Дата: 4. 10. 2018 год Класс: 9 урок 10

Тема: Обмен веществ и саморегуляция в биологических системах. Фотосинтез преобразование солнечной энергии в энергию органического вещества. Запасание энергии света в биологических «аккумуляторах». Световая и темновая фазы фотосинтеза, фотолиз воды.

Цель урока: формировать умения учащихся работать с теоретическим материалом;

- Проявлять интерес к изучению темы, выполняя проектные задания, задания после параграфа.

Ожидаемые результаты:

должны знать:

Процессы обмена веществ и саморегуляции в биологических системах, фотосинтез и его фазы.

понимать:

Процессы обмена веществ и саморегуляции

уметь:

использовать полученные знания в жизни и в быту

Деятельность учителя

Деятельность обучающихся

наглядности

3 мин.

I. Организационный момент. Приветствует учеников, проверяет готовность к уроку, желает  успеха.

Ученики осмысливают поставленную цель..

картинки

5 мин.

II. Проверка домашней работы.

Выполнение теста:

Закончите предложение.

Рассмотреть строение клеточной мембраны можно с помощью ______.(1). Основу клеточной мембраны составляет ____ (2), в котором распложены ____ (3). Белки, входящие в состав мембраны, обеспечивают _____ (4). Питательные вещества попадают в клетку путем ___ (5). Попавшие в клетку питательные вещества подвергаются в ____ (6) расщеплению под действием ______ (7).

Ответы:

1. электронного микроскопа.

2. двойной слой молекул липидов

3. молекулы белков

4. избирательное прохождение веществ внутрь или из нее

5. пинацитоза и фагоцитоза

6. пищеварительных вакуолях

7. пищеварительных ферментах.

Ученики отвечают на вопросы учителя.

Учебник

20 мин.

III. Актуализация знаний. С помощью метода «Путешествие по галерее» осуществляет усвоение нового материала.

Фотосинтез. Преобразование энергии света в энергию химических связей

Первые клетки, способные использовать энергию солнечного света, появились на Земле примерно 4 млрд лет тому назад в архейскую эру. Это были цианобактерии (от греч. «цианос» — синий). Их окаменелые остатки были найдены в слоях сланцев, относящихся к этому периоду в истории Земли. Потребовалось еще около 1,5 млрд лет для насыщения атмосферы Земли кислородом и возникновения аэробных клеток.

Очевидно, что роль растений и иных фотосинтезирующих организмов в развитии и поддержании жизни на нашей планете исключительно велика: они превращают энергию солнечного света в энергию химических связей органических соединений, которая далее используется всеми остальными живыми существами; они насыщают атмосферу Земли кислородом, который служит для окисления органических веществ и извлечения таким способом запасенной в них химической энергии аэробными клетками; наконец, определенные виды растений в симбиозе с азотфиксирующими бактериями вводят газообразный азот атмосферы в состав молекул аммиака, его солей и органических азотсодержащих соединений.

Роль зеленых растений в планетарной жизни трудно переоценить. Сохранение и расширение зеленого покрова Земли имеет решающее значение для всех живых существ, населяющих нашу планету.

Запасание энергии света в биологических «аккумуляторах». Поток солнечных лучей несет волны света разной длины. Растения с помощью световых «антенн» (это главным образом молекулы хлорофилла) поглощают волны света красной и синей частей спектра. Волны света зеленой части спектра хлорофилл пропускает не задерживая, и поэтому у растений зеленый цвет.

С помощью энергии света электрон в составе молекулы хлорофилла переносится на более высокий энергетический уровень. Далее этот высокоэнергетический электрон, как по ступенькам, перескакивает по цепи переносчиков электронов, теряя энергию. Энергия электронов при этом расходуется на «зарядку» своего рода биологических «аккумуляторов». Не углубляясь в химические особенности их строения, скажем, что один из них — аденозинтрифосфорная кислота, которую называют также аденозинтрифосфатом (сокращенно — АТФ). Как уже говорилось, в АТФ содержатся связанные между собой три остатка фосфорной кислоты, которые присоединены к аденозину. Схематически АТФ можно описать формулой: аденозин—Ф—Ф—Ф, где Ф — остаток фосфорной кислоты. В химической связи между вторым и третьим концевым фосфатом запасается энергия, которую отдает электрон (такая особая химическая связь изображена волнистой линией). Это происходит в результате того, что при передаче электроном своей энергии к аденозиндифосфату (аденозин—Ф—Ф, АДФ) присоединяется еще один фосфат: АДФ+Ф+Е → АТФ, где Е — энергия электрона, которая запасается в АТФ. При расщеплении АТФ ферментом аденозинтрифосфатазой (АТФазой) концевой фосфат отщепляется и освобождается энергия:

В растительной клетке энергия АТФ используется для транспорта воды и солей, для деления клеток, роста и движения (вспомните, как поворачивается вслед за Солнцем головка подсолнуха).

Энергия АТФ необходима для синтеза в растениях молекул глюкозы, крахмала, целлюлозы и иных органических соединений. Однако для синтеза в растениях органических веществ необходим еще один биологический «аккумулятор», запасающий энергию света. Этот аккумулятор имеет труднопроизносимое длинное название: никотин-амидадениндинуклеотидфосфат (сокращенно — НАДФ, произносится как «над-эф»). Это соединение существует в восстановленной высокоэнергетической форме: НАДФ-Н (произносится как «над-эф-аш»).

Потерявшая энергию окисленная форма этого соединения представляет собой НАДФ⁺(произносится как «над-эф-плюс»). Теряя один атом водорода и один электрон, НАДФ-Н превращается в НАДФ⁺ и восстанавливает углекислый газ (при участии молекул воды) до глюкозы С₆Н₁₂0₆; недостающие протоны (Н⁺) берутся из водной среды. В упрощенной форме этот процесс можно записать в виде химического уравнения:

Однако при смешивании углекислого газа и воды глюкоза не образуется. Для этого нужна не только восстанавливающая сила НАДФ-Н, но и энергия АТФ и соединение, связывающее С0₂, которое используется на промежуточных этапах синтеза глюкозы, а также ряд ферментов — биологических катализаторов этого процесса.

Фотолиз воды. Каким образом в ходе фотосинтеза образуется кислород? Дело в том, что энергия света расходуется также на расщепление молекулы воды — фотолиз. При этом образуются протоны (Н⁺), электроны (О и свободный кислород):

Электроны, образующиеся при фотолизе, восполняют потери их хлорофиллом (как говорят, заполняют «дырку», возникшую в хлорофилле). Часть электронов при участии протонов восстанавливает НАДФ⁺ до НАДФ-Н. Кислород — побочный продукт этой реакции (рис. 19). Как видно из суммарного уравнения синтеза глюкозы, при этом выделяется кислород.

Когда растения используют энергию солнечного света, кислород им не нужен. Однако в отсутствие солнечного освещения растения становятся аэробами. В ночной темноте они потребляют кислород и окисляют запасенные днем глюкозу, фруктозу, крахмал и другие соединения, уподобляясь в этом животным.

Световая и темновая фазы фотосинтеза. В процессе фотосинтеза различают световую и темновую фазы. При освещении растений энергия света преобразуется в энергию химических связей АТФ и НАДФ-Н. Энергия этих соединений легко освобождается и используется внутри клетки растения для разных целей, в первую очередь для синтеза глюкозы и иных органических соединений. Поэтому такую начальную стадию фотосинтеза называют световой фазой. Без освещения солнечным или искусственным светом, в спектре которого есть красные и синие лучи, синтез АТФ и НАДФ-Н в клетке растения не происходит. Однако, когда в растительной клетке уже накопились молекулы АТФ и НАДФ-Н, синтез глюкозы может происходить и в темноте, без участия света. Для этих биохимических реакций освещение не нужно, поскольку они уже обеспечены энергией света, запасенной в биологических «аккумуляторах». Эту стадию фотосинтеза называют темповой фазой.

10 мин.

IV. Закрепление урока. Что происходит при фотолизе?

1. Какие организмы питаются готовыми органическими веществами?

2. Какой организм относится к автотрофам?

3. Как называется процесс образования органических веществ из неорганических?

4. В чём отличие автотрофных клеток от гетеротрофных?

5. Как называется начальная стадия фотосинтеза?

6. Фазы фотосинтеза:

7. В фотосинтезе участвуют органоиды клетки, содержащие пигмент хлорофилл:

8. Световая фаза фотосинтеза протекает:

9. Неорганические вещества, участвующие в фотосинтезе растений:

Ученики демонстрируют свои знания.

5 мин.

V. Итог урока. Этап рефлексии: Стратегия «Телеграмма»

Оценивают работу своих одноклассников.

стикеры

2 мин.

VI. Домашнее задание. § 10

Записывают домашнюю работу в дневниках.