Урок " Фотосинтез : світлова та темнова фаза"

Біологія 9  клас

Тема. Фотосинтез  : світлова та темнова фаза

Мета:

Дати поняття про фотосинтез та його фази. Визначити значення фотосинтезу для живих організмів та шляхи підвищення його інтенсивності. Удосконалювати  вміння користуватися додатковою літературою , добирати запитання до теми ; узагальнювати інформацію , робити висновки .

Виховувати взаємоповагу, дисциплінованість, позитивне ставлення до однокласників.

Виховувати дбайливе ставлення до рослин , як основних постачальників кисню

Обладнання :  таблиці стандартні та виконані учнями « Процес фотосинтезу», «Будова пластид»

Тип уроку : засвоєння нових знань

Методи навчання :репродуктивний (вступне слово вчителя), частково – пошуковий( самостійна робота в групах), проблемний метод ( рішення проблемних завдань), метод проектів ( індивідуальна та групова робота), релаксопедичний( фізкультхвилинка).

Хід уроку

I.Організаційний  момент

II.Мотивація навчальної діяльності

На думку вчених ,життя на нашій планеті виникло 4.5 млрд. років тому. Коацерватні краплі ( згустки подібні водним розчинам желатину) перетворювалися на живі організми. Вони були гетеротрофами,тому що навколо них існувало багато органічних молекул. Але з часом живі організми розмножувались, їжі не вистачало і конкуренція привела до появи організмів , які самі для себе виробляли органічну речовину. Кисень, що виділявся в процесі , накопичувався в атмосфері.

Вчитель .

• Про який процес йде мова ? (фотосинтез)
• Які наслідки цього процесу ви знаєте?( утворився озоновий шар, який зменшив кількість ультрафіолетової радіації, що досягла землі, і форми життя стали стійкішими)

Вчитель.

• Багато років тому К.  Тимірязєв сказав : «Колись на Землю впав сонячний промінь. Він впав на земну билинку пшеничного паростка, на хлорофілове зерно. Вдаряючись об нього , він згас,перестав бути світлом , але  не зник .У тій чи інший формі він увійшов до складу хліба, який слугує нам їжею, він перетворився у наші мускули, в наші нерви. Цей промінь Сонця зігріває нас, він приводить нас у рух, можливо , в цю хвилину він грає в нашому мозку.

Бесіда.

1. Про який процес йде мова?
2. Поясніть які умови необхідні для фотосинтезу.
3. Що мається на увазі у вислові : «Він увійшов до складу хліба……,перетворився на мускули?(енергія світла перетворилася не енергію органічних речовин, які ми вживаємо, щоб підтримати життя)
4. Кажуть , що вивчення фотосинтезу допоможе розв’язати глобальні проблеми . Як ви вважаєте ,які?(енергетичну, екологічну, проблему харчових ресурсів)
5. Чи не перебільшуємо ми значення фотосинтезу ?

Щоб відповісти на це запитання , треба з’ясувати, що відбувається під час фотосинтезу на молекулярному рівні

II. Оголошення  теми, мети уроку 

Тема. Фотосинтез. Темнова та світлова фази.

Мета.

 Дати поняття про фотосинтез та його фази. Визначити значення фотосинтезу для живих організмів та шляхи підвищення його інтенсивності.

Очікувані результати. Глибше ознайомлення з процесом фотосинтезу, використовуючи додаткову літературу та матеріал підручника.

План уроку.

1. Чим характеризується процес фотосинтезу?
2. Світлова фаза фотосинтезу
3. Темнова фаза фотосинтезу

III. Вивчення нового матеріалу

1.  Чим характеризується процес фотосинтезу?

Розповідь вчителя з елементами бесіди

Вчитель

Відомо багато біохімічних процесів, які відбуваються за участю

живих істот, але серед них є один, без якого на нашій планеті життя існувати не може. Цей унікальний процес - фотосинтез: утворення органічних сполук з неорганічних завдяки перетворенню світлової енергії на енергію хімічних зв’язків синтезованих вуглеводів.

У клітинах рослин фотосинтез відбувається в хлоропластах, у яких містяться фотосинтезуючі пігменти — хлорофіли. За своєю структурою хлорофіл нагадує молекулу гемоглобіну, але в ній замість атома Феруму присутній атом Магнію (мал. 92).

(робота з малюнком підручника)

Хлорофіл, а також допоміжні пігменти (каротиноїди, забарвлені у червоний або жовтий колір), задіяні у фотосинтезі, розташовані в мембранах структур хлоропластів - тилакоїдів .

Вчитель.

• Знайдіть відмінність між молекулою хлорофілу та гемоглобіну

4. Світлова фаза фотосинтезу

На передньому уроці ви отримали завдання об’єднатися у групи та  підготувати міні – проекти на теми «Світлова фаза фотосинтезу» та «Темнова фаза фотосинтезу».

Кожна група придумує   назву для своєї групи .

Виступ групи «Тилакоїди » ( виступ до 5 хвилин)

Фотосинтез як хімічне явище являє собою процес, в ході якого відбувається формування органічних сполук при взаємодії води і вуглекислого газу. Неодмінною умовою є протікання процесу на світлі, при безпосередній участі фотосинтетичних речовин. Для рослинного світу такими речовинами є хлорофіл, для бактерій – бактеріохлорофіл.

Ця реакція за своєю природою багатоетапна і носить квантовий характер. Багатоетапність проявляється в тому, що в ході фотосинтезу послідовно протікають процеси прийому, перетворення і використання прийнятої квантової енергії світла. Одним з таких перетворень є процес трансформації вуглекислого газу в органічну речовину. А процесом, в ході якого з’являються енергонасичені молекули і АТФ-з’єднання, називається світлова фаза фотосинтезу. Головною умовою і чинником протікання цієї фази є наявність світлової енергії. Механізм забезпечення такого перетворення як світлова фаза фотосинтезу схематично можна представити таким чином. Хлорофіл, який знаходиться на мембранах в хлоропластах рослин, поглинає світлові потоки сонячної енергії. Потім ця енергія сприяє з’єднанню елементів фосфорної кислоти з елементами молекул АТФ і АДФ. Однак і на цьому робота енергії світла не закінчується.
Крім впливу на процес злиття молекул, ця енергія дає можливість здійснити реакцію розщеплення елементів води. Тут світлова фаза фотосинтезу протікає у вигляді реакції 2H ₂0 = 4H + + 4e ^-+ O ₂. Як бачимо, результатом цієї реакції виступає виділився кисень, який потім у вільній формі просто надходить у природне оточення.

Наступним етапом, в ході якого реалізується світлова фаза фотосинтезу, є активізація молекул хлорофілу. У ході цього процесу під впливом квантів світла електрон молекули хлорофілу переміщається на більш високий електронний рівень в структурі молекули. Каталізаторами і переносниками цього електрона виступають елементи білків хлоропласта. Проходячи через деяку послідовність даних білків-переносників, електрон молекули хлорофілу змушений втрачати свою енергію, і витрачається вона на підтримання окислювально-відновного процесу в молекулах АТФ.

Втратили таким чином свою енергію і елементи (електрони), молекули хлорофілу відновлюються за рахунок приєднання електронів, які з’явилися в результаті протікання вже згадуваної вище реакції розщеплення молекули води. Утворений ж водень у процесі цього розщеплення синтезується з іншою речовиною, яке буде здатне виконувати роль його транспортера в межах хлоропласта.

(Узагальнена таблиця до виступу)

Вчитель.

• В основі фотосинтезу лежить окисно – відновний процес , пов’язаний із перенесенням електронів від сполук – постачальників електронів  - донорів до сполук ,що їх приймають – акцепторів. Хто є донором і хто є акцептором у світловій фазі фотосинтезу ? (Донор – хлорофіл, акцептор – НАДФ)

Дякую за розповідь

Виступ групи «Строма»

Темнова фаза фотосинтезу

Темнова фаза фотосинтезу протікає в іншій частині аркуша – в стромі його хлоропластів. По закінченню світлової фази рослина встигає запастися значною кількістю енергетичних молекул – АТФ і НАДФ Н2, отже, участь світла більше не є необхідним. Саме за допомогою цих молекул відбувається синтез органічних елементів. Логічно, що завдання енергетичної молекули АТФ – постачання енергії для здійснення процесів синтезу, в той час як роль НАДФ Н2 – відновлення. На початку цієї фази молекула відновника окислюється, завдяки чому зникають два атоми водню, що на виході дає чисту молекулу НАДФ. У той же час АТФ віддає залишок фосфорної кислоти, перетворюючись на АДФ. Ці два процеси відбуваються в матриксі листа. Знов отримані молекули після цього повертаються в межі листя, що дає можливість повторити весь процес світлової фази. Однак і це не є ключовим процесом фотосинтезу, ми лише позначили циклічність і послідовність операцій, що відбуваються в листках.

Кінцевим продуктом даної фази стає глюкоза – органічна сполука, який відносять до простих цукрів. Вперше докладно описати синтез цієї молекули зміг Мелвін Кальвін. З’ясувалося, що обидві молекули, розглянуті в рамках світлової фази, – енергетична і відновник – беруть участь у процесах синтезу. Крім того, важливими елементами для утворення простих цукрів є 6 молекул вуглекислого газу (CO2), 24 атомів водню, 6 молекул води:

(Узагальнена таблиця до виступу)

Кінцеве рівняння фотосинтезу

6СО ₂ + 24Н + АТФ =С ₆Н ₁₂О ₆ + 6Н ₆O.

Темнова фаза фотосинтезу важлива рослинам тому, що крім глюкози в цей період утворюються різні амінокислоти, нуклеотиди, жирні кислоти і гліцерин.

Вчитель . Які переваги можна отримати , взявши хлорелу замість вищої рослини ?(швидкість розмноження водорості)

Фізхвилинка

Вчитель. Ви,звісно , втомилися після захисту проектів . Пропоную всім  стати зі мною в коло. Уявімо австралійський дощ. Послухаємо разом який він  . Зараз по колу ланцюжком ви будете передавати мої рухи . Як тільки вони до мене повернуться, я передам наступні. Слухайте уважно :

• В Австралії піднявся вітер (ведучий тре долоні)
• Починає крапати дощ (клацання пальцями)
• Дощ посилюється (почергове плескання долонями по грудях)
• Починається справжня злива(плескання по стегнах)
• А ось град – справжня буря(тупіт ногами)
• Що це ? Буря стихає ( плескання по стегнам)
• Дощ стихає(плескання долонями по грудях)
• Рідкі краплини падають на землю (клацання пальцями)
• Тихий шелест вітру (потирання долонь)
• Сонце

Ми відпочили. Давайте повернемося до роботи

IV. Осмислення об’єктивних зв’язків

Дискусія   (для дискусії учні об’днуються в групи)

Запитання для 1 групи

• Підвищення концентрації вуглекислого газу в атмосфері  - це добре чи навпаки?

     Запитання для 2 групи

• Чи можливо існування людини із фотосинтезуючою поверхнею шкіри?

Свої виступи почніть  словами :

• Я вважаю, що ……..
• Тому що……………
• Наприклад…………
• Отже,  ………………..

(Час обговорення 3 хвилини)

V.Узагальнення та систематизація знань

Задача. За добу людина масою 60 кг споживає 430 г кисню. Одна  25річна тополя за 5 місяців вегетації поглинає 42 кг CO₂ .

А) Скільки таких дерев необхідно для забезпечення киснем однієї людини на рік?

Б)На скільки днів вистачить людині кисню продукованого одним деревом протягом вегетаційного періоду ?

Розв’язання:

a)1. Визначаємо масу кисню, який споживає людина за 1 рік

0.43 * 365 = 156,95 кг (О₂)

2. Визначаємо масу СО₂  необхидного для утворення 156,95 кг

 X 156,95 Mr(CO₂)= 44г/моль

6CO₂ + 6H₂O -> C₆H₁₂O₆ + O₂  

6.44 6.32  Mr(O₂)= 32г/моль

X= = 215,8 (CO₂)

3) Визначаємо кількість дерев, здатних поглинати 251,8 кг (CO₂) протягом вегетаційного періоду:

215,8 : 42кг = 5,12= 5 дерев

Б) 1) Визначаємо яку масу O₂ виділить одне дерево за вегетаційний період:

42 кг Х

6CO₂ + H₂O + 2800 кДж ->C₆H₁₂O₆ + 6O₂

6.44 6.32

X= = 30,5 КГ (O₂)

2)  Знаходемо кількість днів, на які людині вистачіть 30,545 кг

30,545 кг: 0,430 кг = 71 день

Відповідь: А) 5 дерев Б)71 день

VI.Підсумок  уроку

• Що найбільше запам’яталось?
• Що ви зробили по іншому ?

VII. Домашнє завдання

1.Для всього класу

• Опрацювати відповідний параграф підручника

2.Індивідуальне  та творче  завдання

• Скласти сенкант на тему «Фотосинтез».
• Підготувати презентацію на тему «Хемосинтез»