fotosintezBSHT2013

Фотосинтез
Интегрированный урок биологии
и химии с применением
информационных технологий
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
Абрамов Аркадий Иванович
2013 год.
 Когда-то, где-то на Землю упал луч солнца, но он





упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую
былинку пшеничного ростка, или вернее, на
хлорофилловое зерно.
Ударяясь об него, он потух, перестал быть светом,
но не исчез…
В той или другой форме он вошел в состав хлеба,
который послужил нам пищей.
Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы…
Это луч солнца согревает нас.
Он приводит нас в движение. Быть может, в эту
минуту, он играет в нашем мозгу.
( К. А. Тимирязев. Растение как источник силы
(1875 г.).)
Фотосинтез
1.История изучения фотосинтеза.
2.Особенности строения хлоропластов.
3.Пигменты фотосинтеза.
4.Механизм фотосинтеза:
•световая фаза
•темновая фаза
5. Типы фотосинтеза
 связано с
поглощением воды
и минеральных
веществ с помощью
корневых волосков
зоны всасывания
корня.
 Гумусовоя теория питания растений
 Комов писал, что питательный сок родится от
"согнития животных", травяных веществ и корней
в земле, стеблей и ветвей растений на
воздухе. Песчаная земля от него плотнее, а
глинистая делается
рыхлее. Узнав свойства земли, главное дело
земледельца состоит, по Комову, в том, чтобы
"худую " землю удобрить, и удобрив, стараться,
чтобы она доброе не потеряла. Первое делается
пахотой, а последнее очередным севом различных
культур.
 минеральная теория нем. химика Ю. Либиха, в
которой подчёркивалась роль минеральных
элементов почвы в корневом питании растений
 А что же такое
воздушное питание
растений?
Хлоропласты
Устьица
 ПРОЦЕСС
ОБРАЗОВАНИЯ ИЗ
НЕОРГАНИЧЕСКИХ
ВЕЩЕСТВ (ВОДЫ,
УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА)
ОРГАНИЧЕСКИХ
ВЕЩЕСТВ,
ИСПОЛЬЗУЯ
ЭНЕРГИЮ СВЕТА.
КРОМЕ ТОГО В
ПРОЦЕССЕ
ФОТОСИНТЕЗА
ОБРАЗУЕТСЯ
КИСЛОРОД
Со времён Аристотеля до 17 века господствовала
теория Почвенного питания растений.
1630 год Ян Баптист ван Гальмонт
1752 год М.В.Ломоносов
1771 год Д. Пристли
1860 год К.А. Тимирязев
Ян Баптист
ван Гельмонт
(1579 – 1644)
голландский
естествоиспытатель
Вывод:
растения получают
питательные вещества из
воды
На 200 лет утвердилась
теория водного питания
растений
«...преизобильное
ращение тучных древ,
которые на бесплодном
песку корень свой
утвердили, ясно
объявляет, что жирными
листьями жирный тук из
воздуха впитывают, ибо из
бессочного песку столько
смоляной материи в себя
получить невозможно».
Джозеф Пристли
(1733 – 1804) «Это
было сделано в начале
августа 1771 года. Через
восемь-девять дней я
нашел, что мышь
прекрасно могла жить в
той части воздуха, в
которой росла ветка
мяты. Побег мяты
вырос почти на три
дюйма...»
В 1771 г. Пристли доказал с помощью простого
опыта, что животные делают воздух непригодным
для дыхания, а растения его «очищают». На окне,
освещенном солнцем, ученый накрыл стеклянным
колпаком живую мышь.
Через несколько часов
мышь сдохла от
недостатка кислорода. Но
когда Пристли поместил
под колпак вместе с
мышью веточку мяты,
мышь чувствовала себя
как обычно и не
испытывала недостатка в
кислороде.
Опыт Д.Пристли
Вывод:
растения очищают воздух и
делают его пригодным для
дыхания
Климент
Аркадьевич
Тимирязев
(1843 – 1920) русский
естествоиспытатель
основоположник
школы физиологов
растений
Фотосинтез
–
процесс
превращения
углекислого газа и воды в углеводы и кислород
под действием энергии солнечного света.
Образующиеся
углеводы
используются
в
качестве пищи, а кислород поступает в
атмосферу.
Фотосинтез происходит в клетках, содержащих
зелёный пигмент – хлорофилл. Это вещество способно
поглощать и трансформировать солнечную энергию. У
растений хлорофилл содержится в специальных
органеллах – хлоропластах.
Вода, по стеблям поднимаясь
Идет к зеленому листу
И с СО2 соединяясь
Дает нам сахар на свету.
Вот так творение природы Полезный, добрый хлорофилл
Способен прокормит народы
Хотя уж к вечеру без сил.
 Было подсчитано, что все растения
земного шара выделяют в год 400
миллиардов тонн кислорода, поглощают
300 миллиардов тонн углекислого газа и
создают 380 миллиардов тонн
питательных веществ. Получалось, что
растения не только очищают воздух, но и
кормят и одевают нас, превращая в
питательные вещества "ничто" углекислый газ, и дают человеку 96
процентов всей энергии, которую он
получает с пищей или использует в
технике и в своем быту.
25
Процесс фотосинтеза является основой питания всех
живых существ, а также снабжает человечество топливом,
волокнами и бесчисленными полезными химическими
соединениями. Из диоксида углерода и воды, связанных из
воздуха в ходе фотосинтеза, образуется около 90-95%
сухого веса урожая. Человек использует около 7%
продуктов фотосинтеза в пищу, в качестве корма для
животных и в виде топлива и строительных материалов
Значение фотосинтеза
1. Зелёные растения
синтезируют 450 млрд т органических
веществ;
усваивают 150 млрд т СО2;
выделяют 120 млрд т О2
2. Обеспечивают круговорот веществ в биосфере
3. Поддерживают постоянный газовый состав
атмосферы.
4. Накопление кислорода в ходе эволюции
привело к появлению аэробного дыхания.
Значение фотосинтеза
Образование
органических
веществ
Преобразование
световой энергии
в химическую
Выделение в атмосферу
кислорода
Образование
озонового слоя
Контроль за содержанием
углекислого газа
в атмосфере
Механизм фотосинтеза
Световая
фаза
Фотосинтез
Темновая
АТФ
фаза
Строение хлоропласта
S листьев 1 дерева = 120 кв м
S хлоропл. листа = 1800 кв. м
 Продукты
фотосинтеза:
 Крахмал
 (запас веществ)
 Кислород
Пигменты фотосинтеза
Хлорофиллы >10:
хл. а, b, c1, с2, d, e;
Единственная
молекула, которая
может:
1. Поглощать свет и
трансформировать
эту энергию в е2. Обратимо окисляться,
т.е. отдавать е- с
последующим
заполнением «дырки»
Фотосистемы
. Фотосистема – это комплекс молекул,
локализованный в мембранах тилакоидов,
состоящий из фотосинтезирующих пигментов
и белков-переносчиков
Световая фаза фотосинтеза
1. Активация
хлорофилла
2. Фотолиз воды
3. Синтез АТФ
4. Восстановление
НАДФ+ до НАДФ*Н +Н
Энергообеспечение фотосинтеза
Е
АТФ
Фотофосфорилирование:
АДФ + Ф
АТФ
Суммарное уравнение фотосинтеза
6 Н2О + 6 СО2 -> С6Н12О6 + 6О2
Бактериальный фотосинтез
Бескислородный фотосинтез:
в качестве донора электрона используются соединения
серы или молекулярный водород.
Существуют ли принципиальные
различия между авто- и гетеротрофами?
гетеротрофы
автотрофы
«ФОТО» свет
« СИНТЕЗ» образование
ГДЕ?
Локализация
Условия
КАК?
ДЛЯ ЧЕГО?
Химизм
Значение
процесса
«АВТО» - сам
« ТРОФЕ» питание, пища
 СВЕТ
 ХЛОРОФИЛЛ
 ВОДА
 УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ
ЦЕЛЬ:
выявить влияние света на образование
хлорофилла в листьях растений
В темноте
На свету, у контрольного
растения
Лист с растения,
который был на свету
окрасился в синий
цвет
Лист растения, которое
стояло в темноте, принял
цвет йода
ЦЕЛЬ:
выявить значение воды для образования
хлорофилла в листьях растений
-
 Регулярный полив
 Без полива
 - без света образование хлорофилла в листьях
растений невозможно, недостаток света приводит к
распаду молекул хлорофилла;
 - сильное обезвоживание растительных тканей не
только нарушает синтез хлорофилла, но и вызывает
распад уже имеющихся молекул;
 - свет и вода являются одним из главных условий
фотосинтеза.
 Прозрачная кожица
 Устьица
 Жилка
 Плоская форма
 Столбчатая паренхима с хлоропластами
 Листовая мозаика
 Фототаксис
Фаза
Фотосинтеза
место
Уравнение
реакции
Источник
Энергии
Итог
Суть фазы
Фаза
Фотосинтеза
место
Уравнение
реакции
Источник
Энергии
Итог
Суть фазы
Световая
Граны
хлороплас
тов
2 Н2О ->
4Н *+ О2
(hυ), квант
света
Выделение
О2
Образовани
е АТФ(т.ф.)
Накоплени
е Н(т.ф.)
АТФ
Образовани
е глюкозы
Поглощени
е СО2
фотолиз
Темновая
Стромы
Цикл
хлороплас Кальвина,
тов
13 реакций,
Задание 2. Заполните таблицу
«Сравнение световой и темновой фаз
фотосинтеза»
Критерии для
сравнения
Локализация
Основные
процессы
Исходные
вещества
Образующиеся
продукты
Источник
энергии
Световая фаза
Темновая фаза
Задание 2. Заполните таблицу «Сравнение
световой и темновой фаз фотосинтеза»
Критерии для
сравнения
Световая фаза
Темновая фаза
Локализация
Мембрана
тилакоидов
Строма
хлоропласта
Основные
процессы
Фотолиз воды
Восстановление
НАДФ+ до НАДФ* Н2
Синтез АТФ
Окисление НАДФ* Н2
Распад АТФ до АДФ и Ф.
Фиксация СО2
Цикл Кальвина)
Исходные
вещества
Вода, АДФ, Ф, НАДФ+
АТФ, НАДФ* Н2 ,
рибулёзомонофосфат
Образующиеся
продукты
НАДФ* Н2 , АТФ
Глюкоза, аминокислоты и
т.п.
Источник
энергии
Световая
энергия
Энергия
АТФ
Тимирязев К.А. утверждал, что
фотосинтез играет космическую
роль на планете Земля, согласны
ли вы с ним?
(см. учебник § 11)
Свой ответ обоснуйте.
 1) выделение кислорода для дыхания




живых организмов
2) поглощение углекислого газа,
поддержание постоянного газового состава
3) образование органического вещества –
пища гетеротрофов
4) Перекачка солнечной энергии из космоса
на Землю (энергетические ресурсы)
5) Образование озонового слоя, защитного
экрана от УФЛ
Фотосинтез – это
процесс передачи
солнечной энергии
( из космоса) в энергию
химических связей ─ это
космический процесс
ГДЕ?
КАК?
ДЛЯ ЧЕГО?
ГДЕ?
1. лист
2. хлоропласт
3.хлорофилл
КАК?
ДЛЯ ЧЕГО?
2 фазы
органическое
свет, СО2
вещество,
вода
энергия
Исходя из условий фотосинтеза,
предложите меры по увеличению
урожайности
Условия фотосинтеза
* СВЕТ
* ВОДА
* УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ
1) Регуляция освещения (спектр)
2) Регулярный полив ( температура)
3) Концентрация СО2 ( опилки, баллоны, Н2СО3)
4) Минеральное питание
•Достигли ли мы поставленных целей?
•Знания по каким предметам пригодились в
изучении темы?
•Нужно ли устанавливать межпредметные связи
между биологией и химией, биологией и физикой,
биологией и математикой?
•Нужна ли нам интеграция предметов?
Домашнее задание § 11, конспект
Спасибо за урок