Разработка уроков по теме:" Фотосинтез. Хемосинтез "

Краткое описание документа:

Фотосинтез. Хемосинтез

Задача урока:

Познакомить учащихся с процессом фотосинтеза, основными этапами световой и темновой фаз.

Расположение в учебнике

Общая биология. Клетка. Автотрофные и гетеротрофные клетки. Фотосинтез. Хемосинтез (часть 4, тема 02, раздел 4).

Соответствие со школьной программой - А, Б, В.

Перед изложением материала о фотосинтезе полезно познакомить учеников с историей изучения этого процесса. Затем напомнить строение хлоропластов, гран и тилакоидов (урок 11). Рассказать, где в гранах располагаются молекулы хлорофилла. На рисунке структурной формулы молекулы хлорофилла более наглядно можно объяснить его важнейшую роль в процессе фотосинтеза. Хлорофилл "а" включен в функциональную единицу фотосинтеза - квантосому. Рисунок из Альбома иллюстрирует различную эффективность фотосинтеза в зависимости от солнечного спектра. Опишите световую фазу фотосинтеза, особенности строения фотосистемы I и фотосистемы II, их сопряженность. В темновой фазе фотосинтеза - цикле Кальвина - выделяют три основных этапа. Процесс хемосинтеза был открыт С.Н. Виноградским в 1893 году. Объясните его суть, опишите жизнедеятельность хемосинтезирую щих бактерий и приведите примеры (урок 7). Подчеркните отличие хемосинтеза от фотосинтеза.

Демонстрации

• Схема пластинчатого строения граны.
• Молекулярная структура хлорофилла.
• Интенсивность фотосинтеза в различных областях спектра солнечного излучения.
• Схема фотосинтеза.
• Цикл Кальвина.
• Рисунок с различными представителями цианобактерий.

Задания для учащихся:

1. Нарисовать хлоропласт и объяснить его строение.
2. Одному из учеников предлагается сделать сообщение о биографии К.А. Тимирязева (Исторические сведения).
3. Кем и когда был открыт хемосинтез? (Проверить по разделу Таблицы - Некоторые знаменательные даты в развитии биологии .) (см. реферат.)
4. Кем и когда была установлена роль зеленых растений в космическом круговороте энергии и веществ? (Проверить по разделу Таблицы - Некоторые знаменательные даты в развитии биологии. (см. реферат.)

Фотосинтез. Световая фаза фотосинтеза.

Вспомним некоторый материал предыдущих уроков, который нам потребуется, чтобы усвоить тему этого урока.

Презентация первого слайда .(Гиперссылки  подразумевают комментарии к ответам учащихся )

Фотосинтез. Автотрофы. Гетеротрофы.

АТФ, АДФ

Хлоропласты. Хлорофилл

Коферменты

Коферменты – вещества, обеспечивающие перенос протонов, электронов и др. структур от одной реакции к другой, но сами в реакциях не участвующие. Это кофермент А (переносчик ацетильных групп), НАД+ и НАДФ+ (переносчики атомов водорода и электронов).

Цепь переносчиков электронов.

Содержание урока:

Фотосинтез. Строение пластид, их основные типы.

Световые реакции фотосинтеза

Фотолиз. Результаты световой фазы фотосинтеза

Выводы

Фотосинтез. Автотрофы. Гетеротрофы 

Фотосинтез – синтез органических веществ из неорганических с использованием солнечной энергии. Фотосинтез протекает в клетках автотрофов – растений и некоторых бактерий

. Гетеротрофы получают готовые органические вещества с пищей. Автотрофы – организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических с использованием солнечной энергии (фотоавтотрофы = фототрофы) или химических растений окисления неорганических веществ (хемоавтотрофы = хемотрофы). Это животные, грибы и большинство бактерий.  

Фотосинтетические пигменты

В процессе фотосинтеза участвуют фотосинтетические пигменты– хлорофиллы, каротиноиды. 

Хлорофиллы поглощают, главным образом, красные и сине-фиолетовые лучи, каротиноиды – сине-фиолетовые лучи.  

Каротиноиды – это вспомогательные пигменты, улавливающие солнечные лучи.

  Задание для промежуточного контроля.

Закончите предложение: хлорофилл – это…

а) витамин.

б) гормон, участвующий в обмене веществ

в) пигмент, участвующий в фотосинтезе

Растения– автотрофные организмы, в клетках которых происходит фотосинтез

Фотосинтез включает световые и темновые реакции. 
В ходе световых реакций фотосинтеза образуются молекулы АТФ и протоны, которые используются в темновых реакциях фотосинтеза.

                                        Световые реакции фотосинтеза.

  Задание для промежуточного контроля.

Какова роль молекул хлорофилла в фотосинтезе?

а)Поглощают солнечную энергию

б)Разлагают молекулы воды

в)Участвуют в темновых реакциях

Световые реакции

Световые реакции фотосинтеза происходят на свету в хлоропластах. Под влиянием энергии солнечного света молекула хлорофилла возбуждается, и один из ее электронов переходит на более высокий энергетический уровень. Он участвует в окислительно-восстановительных реакциях и отдает избыточную энергию, проходя по цепи переносчиков электронов. 

Цепь переносчиков электронов образована различными белками, встроенными во внутреннюю мембрану хлоропласта. Отдаваемая электроном энергия используется на синтез молекул АТФ. Таким образом, энергия солнечного света необходима для перемещения электронов по цепи переносчиков электронов. 

Молекулы хлорофилла, потерявшие электроны, забирают электроны у молекулы

Фотолиз. Результаты световой фазы фотосинтеза 

Процесс расщепления молекул воды под влиянием солнечной энергии называют фотолизом

В результате фотолиза образуются:
1) электроны, заполняющие «дырки» в молекулах хлорофилла;

2) протоны Н+, которые соединяются с коферментом НАДФ+ – переносчиком ионов водорода и электронов и восстанавливают его до НАДФ · Н;
3) молекулярный кислород, который выделяется в окружающую среду.

  Задание для промежуточного контроля.

Результаты световой фазы фотосинтеза:
1) восстановление НАДФ+и образование НАДФ · Н;
2) синтез АТФ;
3) выделение молекулярного кислород

                                              Фазы фотосинтеза.

  Задание для промежуточного контроля.

Закончите предложение:

конечные продукты световой фазы фотосинтеза –это…

а)АТФ, НАДФ · Н, О2

б)глюкоза, аминокислоты

в)СО2 , Н2О

Закрепление:

Тест.

I вариант.

1. Ряд организмов потребляют готовые органические вещества и используют заключенную в них энергию. Как они называются?

Прокариотами

Гетеротрофами

Автотрофами   

Коферменты

2. Закончите предложение: конечные продукты световой фазы фотосинтеза –это…

АТФ, НАДФ · Н, О2

глюкоза, аминокислоты

СО2 , Н2О

3. Какова роль электронов в световых реакциях фотосинтеза?

Запасают и отдают энергию для синтеза АТФ

Обеспечивают фотолиз воды

Ускоряют химические реакции

4. Представители большинства царств живой природы являются гетеротрофами. Какие организмы к ним относят?

Животных, грибы

Растения и фотосинтезирующих бактерий

Хемосинтезирующих бактерий

5. Закончите предложение: хлорофилл – это…

Витамин

гормон, участвующий в обмене веществ

пигмент, участвующий в фотосинтезе

6. Закончите предложение: в результате фотолиза воды образуются…

глюкоза, аминокислоты

ё, Н+, О2

СО2 , Н2О

7. Какова роль молекул хлорофилла в фотосинтезе?

Поглощают солнечную энергию

Разлагают молекулы воды

Участвуют в темновых реакциях

II  вариант.

1. Многие автотрофы создают органические вещества из углекислого газа и воды с использованием солнечной энергии. Как называется этот процесс?

Биосинтезом белков

Фотосинтезом

Хемосинтезом

2. Закончите предложение: цепь переносчиков электронов в хлоропластах – это система…

Белков

нуклеиновых кислот

углеводов

3. Какова роль ферментов в световых реакциях фотосинтеза?

 Запасание энергии

 Обеспечение клетки протонами и электронами

 Ускорение химических реакций

4.Какова роль молекул НАДФ+ в фотосинтезе?

 Накопление энергии

 Перенос протонов и электронов

 Ускорение химических реакций

5.Ряд организмов способны синтезировать органические вещества из неорганических. Как они называются?

 Автотрофами

 Гетеротрофами Прокариотами

 6.Закончите предложение:фотолиз – это процесс…

образования молекул НАДФ · Н

 расщепления молекул воды под влиянием солнечной энергии.

синтеза молекул АТФ

 7. Какова роль молекул воды в световых реакциях фотосинтеза?

 Являются аккумуляторами энергии

 Являются катализаторами

 Являются поставщиками протонов и электронов.

 Выводы:

 1. Автотрофы – организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических.

 2. В клетках фототрофов происходит фотосинтез.

 3Фотосинтез включает  группы реакций: световые и темновые.3. Световые реакции идут на свету, в них участвуют пигменты – хлорофиллы и каротиноиды.

4. В ходе световых реакций расщепляются молекулы воды (фотолиз) с образованием протонов, электронов и молекулярного кислорода, синтезируются молекулы АТФ, восстанавливаются молекулы НАДФ+ до НАДФ · Н. 

____________________________________________________________________

Фотосинтез. Темновая фаза фотосинтеза.

 В темновую фазу фотосинтеза энергия, накопленная клетками в молекулах АТФ, используется на синтез глюкозы и других органических веществ. Глюкоза образуется при восстановлении углекислого газа – СО2 с участием протонов воды и НАДФ · Н. В молекуле углекислого газа содержится один атом углерода, а в молекуле глюкозы (С6Н12О6) – их шесть.

Как же из одноуглеродного вещества образуется шестиуглеродная молекула глюкозы?

 Вспомним некоторый материал предыдущих уроков, который нам потребуется, чтобы усвоить тему этого урока.  Глюкоза НАДФ · Н. АТФ

Бактерии

Содержание занятия 

Темновые реакции фотосинтеза

Фотосинтез и хемосинтез

Выводы

Факультатив        

Темновые реакции фотосинтеза 

Темновая фаза фотосинтеза протекает на свету и в темноте во внутреннем содержимом (строме) хлоропластов. Ее сущность состоит в восстановлении водородом воды углекислого газа и образовании глюкозы в ходе последовательных ферментативных реакций. 

В молекуле углекислого газа содержится один атом углерода, а в молекуле глюкозы – С6Н12О6– их шесть. Как же из одноуглеродного вещества образуется шестиуглеродная молекула глюкозы?               

Углекислота, проникающая в лист из воздуха, вначале присоединяется к веществу, состоящему из 5-ти углеродных атомов. Образуется непрочное шестиуглеродное соединение, которое расщепляется на 2-е трехуглеродные молекулы. В результате ряда реакций из 2-х трехуглеродных молекул образуется одна шестиуглеродная молекула глюкозы. 

Для синтеза 1 молекулы глюкозы (С6Н12О6) необходимо 6 молекул СО2, 18 молекул АТФ и 24 протона. 

Для синтеза 1 молекулы глюкозы (С6Н12О6) необходимо 6 молекул СО2, 18 молекул АТФ и 24 протона. 

Схема образования глюкозы из CO2

Синтез глюкозы включает ряд последовательных ферментативных реакций с использованием энергии, заключенной в АТФ. Молекулы НАДФ · H поставляют ионы водорода, необходимые для восстановления углекислого газа.

В темновую фазу фотосинтеза происходит ряд ферментативных реакций, в результате которых углекислый газ восстанавливается путем присоединения протонов из воды до глюкозы. При этом используется энергия, заключенная в молекулах АТФ. Но не только растения образуют органические вещества из неорганических. 

  Задание для промежуточного контроля.

Какие молекулы образуются в результате темновых реакций фотосинтеза?

а) Глюкозы

б) НАДФ, Н2, АТФ

в) СО2 и Н2О

Фотосинтез и хемосинтез 

В темновую фазу фотосинтеза происходит ряд ферментативных реакций, в результате которых углекислый газ восстанавливается путем присоединения протонов из воды до глюкозы. При этом используется энергия, заключенная в молекулах АТФ. Но не только растения образуют органические вещества из неорганических. 

Существуют бактерии, которые, как и растения, автотрофы. Углерод эти бактерии получают также из углекислого газа, поступающего в клетки из окружающей среды.

Однако в качестве источника энергии они используют не энергию солнечного света, а энергию протекающих в их клетках химических реакций окисления различных неорганических соединений. Такой способ получения энергии и образования органических веществ называют хемосинтезом. 

Серобактерии – обитатели сернистых источников. В их клетках накапливается сера.Она образуется в результате окисления сероводорода. Когда энергии не хватает, сера окисляется с образованием серной кислоты

Эта энергия используется для синтеза АТФ. Серобактерии играют важную роль в образовании месторождений серы.

Железобактерии окисляют закисные соли железа до окисных. Благодаря этим бактериям образовался ряд месторождений железа. 

Нитрифицирующие бактерии окисляют соединения азота. Благодаря этим бактериям образуются соли азотной кислоты, которые легко усваиваются растениями и используются ими для синтеза аминокислот и азотистых оснований. Свободный азот, содержащийся в атмосфере, растения не способны усваивать. 

Процесс окисления соединений азота называется нитрификацией. Он идет в 2 этапа. На 1 этапе некоторые бактерии (нитросомонас) окисляют аммиак до азотной кислоты. 

На 2 этапе другие бактерии (нитробактер) продолжают процесс окисления. 

Хемосинтез – процесс синтеза органических веществ из углекислого газа и воды с использованием химических реакций окисления неорганических соединений.

Хемосинтез был открыт в конце прошлого века С.Н. Виноградским. 

Хемотрофы – организмы, в клетках которых осуществляется хемосинтез.

К хемотрофам относят серобактерий, железобактерий, нитрифицирующих бактерий.  

Закрепление:

Тест:

1.Закончите предложение: источник углерода для синтеза органических веществ у хемосинтезирующих бактерий – …

а) С2Н5ОН

б) С6Н12О6

в) СО2

2. Какова роль ионов водорода в темновых реакциях фотосинтеза?

Восстановление СО2

Окисление СО2

Синтез Н2О

3. Закончите предложение: к хемосинтезирующим организмам относят …

а) дрожжи

б) одноклеточных водорослей

в) серобактерий

4. Какие молекулы образуются в результате темновых реакций фотосинтеза?

а) Глюкозы

б) НАДФ, Н2, АТФ

в) СО2 и Н2О

5. Закончите предложение: процесс синтеза органических веществ из неорганических с использованием реакций окисления неорганических соединений называется

а) Редупликацией

б) Фотосинтезом

в) Хемосинтезом

6.Какова роль молекул НАДФ+ в темновых реакциях фотосинтеза?

а) Поставляют ионы водорода

б) Служат источником энергии

в) Ускоряют химические реакции

7. Закончите предложение: источник энергии для синтеза органических веществ у хемосинтезирующих бактерий –

а) реакции окисления неорганических веществ

б) реакции окисления органических веществ

в) солнце

8. Какова роль молекул АТФ в темновых реакциях фотосинтеза?

а) Служат источником энергии

б) Являются переносчиками протонов и электронов

в) Являются ферментами

9. Закончите предложение: к хемосинтезирующим организмам относят

а) Вирусы

б) нитрифицирующих бактерий

в) одноклеточные растения

Выводы:

1. Автотрофы – организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических. 

2. В клетках фототрофов происходит фотосинтез.

3. Фотосинтез включает 2 группы реакций: световые и темновые. 
4. Световые реакции идут на свету, в них участвуют пигменты – хлорофиллы и каротиноиды.

5. В ходе световых реакций расщепляются молекулы воды (фотолиз) с образованием протонов, электронов и молекулярного кислорода, синтезируются молекулы АТФ, восстанавливаются молекулы НАДФ+ до НАДФ · Н.