Конспект урока на тему: 'Хемосинтез и его значение в биосфере' (11 класс)

Тема: Хемосинтез и его значение в биосфере.

Цель:

• Изучить сущность фотосинтеза и хемосинтеза, их значение для живых организмов.

Задачи:

• Сформировать знания учащихся о фотосинтезе как пластическом обмене веществ у растений; Продолжить углубление знаний о способах питания в органическом мире: гетеротрофном и автотрофном; объяснить сущность особого типа синтеза органических веществ - хемосинтеза, раскрыть его значение в биосфере.

• Продолжить формирование умений наблюдать, фиксировать результаты наблюдений, делать выводы.

• Развивать познавательную деятельность учащихся. Сформировать элементы научного мировоззрения; развивать представления учащихся об обмене веществ растительного организма..

Ход урока:

I. Актуализация опорных знаний: индивидуальный опрос у доски

? Какие фазы выделяют в процессе фотосинтеза?

? Назовите важнейшие условия для осуществления фотосинтеза?

Изучение нового материала:

Кроме фотосинтеза, существует еще одна форма автотрофной ассимиляции - хемосинтез, свойственный некоторым бактериям. В отличие от фотосинтеза источником энергии для синтеза сложных органических веществ из простых неорганических здесь служит не свет, а энергия окисления некоторых неорганических соединений - сероводорода, серы, аммиака водорода, азотистой кислоты, закисных соединений железа и марганца.

Хемосинтез - это процесс синтеза органических соединений из неорганических, который осуществляется за счет энергии, получаемой при окислении неорганических соединений.

Этот процесс в 1887 г. был открыт русским микробиологом Сергеем Николаевичем Виноградским.

Среди процессов, от которых зависит биологическая продуктивность на земном шаре, одним изважнейших является фиксация микроорганизмами азота атмосферы. Биологический азот может служить существенным дополнением азотного фонда почвы, способствуяповышению ее

плодородия и обеспечивая тем самым более экономное расходование технического азота - азота удобрений.Содержание доступного растениям азота в почве обычно невелико. Поэтому повышение урожайностисельскохозяйственных растений связано в первую очередь с улучшением их азотного питанияСинтезировать молекулярный азот из атмосферы или почвы помогают азотофиксирующие или нитрофиксирующие бактерии.

Существуют две группы фиксирующих атмосферный азот микроорганизмов. Одна из них находится всимбиозе с высшими растениями, образуя клубеньки на корнях. К этой группе относятся клубеньковыебактерии. Микроорганизмы другой группы обитают в почве независимо от растений. К ним относятсяазотобактер, клостридиум, бейеринкия и другие свободноживущие микроорганизмы. Потенциальныевозможности симбиотических азотфиксаторов значительно выше, чем свободноживущих.

Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотистой, а затем азотной кислоты: NH₃→ HNO₂→ HNO₃

2NH₃ + 3O₂ → 2HNO₂ + 2H₂O

2HNO₂ + 2O₂ → 2HNO₃

Железобактерии - , способные двухвалентное до трёхвалент-ного и использовать освобождающуюся при этом энергию на усвое-ние из или

Они чрезвычайно широко распространены как в пресных, так и в морских водоемах, играют большую роль в круговороте железа в . Благодаря их жизнедеятельности на дне и образуется огромное количество отложенных и .

Железобактерии превращают закисное железо в окисное: Fe²⁺ →Fe³⁺.

4FeO + 3O₂ → 2Fe₂O₃

Серные бактерии окисляют сероводород до серы или серной кислоты:

2Н₂S + O₂ → 2S + 2H₂O

Н₂S + 2O₂ →H₂SO₄

Они представляют собой группу бактерий, характеризующуюся способностью окислять сероводород и отлагать в своем теле крупинки серы.

Водородные бактерии способны окислять молекулярный водород, являются умеренными термофилами (растут при температуре 50 °C)

Сначала эта энергия переводится в энергию макроэнергетических связей АТФ и только затем тратится на синтез органических соединений.

Хемосинтезирующие бактерии играют важную роль в биосфере, так как они являются непременным звеном природного круговорота важнейших элементов: серы, азота, железа и др.

Они участвуют в очистке сточных вод, повышают плодородие почв, способствуют накоплению минеральных веществ в почве. Кроме того, деятельность этих организмов может иметь и отрицательное значение, так они могут участвовать в процессах коррозии, способствовать вымыванию удобрений из почвы.

Водородные бактерии уже используются для получения дешевого пищевого и кормового белка, а также для регенерации (восстановления) атмосферы в замкнутых системах жизнеобеспечения (космические корабли).

Вопросы для закрепления изученного материала:

1. В чем отличие процессов хемосинтеза о фотосинтеза?

2. Какие организмы используют процесс хемосинтеза для синтеза органических веществ?

3. Какие существуют группы бактерий по типу извлечения энергии от веществ?

4. Кто открыл процесс хемосинтеза?

5. В чем состоит значение фотосинтеза для природы?