИЕ. ЗАКРЕПЛЕНИЕ

Давайте сравним процесс энергообмена и фотосинтеза (презентация, сл. 23).

– Существуют ли принципиальные различия между авто– и гетеротрофами?

Итак, несмотря на принципиальное сходство механизмов энергообеспечения у гетеро– и автотрофов, появление фотосинтеза было переломным моментом в эволюции. Благодаря фотосинтезу хлорофиллсодержащие клетки обеспечивают себя и все живое на Земле необходимыми органическими веществами и кислородом. Он послужил началом бурного развития громадного разнообразия форм и того расцвета жизни на Земле, который мы наблюдаем в настоящее время.

(Презентация, сл. 24) Проверим знания, которые вы приобрели в ходе семинара. (ЕК ЦОР)

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.

Ход урока:

I. Изучение нового материала. Лекция с элементами беседы.

1. Для нормальной жизнедеятельности организмов необходимы питательные вещества.

-Какие вам известны типы питания организмов?

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.

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.

Н++ ê?Н° Н° захватываются органическим веществом

НАДФ+?НАДО Н?НАДФ 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- - ê?ОН- 4ОН0?2Н2О+О2?

АДФ + Ф + энергия ê?АТФ

-Каковы продукты фотосинтеза световой фазы?

Итоги световой фазы:

1) фотолиз Н2О?Н++ОН-

2) восстановление НАДФ++2Н°?НАДФ Н2°

3) синтез АТФ: АДФ+Ф?АТФ

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+2АТФ?С6Н12О6+НАДФ++2АДФ

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

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

2. Пигмент хлорофилл сосредоточен:

А) в оболочке хлоропласта

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:

Б) катализуют

6. Конечными продуктами световых реакций фотосинтеза являются:

Б) АТФ, углеводы, О2

В) НАДФ Н2, АТФ, О2

Г) НАДФ Н2, Н2О, О2

Вариант 2

1. Организмы, живущие за счет органического источника углерода:

Б) гетеротрофы

2. В каких органеллах клетки осуществляется процесс фотосинтеза:

А) в митохондриях

В) в хлоропластах

Г) в хромопластах

3. В какую стадию фотосинтеза образуется свободный кислород?

Б) в световую

4. Что происходит с АТФ в световую фазу?

А) синтез

5. Расщепляются ли молекулы СО2 при синтезе углеводов:

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.

Урок на тему: Фотосинтез. Преобразование энергии солнечного излучения в энергию химических связей.

I. Изучение нового материала. Лекция с элементами беседы.

1. Для нормальной жизнедеятельности организмов необходимы питательные вещества.

-Какие вам известны типы питания организмов?

При гетеротрофном питании организмы поглощают вещества,

имеющие большой запах химической энергии, а при автотрофном

организмы используют энергетически бедные вещества и энергию света.

Для всех организмов характерен обмен веществ.

-Вспомните, какие виды обмена веществ вам известны? (Пластический и энергетический)

органические вещества из неорганических (СО₂ и Н₂О), используя

энергию солнечного излучения

-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.

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

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.

Н + + êН° Н° захватываются органическим веществом

НАДФ + НАДО ННАДФ 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

АДФ + Ф + энергия êАТФ

-Каковы продукты фотосинтеза световой фазы?

Итоги световой фазы:

2) восстановление НАДФ + +2Н°НАДФ Н₂°

3) синтез АТФ: АДФ+ФАТФ

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.

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.

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?

Читайте также: