Конспект уроку в 9 класі

Урок біології 9 клас.

Плетена Тетяна  Володимирівна вчитель біології,

вчитель вищої категорії,

старший вчитель НВК №240 «Соціум»,м.Київ

 

 

Тема: Фотосинтез та хемосинтез. Фази фотосинтезу.

Мета:

Освітня .

Ознайомити учнів з історією вивчення фотосинтезу, особливості утворення органічних речовин та їх значенням у природі, узагальнити знання про пристосування рослин до фотосинтезу, систематизувати знання про фотоситез і хемосинтез як пластичний обмін речовин у рослин.

Виховна .

 Виховувати екологічну свідомість, культуру, виховувати почуття зацікавленості до вивчення теми.

Розвиваюча.

Розвивати пізнавальні інтереси

Тип уроку. Урок-лекція

  Обладнання: Саморобні таблиці: „Процес фотосинтезу”, „Будова пластиду”.

Основні поняття і терміни: фотофтори, хлоропласти, фотосистеми,  реакційний центр.

Структура  уроку

 

І. Актуалізація опорних знань.

ІІ. Вивчення нового матеріалу. Лекція.

ІІІ. Підведення підсумків уроку.

ІV. Домашнє завдання.

 

Хід уроку

 

І. Актуалізація опорних знань

• Бесіда

1. Яке планетарне значення рослин ?
2. Що таке фотосинтез ?
3. Які продукти утворюються в результаті фотоситезу ?
4. Що таке хемоситез ?
5. Яке значення хемосинтезу ?

• Робота з картками

Картка №1

.

Вкажіть особливості біосинтезу вуглеводів, його значення як для клітини, так і для організму вцілому.

 Картка №2

Схематично зобразіть біосинтез нуклеїнових кислот , його значення як для клітини так і для організму вцілому.

 

ІІ. Вивчення нового матеріалу. Лекція

1. Історія вивчення фотосинтезу

Фотоси́нтез (від грец. φωτο- — світло та грец. σύνθεσις — синтез, сукупність) — процес синтезу органічних сполук звуглекислого газу та води з використанням енергії світла й за участю фотосинтетичних пігментів (хлорофіл у рослин, хлорофіл, бактеріохлорофіл і бактеріородопсин у бактерій), часто з виділенням кисню як побічного продукту. Це надзвичайно складний процес, що включає довгу послідовність координованих біохімічних реакцій. Він відбувається увищих рослинах, водоростях, багатьох бактеріях, деяких археях і найпростіших — організмах, відомих разом якфототрофи. Сам процес відіграє важливу роль у кругообігу вуглецю у природі.

Ученню про фотосинтез більше 200 років. Багато вчених зробивши внісок у вивчення природного явища.

 Ян Батіст ван Гельмонт (1577 - 1644) - голландський природодослідник акцентував увагу на тому, що рослинам потрібна вода.

 М.В. Лермонтов (1711 - 1765) – російський природодослідник – зробив перше припущення про повітряне живлення рослин.

1772р. – офіційно вважається датою відкриття явища фотосинтезу

 Ян Інхенгауз (1730 - 1799) – голландський лікар, що всановив залежність між явищем „очищення повітря” листками і сонячним світлом.

 О.П. Виноградов (1895 - 1975) – російський хімік, вивчав хімічні процеси фотосинтезу.

2. Пристосування рослин до фотосинтезу

 

Клітини епідермісу листка щільно прилягають  один до одного, клітини розміщуються в один, рідше в два ряди, безбарвні.

Асиміляційна тканина: клтини розміщено щільно, багаті на хлорофіл

(стовпчаста), або клітини розкидані, міжклітинники (губчаста), забеспечує газообмін, запасання поживних речовин.

Судинно – волокнисті пучки: флояма, ксиляма, коленхіма, склеренхіма.

Розрізняють оксигенний і аноксигенний типи фотосинтезу. Оксигенний найбільш поширений, його здійснюють рослини,ціанобактерії і прохлорофіти. Аноксигенний фотосинтез проходить у пурпурних, деяких зелених бактеріях та геліобактеріях

 

3. Характеристика хлорофілу

Фототрофи – організми, які здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних сполук, використовуючи енергію Сонця. Це зелені рослини та деякі бактерії, які містять бактерофіл.

 Хлоропласти вкриті двома мамбранами: зовншня – гладенька, внутрішня – утворює складки: ламели і тилакоїди. Хлорофіл міститься саме в тилакоїдах. Мембрани тилакоїдів здатні вловлювати світло та спрямовувати його на хлорофіл.

 У природі існує чотири типи хлорофілів: a,b,c,d. Хлорофіли a і b містяться у вищих рослинах і зелених водорослях; червоні та діатомові водорості крім хлорофілу а, містять хлорофіл c або d.

 Молекула хлорофілу дуже подібна до молекули гемоглобіну і відрізняеться тим, що розташований у центрі молекули гемоглобіну атом заліза змінений у хлорофілів на атом магнію. Хлорофіл а відрізняється від хлорофілу з наявністю одного атома кисню.

 За хімічною природою хлорофіл – це складний ефір дикарбінової хлорофільної кислоти з двома спиртами – метаноловим та фітоловим.

 Хлорофіл має здатність досить ефективно поглинати променисту енергію і передавати іі іншим молекулам. Завдяки такій здатності це єдина структура на  Землі, що забезпечує процес фотосинтезу. 

 

 

4. Біохімізм світлової фази фотосинтезу

У процесі фотосинтезу беруть участь дві фотосистеми – фотосистема І і фотосистема ІІ. Кожна з них утворена допоміжними пігментами (каротиноїдами, хлорофілами), які передають енергію молекулі-пастці, або головному пігменту. У ньому світлова енергія перетворюється на хімічну. Кожна фотосистема містить близько 300 молекул хлорофілу. У фотосистемі І енергетична пастка – хлорофіл а Р 700, а у фотосистемі ІІ хлорофіл а Р 690. Фотосистеми І і ІІ взаємодіють між собою.

У процесі фотосинтезувиділяють дві фази:  світлову і темнову.

  Світлова фаза відбувається лише на світлі.

 а) Фотоліз води

                           Н₂О          Н⁺ + ОН¯

                         Н⁺ + е¯         Н°                      У гранах на тилакоїдах

 ФСІІ               4ОН¯         2Н₂О + О₂

 

 

 

Відбуваються під дією світла за участю ферментів.

 

Сумарне рівняння фоталізу води: 12Н₂О ^{енергія світла}  6О₂+ 24 Н⁺+ 24 е

 

 б) Фосфорилювання:

18 АДФ + 18Н₃РО₄        ^{енергія світла}         18 АТФ + 18 А₂О

      

 

в) Відновлення НАДФ⁺

12НАДФ ⁺+ 24Н⁺          12 НАДФ  • Н₂

 

 

Сумарне рівняння всіх світлових реакцій:

12Н₂О + 12НАДФ ⁺+ 18АДФ + 18Н₃РО₄   ^{енергія світла}

^{енергія світла} 6О₂ + 12НАДФ• Н₂ +18АТФ + 18Н₂О

 

 

  Темнова фаза

Відбувається у стромі пластид у 3 етапи (світло не обов’язкове). Послідовність цих реакцій визначив у США М.Кальвін, за що цому в 1961 році було присуджено Нобілевську премію. Вчений слідкував за радіоактивним ізотопом вуглецю  ¹⁴ С.

 

І. Карбоксилювання - у стромі пластид є пентоза

С₅ ( рибульозобіфосфат – РНБФ ) Цикл Кальвіна

 

                                                                                   С₃ тріоза

 

С₅+СО₂  ^{фермент  карбоксилаза}          С₆ (гексоза)

                                                        ^{нестійка сполука}         

                                                                                 С₃ тріоза

 

 

С₆   розкладається 2ФГК (фосфогліцеринові кислота)

 

ІІ. Відновна фаза.

 

_ФГК      НАДФ•Н            НАДФ + Н⁺      _        ТФ

                   АТФ              АДФ + Ф + О₂           тріозофосфат   

 

 

 

ІІІ. Регенерація акцептора С₅ ( РнБФ)

Частина темнової фази витрачається на утворення пентози (С5), яка надходить у строму пластид, а друга частина через низку реакцій перетворюється на глюкозу :

6СО₂ + 6Н₂О + О₂             С₆Н₁₂О₆ + 6О₂                                                  

5. Масштаби фотосинтезу

Щорічно:

• Виділяється в атмосферу понад 200 млрд т. O₂ – це майжк 90% усоього атмосферного кисню
• Утворюються 40 × 10 органічних сполук

За добу:

• Доросла людина у спокійному стані використовує 360 л, а працюючи 700-900 л кисню вдень
• Поверхня зелених рослин площею 1м асимілює за годину 1,5-2,5 г CO₂ і синтезує 1-1,5 вуглеводів

 

• Фотосинтез — єдиний процес у біосфері, що веде до збільшення її вільної енергії за рахунок зовнішнього джерела
• Кругообіг кисню, вуглецю та інших елементів, що беруть участь у фотосинтезі, підтримує сучасний склад атмосфери, необхідний для життя на Землі
• Фотосинтез перешкоджає збільшенню концентрації СО2, запобігаючи перегрів Землі внаслідок так званого «парникового ефекту».
• Для синтезу 1 г речовини рослина переробляє 3 м повітря

 

Планетарне значення фотосинтезу

1. Рослини – продуценти кисню, необхідного для всіх живих організмів

2. Підтримання зеленими рослинами балансу вуглекислого газу в атмосфері

3. Накопичення запасів енергії у вигляді різноманітних корисних копалин

4. Синтез органічних речовин – основа їжі для людини і тварин

 

Фізкультпауза

Учитель. А тепер пропоную стати всім у коло

Уявімо австралійський дощ. Послухаємо разом, який він. Зараз по колу ланцюжком ви будетепередавати мої рухи. Як тільки вони до мене повернуться, я передам наступні. Слухайте уважно !

• В Австралії піднявся вітер (ведучій тре долоні)
• Починає крапати дощ (клацання пальцями)
• Дощ посилюється (почергове плескання долонями по грудях)
• Починається справжня злива (плескання по стегнам)
• Дощ стихає (плескання долонями по грудях)
• Рідкі краплини падають на землю (клацання пальцями)
• Тихий шелест вітру (потирання долонь)
• Сонце

Ми відпочили повертаємося до роботи.

 

6. Хемосинтез, його значення в природі та житті людини

Хемосинтез – це процес синтезу органічних речовин з вуглекислого газу і води з використанням енергії хімічних реакцій, що відбуваються в клітинах організмів.

 Явище хемосинтезу відкрив у 1892 році російський мікробіолог С. М. Виноградський. Цей процес здійснюють хемоатотрофні бактерії: нітрифікуючі бактерії (наприклад, бактерії родів Nitrosomonas, Nitrosococcus), залізобактерії (наприклад, роди Geobacter, Gallionella) та сіркобактерії (бактерії родів Desulfuromonas, Desulfobacter, Beggiatoa).

Особливостями хемосинтезу, які відрізняють його від фотосинтезу, є те, що цей процес: а) здійснюється без участі світла; б) відбувається з використанням кисню, тобто це аеробний процес. Джерелом активного водню для відновлення НАДФ+, як і у фотоавтотрофів, є вода.

Особливостісті хемотрофів:

• Не мають хлорофілу, але утворюють органічні речовини
• Використовують енергію хімічних реакцій при окисленні водою, аміаку, сірководню, сірки, заліза (ІІІ) нітратів
• Джерело вуглецю – вуглекислий газ
• Аероби – акцентором електронів (і водню) слугує кисень
• Підтримують родючисть грунтів

Сіркобактерії – мешканці сірчистих джерел. У їх клітинах накопичується сульфур, що слугує запасною енергетичною речовиною. Вона утворюється в результаті окислення сірководню. Коли енергії не вистачає, сірка окиснюється з утворенням сульфатної кислоти:

 

2С + 3О₂ + 2Н₂О          2Н₂SО₄ + енергія (використовується для синтезу АТФ)

 

 

Завдяки сіркобактеріям утворюються родовища сірки.

 

Залізобактерії  окислюють захисні солі феруму до окисних:

 

4FeCO₃ + O₂ + 6H₂O             4Fe(OH)₃ + 4CO₂ + енергія

Вважають, що завдяки цим бактеріям утворився ряд родовищ заліза.

 

Нітрифікуючі бактерії окислюють сполуки нітрогену:

 

NH₃          NO₂         NO₃^- + енергія

 

Процес окиснення сполук нітрогену називають нітрифікацією.

І етап   2NH₃ + 3O₂          2HNO₂ + H₂O + енергія

ІІ етап    2HNO₂ + O₂          2HNO₃ + енергія

Солі нітратної кислоти засвоюються рослинами з грунту.

Накопичення сполук азоту в біосфері може призвести до небажаних екологічних наслідків.

• Заростання озер водними рослинами, процес гниття, який веде до збіднення видового складу тварин водойми, зменшення рибних ресурсів
• Розкладання нітритів до нітратів за участю бактерій Nitrosobacter.

 

ІII. Підведення підсумків уроку.

 

Хемосинтез і фотосинтез – процеси, які відносяться до пластичного обміну у речовин.

Процеси фотосинтезу і хемосинтезу дуже схожі між собою:

1. Вихідна речовина – вуглекислий газ
2. Відбувається утворення органічних речовин
3. Характерне утворення первинного продукту
4. У процесі транспорту електронів відбувається синтез АТФ.

 

Відмінні риси хемосинтезу і фотосинтезу

 

Хемосинтез	Фотосинтез
Частини електронів, які утворилися при окисленні неорганічних речовин використовується для виробництва НАДФ • Н	Електрони води, що утворилися у результаті фотолізу, відновлюють НАДФ• Н
Використовується енергія хімічних реакцій	Використовується енергія світла

 

IV Домашнє завдання

 

Ознайомитись із відповідним параграфом підручника, написати твір «Фотоситез і ХІІ століття»

 

 

Використані джерла:

 

1. Остапченко Л.І.,Балан П.Г.,Поліщук В.П. Біологія: підручник для 9 класу загальноосвітніх навчальних закладів – Київ: Генеза, 2017. – 256 с.
2. Андерсон О.А.,Вихренко М.А. Зошит з біології учня 9 класу: Робочий зошит. – Київ: Школяр, 2017.
3. Гнатюк Л. Н., Пугачова Н. І. Такий дивовижний світ рослин – Тернопіль: Мандрівець, 2001. – 104с.
4. Гармаш И.И.. Тайны бионики. – Киев: Радянська школа, 1985. – 176с.
5.  Зверев И.Д.. Книга для чтения по анатомии, физиологии и гигиена человека. Пособие для учащихся. – Москва: Просвещение, 1978. – 239с.
6.  Біологія. Довідник для абітурієнтів та школярів загальноосвітніх навчальних закладів. Навчально-методичний посібник. – Київ: Літера ЛТД, 2006. – 658с.
7. http://www.yaklas.com.ua/p/biologiya/6/protcesi-zhitt-d-ialnost-roslin-16050/fotosintez-16053/re-fcf599b7-9c74-4fdd-8033-e41257b40fbe
8. https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%B7
9. https://uk.wikipedia.org/wiki/

http://pidruchniki.com/77239/prirodoznavstvo/ponyattya_hemosintez_znachennya