Урок биологии «Фотосинтез» 10 класс

Урок биологии
«Фотосинтез»
10 класс
Автор Киселева Елена Анатольевна,
учитель биологии
Цель: рассмотреть особенности фотосинтеза как одного из видов пластического обмена.
Задачи
1. Образовательные
А. Проверить знания по теме «Виды обмена веществ».
Б. Показать особенности световой стадии фотосинтеза.
В. Показать особенности темновой стадии фотосинтеза.
Г. Представить значение фотосинтеза и возможности повышения его эффективности.
2. Воспитательные
А. Продолжить формировать естественнонаучное мировоззрение.
Б. Продолжить формировать навыки кооперативного взаимодействия – умение работать в группе,
чувство ответственности за результат работы групп и т.д.
3. Развивающие: продолжить совершенствовать умения сравнивать, анализировать, делать выводы.
Методы: словесные (беседа, рассказ), словесно-наглядные (демонстрации опытов, презентации),
самостоятельная работа учащихся, работа в группах.
Ход урока
1.
2.
3.
4.
Вступление.
Проверка домашнего задания.
Изучение нового материала.
Подведение итогов урока.
Описание этапов урока
Этап урока
Вступление
Проверка
домашнего
задания
Содержание
На прошлом уроке мы рассмотрели особенности
различных видов обмена веществ. Сегодня мы
продолжим рассмотрение пластического обмена. Но
прежде проверим, как усвоили предыдущую тему.
Вводное тестирование
1. Обмен веществ иначе называется:
а) катаболизм; б) анаболизм;
в) диссимиляция; г) метаболизм.
2. Различают два вида метаболизма:
а) ассимиляция и анаболизм;
б) пластический и энергетический
в) катаболизм и диссимиляция;
г) нет верного ответа.
3. При пластическом обмене вещества:
а) синтезируются; б) разрушаются;
в) разрушаются, затем синтезируются;
г) органические превращаются в
неорганические.
4. При диссимиляции
а) вещества разрушаются;
б) выделяется энергия;
в) синтезируются АТФ;
г) все ответы верны.
5. К энергетическому обмену относится процесс:
а) фотосинтеза;
б) дыхания;
в) синтеза белка; г) синтеза РНК.
6. Процесс синтеза органических соединений с
использованием энергии, выделяющейся при
окислении неорганических веществ называется:
Слайды, наглядные материалы
а) фотосинтез; б) клеточное дыхание;
в) хемосинтез; г) диссимиляция.
7. Хемосинтез используют
а) все организмы; б) хемобактерии;
в) цианобактерии: г) растения.
8. Хемосинтез изучал:
а) А. Левенгук; б) И.И. Мечников;
в) С.Н. Виноградский; г) Л. Пастер.
9. В качестве субстрата используют сероводород
бактерии:
а) нитрифицирующие; б) железобактерии;
в) серобактерии; г) водородные бактерии.
10. Окисляют аммиак бактерии:
а) нитрифицирующие; б) железобактерии;
в) серобактерии; г) водородные бактерии.
Введение в
тему
Повторение
изученного в
7 классе
Работа в
группах
Тема урока – «Фотосинтез».
Сегодня мы рассмотрим вид пластического обмен,
где для синтеза органических соединений
используется энергия света – это фотосинтез.
С фотосинтезом вы уже знакомились в 7 классе.
Дайте определение фотосинтеза.
- Фотосинтез – это образование органических
веществ на свету в зеленых частях растений.
Запишем несколько иное определение фотосинтеза:
Фотосинтез это – процесс преобразования энергии
солнечного света в энергию химических связей
органических веществ.
Где протекает процесс фотосинтеза?
Фотосинтез протекает в зеленых частях растений, а
именно в тилакоидах гран и строме хлоропластов
листьев.
Что необходимо для фотосинтеза?
Для фотосинтеза необходимы: свет, хлорофилл, вода,
углекислый газ.
Что образуется в результате фотосинтеза?
Главный продукт фотосинтеза – глюкоза, которая
затем преобразуется в крахмал или целлюлозу.
Побочным продуктом является кислород.
Мы вспомнили и повторили то, что вам уже известно
про фотосинтез. Рассмотрим процесс фотосинтеза
глубже и подробнее.
Группа 1. Группе необходимо было доказать, что
растения для фотосинтеза действительно используют
углекислый газ и воду и что этот процесс происходит
в зеленых частях растений на свету. Для этого мы
рассмотрим три опыта, два из которых ребята
провели заранее, а третий – доказывающий, что
растения при фотосинтезе поглощают углекислый
газ, посмотрим на экране.
Группа 2. Вторая группа изучит процессы световой
Опыт 1
Опыт 2
Опыт 3
стадии и затем презентует результат своей работы.
Группа 3. Третья группа изучит процессы темновой
стадии и также презентует результат.
Группа 4. Четвертая группа должна будет показать
значение фотосинтеза и представить условия
повышения интенсивности фотосинтеза (КПД
фотосинтеза). Работа проводится с помощью
интернет, затем презентуется в виде слайдов.
Рассмотрим ряд опытов доказывающих, что
фотосинтез протекает в зеленых листьях растений на
свету и для него необходимы вода и углекислый газ.
Опыт 1.
Примерно за неделю опытное растение помещают в
темное место. За это время расходуется весь крахмал.
Затем несколько листьев растения закрывают,
оставив лишь небольшую полоску, и выставляют
растение на свет.
На уроке один из закрытых листьев отрывают и
кипятят в спирте, чтобы растворить хлорофилл. В
результате получается бесцветный лист. Его
поверхность смазывают йодом. Через некоторое
время та часть листа, которая оставалась открытой,
синеет, что указывает на наличие в ней крахмала.
Что доказывает этот опыт?
Этот опыт доказывает, что крахмал образуются
только на свету.
Опыт 2.
В две прозрачные колбы наливают воду до
определенного объема. В каждую помещают по
опытному растению. Отверстия колбы закрывают
так, чтобы не давать воде испаряться. Одну из колб
ставят на свет, вторую в темноту. Через несколько
дней объемы воды в колбах сравнивают. В колбе,
которая стояла на свету, уровень воды уменьшился
намного сильнее, чем в стоявшей в темноте.
Что доказывает этот опыт?
Этот опыт доказывает, что растению для
фотосинтеза необходима вода.
Опыт 3 (видеофрагмент).
В две специальные колбы помещают 1-2 листа
комнатного растения. Обе колбы закрываются
пробками, в отверстия которых помещаются датчики
углекислого газа. Последние подключаются к
регистратору данных. Одна из колб освещается с
помощью лампы, вторая помещается в картонную
коробку и закрывается плотной светонепроницаемой
тканью. Через некоторое время регистратор данных
отмечает постепенное увеличение углекислого газа в
затененной колбе и уменьшение его в освещенной.
Что доказывает этот опыт?
Этот опыт доказывает, что при фотосинтезе на
свету растения поглощают углекислый газ, а в
темноте в процессе дыхания его выделяют.
Рассмотрение
схемы
процессов в
световой
стадии
Мы выяснили, что необходимо для фотосинтеза и что
в результате получается. Далее рассмотрим
механизм фотосинтеза.
Презентация с объяснениями 2 группы. Затем
учащиеся заполняют готовые шаблоны схем, заранее
выданные им.
Рассмотрение
схемы
процессов в
темновой
стадии
Презентация с объяснениями 3 группы. Затем
учащиеся заполняют готовые шаблоны схем, заранее
выданные им.
Презентация
«Значение
фотосинтеза.
Условия
увеличения
эффективности
фотосинтеза с
целью
повышения
урожайности»
Презентация работы 4 группы.
Суммарное уравнение фотосинтеза:
6Н2О+6СО2=С6Н12О6+6О2
Приложение 1
Опыт доказывающий, что растения используют углекислый газ при фотосинтезе.
1. В две специальные колбы поместить 1-2 листа комнатного растения.
2. Закрыть колбы резиновыми пробками, в которые вставлен датчик углекислого газа.
3. Подключить датчики углекислого газа к регистратору данных.
4. Одну из колб разместить под лампой, вторую закрыть светонепроницаемой тканью.
5. Наблюдать изменения на графиках регистратора данных.
Приложение 2
Световая стадия.
Цепь переноса электронов
Описание процесса
В световую стадию фотосинтеза происходят два важных процесса – фотолиз воды и синтез АТФ.
Оба процесса связаны сложной цепью переноса электронов и протонов:
1. Квант света попадая на молекулу хлорофилла выбивает из нее электрон, который посредством
сложной цепи переноса попадает в межмембранное пространство.
2. Параллельно протекает процесс фотолиза воды.
Строма – представляет из себя водный раствор. Вода является слабым электролитом,
поэтому некоторые молекулы воды в строме диссонируют на ионы водород (протоны) и
гидроксид ионы.
Протон остается в строме.
Под действием света из гидроксид ионов выбивается лишний электрон, который занимает
место выбитого электрона в молекуле хлорофилла, а гидроксид ион превращается в
свободный радикал ОН. Радикалы не устойчивы, взаимодействуя друг с другом они
образуют 2 молекулы воды и молекулу кислорода. Кислород является побочным продуктом
и поэтому удаляется из клетки.
3. Процесс выбивания электронов из молекул хлорофилла и фотолиз воды повторяется
многократно, вследствие чего в межмембранном пространстве накапливаются электроны а в строме –
протоны.
4. Протоны в строме и электроны в межмембранном пространстве представляют собой
разноименные заряды разделенные непроницаемой мембраной – разноименные заряды притягиваются,
но не могут соединится в следствие чего возникает напряжение, которое растет по мере увеличения
количества протонов и электронов.
5. Когда напряжение достигает определенного значения открывается протонный канал – протоны
устремляются по нему из стромы в межмембранное пространство. При этом происходит разрядка
напряжения – выделяется энергия, которая используется АТФ-синтетазой для синтеза молекул АТФ.
6. Протоны водорода, попав в межмембранное пространство соединяются с электронами образуя
молекулу водорода, которая присоединяется к молекуле переносчику - НАДФ
(никатинамидадениндинуклеотидфосфат), образуя НАДФ-восстановленный.
7. АТФ и НАДФ∙Н2 используются в дальнейшем в темновой стадии.
8. Суммарное уравнение процессов световой стадии:
2Н2О+АДФ+Ф+2НАДФ=О2+АТФ+2НАДФ∙Н2
Приложение 3
Темновая стадия.
Процессы темновой стадии называют также С3 – циклом или циклом Кальвина
Описание процесса
Для темновой стадии необходимы: АТФ, НАДФ∙Н2, СО2.
1. В цикл Кальвина вступает органическое соединение, состоящее из пяти углеродных атомов (С5)
– рибулозофосфат.
2. Рибулозофосфат присоединяет к себе одну молекулу фосфорной кислота, беря ее из АТФ и
превращается в рибулозодифосфат.
3. Рибулозодифосфат присоединяет к себе одну молекулы углекислого газа и превращается в
шестиуглеродное соединение. Данная реакция называется карбоксилирование.
4. Шестиуглеродное соединение неустойчиво и сразу же распадается на две молекулы
фосфоглицериновой кислоты (ФГК).
5. ФГК с использованием энергии АТФ и при участии НАДФ∙Н 2 превращается в
фосфоглицериновый альдегид (ФГА).
6. Часть ФГА идет на синтез глюкозы – основного продукта фотосинтеза, а часть идет на
восстановление рибулозофосфата.
7. Суммарное уравнение процессов темновой стадии:
С3+3СО2+АТФ+ 6НАДФ∙Н2=С6Н12О6+АДФ+Ф+6 НАДФ
Приложение 4
Шаблон схемы световой фазы фотосинтеза
Приложение 5
Шаблон схемы темновой фазы фотосинтеза
Приложение 6
Как можно увеличить эффективность фотосинтеза с целью повышения урожайности?
Один из путей повышения общей продуктивности растений - усиление их
фотосинтетической деятельности. Например, чтобы сформировать урожай пшеницы в 40 ц/га,
растения должны усвоить около 20т СО2, фотосинтетически разложить около 7,3 т Н2О,
выделить во внешнюю среду около 13т О2. Обычно за время вегетации растений в средних
широтах около 3-4 месяцев. За это время в урожае биомассы в 10т запасается около 2%
фотосинтетически активной радиации. Остальная энергия частично отражается, но в большей
части превращается в тепло и вызывает испарение громадных количеств Н2О. Таким образом
для усиления фотосинтетической деятельности растений необходимо повысить коэффициент
использования растениями солнечной радиации. Это достигается за счет:
увеличения в посевах размеров листовой поверхности,
удлинения сроков активной деятельности листьев,
регулирования густоты стояния растений.
Важное значение имеют:
способ размещения растений на площади (правильные нормы посева семян),
обеспечение растений достаточным количеством СО2,
обеспечение растений достаточным количеством воды, элементов почвенного питания.
Большая роль принадлежит селекции растений, созданию сортов, обладающих высокой
интенсивностью ассимиляции СО2.