Конспект урока Автотрофный тип обмена. Фотосинтез. Хемосинтез

Тема: Автотрофный тип обмена веществ. Фотосинтез. Хемосинтез

Цели: Образовательная. Расширить знания учащихся о различных формах обмена веществ в клетке и организме; формировать понятия пластического и энергетического обменов в клетке и их биологической сущности. Развивающая. Продолжить формирование умений устанавливать причинно-следственные связи. Воспитательная. Создавать условия увлечённого учения; воспитывать познавательное отношение к учебе.

Методы обучения: частично-поисковый, репродуктивный, комбинированный.

Формы организации познавательной активности: фронтальная, индивидуальная, работа по составлению схем, решение задач.

Проблема: все организмы, имеющие зеленый пигмент способны к фотосинтезу?

Оборудование: Таблица «Энергетический обмен». Таблица «Фотосинтез»

Ход урока

I. Организационный момент

II. Повторение об энергетическом обмене. Фронтальный опрос (вопросы 1-3 с.131

III. Новый материал. Фотосинтез - сложный многоступенчатый процесс; реакции фотосинтеза подразделяют на две группы: реакции световой фазы и реакции темновой фазы. Хлорофиллы поглощают красный и сине-фиолетовый свет, отражают зеленый и поэтому придают растениям характерную зеленую окраску. Молекулы хлорофилла в мембранах тилакоидов организованы в фотосистемы. У растений и синезеленых водорослей имеются фотосистема-1 и фотосистема-2, у фотосинтезирующих бактерий - фотосистема-1. Только фотосистема-2 может разлагать воду с выделением кислорода и отбирать электроны у водорода воды.

Световая фаза

Эта фаза происходит только в присутствии света в мембранах тилакоидов при участии хлорофилла, белков-переносчиков электронов и фермента - АТФ-синтетазы. Под действием кванта света электроны хлорофилла возбуждаются, покидают молекулу и попадают на внешнюю сторону мембраны тилакоида, которая в итоге заряжается отрицательно. Окисленные молекулы хлорофилла восстанавливаются, отбирая электроны у воды, находящейся во внутритилакоидном пространстве. Это приводит к распаду или фотолизу воды:

Н₂О + Q_света → Н⁺ + ОН^-.

Ионы гидроксила отдают свои электроны, превращаясь в реакционноспособные радикалы •ОН:

ОН^- → •ОН + е^-.

Радикалы •ОН объединяются, образуя воду и свободный кислород:

4НО• → 2Н₂О + О₂.

Протоны проталкиваются через каналы АТФ-синтетазы и происходит фосфорилирование АДФ до АТФ;атомарный водород идет на восстановление специфического переносчика НАДФ⁺ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) до НАДФ·Н₂:

2Н⁺ + 2е^- + НАДФ → НАДФ·Н₂.

Таким образом, в световую фазу происходит фотолиз воды, который сопровождается тремя важнейшими процессами: 1) синтезом АТФ; 2) образованием НАДФ·Н₂; 3) образованием кислорода. Кислород диффундирует в атмосферу, АТФ и НАДФ·Н₂ транспортируются в строму хлоропласта и участвуют в процессах темновой фазы.

Темновая фаза

Эта фаза протекает в строме хлоропласта. Для ее реакций не нужна энергия света, поэтому они происходят не только на свету, но и в темноте. Реакции темновой фазы представляют собой цепочку последовательных преобразований углекислого газа (поступает из воздуха), приводящую к образованию глюкозы и других органических веществ.

6СО₂ + 24Н⁺ + АТФ → С₆Н₁₂О₆ + 6Н₂О

Фотосинтез - синтез органических веществ из углекислого газа и воды с обязательным использованием энергии света:

6СО₂ + 6Н₂О + Q_света → С₆Н₁₂О₆ + 6О₂.

Хемосинтез - это процесс выработки органических веществ из неорганических веществ за счёт энергии, полученной в результате химической реакции окисления таких соединений, как: сероводород, водород, аммиак и т.д. Производится он бактериями, не содержащими хлорофиллы. Этот способ получения энергии - своего рода приспособление в тех местах, где солнечный свет, а значит и солнечная энергия, недоступны. Например, проявление хемосинтеза наблюдается на дне водоёма. Хемосинтез был открыт в 1887 году С.Н. Виноградским.

Различия и свойства фотосинтеза и хемосинтеза

Отличительной особенностью хемосинтеза и фотосинтеза является тот факт, что у последнего главным «рычагом» для работы является свет, и выделяемая им энергия. Действующим же стимулом для процесса хемосинтеза являются химические реакции из веществ, находящихся в окружающей среде.

Фотосинтез и хемосинтез очень важны для круговорота природы. С их помощью одни вещества не поглощаются другими и не исчезают. Без процесса фотосинтеза атмосфера не обновлялась бы кислородом, без которого не может жить ни одно живое существо на нашей планете. Процесс фотосинтеза активно влияет на сельскохозяйственные культуры. При его нарушении или недостаточности, спровоцированной отсутствием солнца, существенно падает урожай. Хемосинтез оказывает своё поистине «сказочное» влияние на среду в зависимости от того, какие соединения берутся в обработку теми или иными бактериями. От состава соединений зависит эффект и результат процесса. Так, бактерии могут очистить водоём при условии, что там есть соединения серы и сероводород. Бактерии, использующие соединения аммиака и азотной кислоты для хемосинтеза, являются главной причиной плодородия почвы. Бактерии, окисляющие железные соединения, способствуют отложению полезных руд и металлов.

IV.. Закрепление материала

Ответ на проблему урока: Фотосинтез - характерен только для автотрофных клеток

Ответьте, правильно ли, данное высказывание. (да, нет)

1. Световая фаза фотосинтеза протекает только на свету.

2. Темновая стадия фотосинтеза протекает только в темноте.

3. Аэробный тип дыхания протекает в митохондриях.

4. Ассимиляция и катаболизм - синонимы.

5. Фотосинтез и дыхание - противоположные процессы.

3. Закончите предложение. 1.Совокупность реакций, протекающих в клетке, называется ____________.

2. Биологический смысл процесса дыхания состоит в образовании _________.

Домашнее задание: § 4.3., прочитать; вопросы 4-9 с.131