Конспект урока по теме "Фотосинтез"
план-конспект урока по биологии (9 класс)

Открытый урок.

Ребята, биологию вы изучаете с шестого класса и за это время научились объяснять суть многих процессов и явлений, происходящих в природе. Но давайте мысленно перенесёмся лет на четыреста назад, в 1600 год. Именно тогда бельгийский естествоиспытатель Ян Ван-Гельмонт решил узнать, благодаря чему растёт растение. Для этого он поставил опыт: посадил побег ивы в кадку с землёй, предварительно взвесив побег и землю. В течение пяти лет он поливал растение чистой дождевой водой, не содержащей минеральных солей. Взвесив иву, через пять лет, ученый обнаружил, что её вес увеличился на 65 килограммов, а вес земли в горшке уменьшился всего на 50 граммов. Откуда растение добыло 64 кг 950 г питательных веществ?

• Предположите, как исследователь объяснил результаты опыта? (Выслушать варианты ответов учащихся). Ван-Гельмонт решил, что всё дело в поглощённой растением воде. Так возникла водная теория питания растений.

Результаты проведённого опыта очень заинтересовали других учёных, а вот объяснение, предложенное Ван-Гельмонтом, их совсем не устроило. И начался активный поиск ответа на поставленный вопрос.

Возвращаемся в XXI век.

• Как вы объясните результаты опыта? Чего не учёл бельгийский естествоиспытатель? (Выслушать варианты ответов учащихся).

Исследователь не учёл возможности воздушного питания растений, т.е. существование процесса фотосинтеза. Детальному изучению данного процесса мы посвятим сегодняшний урок, тема которого так и звучит: «Фотосинтез» (запись темы урока). (Слайд 2).

Урок «Фотосинтез»

Задачи:

образовательные:

• расширить и углубить представление о воздушном питании растений,
• раскрыть сущность процесса фотосинтеза,
• подробно изучить химизм и механизм световой и темновой фаз фотосинтеза,
• рассмотреть значение фотосинтеза в природе и жизни человека;

развивающие:

• развивать умение извлекать информацию из текста и иллюстраций, выполнять анализ и сравнение, установление причинно-следственных связей,
• формировать навык самостоятельной работы с текстом учебника,
• продолжить работу по формированию научного мировоззрения на основании интегративного подхода к изучаемой проблеме;

воспитательные:

• способствовать воспитанию любознательности, формированию познавательного интереса к изучаемой теме и предмету в целом,
• осуществлять экологическое воспитание,
• продемонстрировать возможность практического применения знаний для сохранения здоровья людей.

Тип урока: комбинированный интегрированный (биология + химия + физика).

Продолжительность: 40 мин.

Оборудование: учебник «Общая биология. 10-11 класс»/ А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. – М.: Дрофа, 2005; CD-ROМ «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Уроки биологии. Общая биология, 10 класс»; компьютер, мультимедийный Тип урока: комбинированный интегрированный (биология + химия + физика).

проектор, экран (или интерактивная доска); презентация к уроку; магнитная доска, магнитные модели электронов и протонов, цветные маркеры для доски, цветной мел; материалы для практического задания (отростки комнатных растений, горшочки с почвой, стакан с водой, шпатели, влажные салфетки); рабочие листы, канцелярские принадлежности у учащихся (ручка, карандаш, ластик).

Структура урока:

1. Организационный момент – 1 мин.
2. Актуализация прежних знаний – 10 мин.
3. Изучение нового материала (с поэтапным закреплением) – 20 мин (+ 10 мин).
4. Домашнее задание – 2 мин.
5. Итог урока – 2 мин.

     Дорогие ребята, на этом уроке вы не только изучите механизм фотосинтеза и химические процессы, лежащие в основе важнейшего для биосферы явления природы, но и побываете в роли ученых, познающих природу с помощью разных методов науки.

Эпиграфом урока являются слова немецкого ученого-естествоиспытателя Александра Гумбольдта (1769-1850)

«Главная цель разумного изучения природы состоит в том, чтобы в разнообразии узнать единство, в частностях объять все то, что нам передано открытиями прежних веков и настоящего времени».

Суть этого подхода в том, чтобы не расчленять природу на составные части, изучаемые разными науками, а постигать общие законы  природы во всем их многообразии, единстве и сложности.

Давайте с точки зрения современного естествознания подойдем к изучению самого важного и интересного процесса на Земле – фотосинтеза.

1. История фотосинтеза.

А теперь проверим вашу внимательность. Поставьте в таблицу первого задания буквы в соответствии с тем, какому ученому принадлежит то или иное открытие.

Проверьте себя, сравнив свою таблицу с таблицей на слайде.

Сколько ошибок?

0 – отлично

1-2- хорошо

3-4 – будьте внимательны на уроке

Наверное вы обратили внимание, что фотосинтез изучали химики, физики, биологи, т.к. понять процессы, идущие в клетке, опираясь на данные одной только биологии, невозможно. Чтобы в этом убедиться, вы разделитесь на группы, Каждая группа получит задания в соответствии со своей ролью. Представьте себе,  что вы –ученые, которые анализируют процесс фотосинтеза с позиций  своей науки.

2. Цитологии выяснят, где происходит фотосинтез и как строение клетки связано с функцией фотосинтеза.
3. Биохимики изучат фотохимические реакции, идущие в клетке в процессе фотосинтеза.
4. Биофизики определят, какие лучи спектра видимого света поглощаются хлорофиллом.

1 группа.

 Цитологи.

Правила приготовления  микропрепарата листа элодеи:

1. На предметное стекло помещают лист элодеи;

Наносят 2-3 капли воды, расправляют лист иглой и накрывают покровным стеклом.

2. Рассмотреть микропрепарат под микроскопом:

а) микропрепарат помещают на предметный столик микроскопа, освещают с помощью зеркала.

б) вращая винтами, сначала опускают тубус, а затем поднимают до получения чёткого изображения.

в) просматривают весь препарат, находят в нём место, где клетки расположены в один слой и хорошо видны. Выбирают одну клетку, рассматривают и определяют её части.

3. Зарисовать клетку и подписать её оболочку (клеточную стенку), цитоплазму, ядро, хлоропласты. Хлоропласты — пластиды высших растений, в которых идет процесс фотосинтеза, т. е. образование сложных органических веществ из воды и углекислого газа под действием солнечного света.  Хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы, размер их около 4-6 мкм.  В них находится пигмент зеленого цвета – хлорофилл. Расположены они  в  зеленых частях высших растений. Число их в клетке варьирует в пределах 25-50.

 хлорофилл:
- хлорофилл А (сине-зеленый) - 70 % (у высших растений и зеленых водорослей);
- хлорофилл В (желто-зеленый) - 30 % (там же);
- хлорофилл С, D и E встречается реже - у других групп водорослей;

• каротиноиды:
  - оранжево-красные каротины (углеводороды);
  - желтые (реже красные) ксантофиллы (окисленные каротины). Благодаря ксантофиллу фикоксантину хлоропласты бурых водорослей (феопласты) окрашены в коричневый цвет;
• фикобилипротеиды, содержащиеся в родопластах (хлоропластах красных и сине-зеленых водорослей):
  - голубой фикоцианин;
  - красный фикоэритрин.
• - красные                                                                                                                                                                                          

3 группа

Биохимики

Световые реакции

1. Свет, попадая на молекулы хлорофилла, которые находятся в мембранах тилакоидов гран, приводят их в возбужденное состояние. В результате этого е сходят со своих орбит и переносятся с помощью переносчиков за пределы мембраны тилакоида, где и накапливаются, создавая отрицательно заряженное электрическое поле.
2. Место вышедших электронов в молекулах хлорофилла занимают электроны воды, т.к. вода под действием света подвергается фоторазложению (фотолизу):

НО---ОН +Н;      ОН –е -----ОН

4ОН  -----2НО + О, образуя воду и свободный кислород, который выделяется в атмосферу как побочный продукт.

3. Протоны Н не проникают через мембрану тилакоида и накапливаются внутри, образуя положительно заряженное электрическое поле, что приводит к увеличению разности потенциалов по обе стороны мембраны.
4. При достижении критической разности потенциалов (200 мВ) протоны водорода устремляются по протонному каналу  в ферменте АТФ-синтетаза, встроенного в мембрану тилакоида, наружу. На выходе из протонного канала создается высокий уровень энергии, которая идет на синтез АТФ  (АДФ + Ф ----АТФ). Образовавшиеся молекулы АТФ переходят в строму, где участвуют в реакциях фиксации углерода.
5. Протоны Н , вышедшие на поверхность мембраны тилакоида, соединяются с электронами е. Образуя атомарный водород Н, который идет на восстановление переносчика НАДФ:

2е + 2Н  + НАДФ Н.

Таким образом, активированный световой энергией электрон хлорофилла используется для присоединения водорода к переносчику. НАДФ Н переходит в строму хлоропласта, где участвует в реакциях фиксации углерода.

4 группа

Биохимики

Темновая фаза фотосинтеза.

Осуществляются в строме хлоропласта, куда поступают АТФ, НАДФ Н от тилакоидов гран и СО из воздуха. Кроме того там постоянно находятся пятиуглеродные соединения – пентозы С, которые образуются в цикле Кальвина (цикл фиксации СО )

1. К пентозе С присоединяется СО, в результате чего появляется нестойкое шестиуглеродное соединение С , которое расщепляется на 2 трехуглеродные группы 2С – триозы.
2. Каждая из триоз 2С принимает по одной фосфатной группе от 2АТФ, что обогащает молекулу энергией.
3. Каждая из триоз 2С присоединяет по одному атому водорода от двух НАДФ Н.
4. После чего одни триозы объединяются, образуя углеводы

2С ----С-----СНО (глюкоза)

6. Другие триозы объединяются, образуя пентозы 5С ---3С , и вновь включаются в цикл фиксации СО .

Поскольку часть трехуглеродных конечных продуктов превращается в  в новые молекулы исходного пятиуглеродного соединения, процесс фиксации углеродат в целом представляет собой цикл. Его часто называют  циклом Кальвина в честь открывшего его ученогокоторый за эти работы был удостоен в 1961 году Нобелевской премии.

Суммарная реакция фотосинтеза: