Компетентностно-ориентированное задание по биологии на тему Фотосинтез растений

Компетентностно-ориентированное задание

Автор: Шумилова Е.Б.

Предмет: биология

Тема: «Фотосинтез растений»

Класс: 6 класс

Характеристика задания:

Ключевая компетентность: информационная

Аспект: извлечение первичной информации, первичная обработка информации (делает выводы, приводит аргументы)

Уровень: II

Введение в проблему

Немногим более трехсот лет назад в одном из первых тщательно продуманных биологических экспериментов голландский врач Ян Ван Гельмонт представил доказательства того, что не одна почва кормит растение. Ван Гельмонт выращивал маленькое дерево ивы в глиняном горшке, добавляя в него только воду. Через пять лет масса игл увеличилась на 74,4 кг, в то время, как масса почвы уменьшилась только на 57 гр.

В конце XVIII века английский ученый Джозеф Пристли сообщил, что он «случайно обнаружил метод исправления воздуха, который был испорчен горением свечей». 17 августа 1771 г. Пристли «… поместил живую веточку мяты в закрытый сосуд, в котором горела восковая свеча», а 21 числа того же месяца обнаружил, что «… другая свеча снова могла гореть в этом же сосуде». «Исправляющим началом, которым для этих целей пользуется природа, - полагал Пристли, - было растение». Он расширил свои наблюдения и скоро показал, что воздух, «исправляемый» растением, не был «совсем не подходящим для мыши». Опыты Пристли впервые позволили объяснить, почему воздух на Земле остается «чистым» и может поддерживать жизнь, несмотря на горение бесчисленных огней и дыхание множества живых организмов. Он говорил: «Благодаря этим открытиям мы уверены, что растения произрастают не напрасно, а очищают и облагораживают нашу атмосферу».

О роли фотосинтеза более ста лет назад писал русский ученый К.А. Тимирязев. «Когда-то, где-то на Землю упал луч солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез … В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразовался в наши мускулы, в наши нервы … Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу».

Проблемный вопрос: Где, из каких веществ, при каких условиях образуются органические вещества?

Источник

1. Информация собранная учениками.

Организм - открытая система. Организмы непрерывно обмениваются энергией и веществом с окружающей средой.

Энергия необходима для совершения различного вида работ: химического синтеза веществ, необходимого для восстановления и роста тканей, активного транспорта веществ через мембраны, проведение нервных импульсов и др.

Источником энергии почти для всех этих видов активности служат питательные вещества - органические молекулы, в которых содержится химическая энергия, запасенная в связях между их атомами. При разрыве связей эта энергия может высвободиться.

Все организмы по источникам получения органических веществ делятся на 2 группы: Автотрофы - самостоятельно синтезируют органические вещества из минеральных для своего питания (фототрофы - растения, некоторые бактерии - цианобактерии; хемотрофы - некоторые бактерии). Гетеротрофы - получают с пищей готовые органические вещества (животные, грибы, большинство бактерий).

Фотосинтез - это процесс преобразования поглощенной энергии света в химическую энергию органических соединений.

Рис. фотосинтезФотосинтез - единственный процесс в биосфере, ведущий к увеличению энергии биосферы за счет внешнего источника - Солнца - и обеспечивающий существование как растений, так и практически всех гетеротрофных организмов.

Фотосинтез идёт в хлоропластах листьев. Хлоропласты имеют вид диска, две мембраны, загибами внутренней мембраны образованы мешочки-тилакоиды, уложенные в стопки-граны. В мембраны тилакоидов встроены молекулы хлорофилла, он и улавливает энергию света; в тилакоидах происходит превращение световой энергии в химическую энергию АТФ.

Главное вещество фотосинтеза - зелёный пигмент - хлорофилл. Это сложное органическое вещество, в центре которого находится атом магния. Хлорофилл находится в мембранах тилакоидов гран, из-за чего хлоропласты приобретают зелёный цвет, а благодаря хлоропластам и остальная часть клетки и весь лист становятся зелёными. Остальные структуры клетки - бесцветны.

Сам хлорофилл кажется нам зелёным потому, что он поглощает лучи в красной и синей областях спектра и отражает зелёные лучи, которые и воспринимаются нашим глазом.

Таким образом, кислород, которым дышит подавляющее большинство живых организмов на Земле, представляет собой побочный продукт фотосинтеза, образующийся вследствие фотолиза воды.

Продуктивность фотосинтеза весьма высока: за один час на 1 м² площади листа синтезируется до 1 г сахаров; при этом часть энергии выделяется в виде тепла.

Итак, в результате фотосинтеза растения накапливают органические вещества и обеспечивают постоянство уровня СО₂ и О₂ в атмосфере. В верхних слоях воздушной оболочки (на высоте 15-20 км) Земли из кислорода образуется озон, имеющий химическую формулу О₃. Озоновый слой защищает все живые организмы от опасных для жизни ультрафиолетовых лучей.

2. Учебник В.В. Пасечник. Биология. Многообразие покрытосеменных растений. 6 кл.: учебник - М.: Дрофа, 2014

Стимул: Если мы изучим особенности протекания процесса фотосинтеза, то сможем объяснить, почему растения считаются легкими планеты и какова их космическая роль?

Формулировка задания: Прочитайте внимательно, найдите ответы на вопросы и выпишите в бланк отв.

Задачная формулировка: Прочитайте внимательно, выполните задания и выпишите ответы в бланк

1. Из предложенных вариантов выберете и укажите характерные черты процесса фотосинтеза.

• Запасание энергии

• Синтез органического вещества

• Разрушение органического вещества

• Освобождение энергии

• Окисление вещества

• Восстановление вещества

• Поглощение СО₂

• Выделение СО₂

• Поглощение О₂

• Выделение О₂

• Происходит в хлоропластах на свету

• Происходит в митохондриях в темноте

2. Вставьте в текст «Фотосинтез» пропущенные термины из предложенного перечня (слова для справок), используя для этого цифровые обозначения. Запишите в текст слова выбранных ответов, а затем получившуюся последовательность терминов (по тексту) впишите в приведенную ниже таблицу (бланк ответов).

--------(1)? - это синтез органических веществ из углекислого газа и воды под действием солнечного света. К фотосинтезу способны организмы, имеющие специальные зеленые пигменты - -----------(2)?, которые улавливают свет и позволяют использовать его энергию для синтеза органики. Это некоторые бактерии (например, цианобактерии), протисты (эвглена, хламидомонада и др.) и растения. У протистов и растений хлорофилл содержится в специальных органоидах - -------(3)?. В результате фотосинтеза растение получает из -------(4)? и воды сахар глюкозу. Этот сахар можно использовать как источник -----------(5)? («сжигая» его в ходе клеточного дыхания). А можно использовать как строительный материал: например, сделать из него полимер - целлюлозу - из которой строятся клеточные стенки растений. Другой полимер глюкозы - крахмал - накапливается у растений про запас (из крахмала потом снова можно получить глюкозу). С участием минеральных солей, содержащих азот и серу, из глюкозы можно получить аминокислоты, а из них - белки.

Суммарное уравнение -------------(6)?:

6CO2+6H2O=C6H12O6+6O2

(углек ( вода) (глюкоза)(кислород)

газ)

Слова для справок: фотосинтез, хлорофилл, дыхание, хлоропласты, кислород, энергия, углекислый газ

3. Из предложенных утверждений о приспособлении растения к улавливанию солнечного света, выберете то, которое считается на ваш взгляд наиболее достоверным.

Системный лифт

Вопрос ученика

Ответ ученика

КРОНА

Почему на дереве много маленьких листьев, а не один большой?

ЛИСТ

Почему он плоской формы и часто прикреплен с помощью черешка?

ТКАНИ ЛИСТА

1). Почему кожица листа прозрачная?
2). Почему одни клетки мякоти листа располагаются рыхло, а другие - плотными рядами?

КЛЕТКА ЛИСТА

1). Почему она тонкостенная и зеленая?

ХЛОРОПЛАСТ

1). Почему сечение хлоропласта - овал?
2). Почему они циркулируют?

МОЛЕКУЛА ХЛОРОФИЛЛА

Почему молекула имеет такую форму: пластинка с хвостиком?

1. Возможность "тонкой подстройки": маленькие листья точнее разворачиваются к солнцу.

2. "Дробленая" крона устойчивее к внешним воздействиям.

3. Кожица не должна задерживать свет.

4. Клетки должны максимально улавливать свет, но должно оставаться пространство для газов, необходимых фотосинтезу.

5. Вся поверхность воспринимает свет.

6. Черешок позволяет разворачиваться к свету.

7. Чтобы пропускать свет.

8. Потому что в ней хлоропласты.

9. Когда света недостаточно, хлоропласт поворачивается широкой стороной, когда мало - узкой стороной.

10. Циркуляция позволяет скапливаться в зоне оптимальной освещенности.

11. Хвостиком она укрепляется в мембране, а пластинка ориентируется к свету.

Инструмент проверки: за каждый правильный ответ по 1 баллу.

Бланк для выполнения задания

Фотосинтез

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Пропущенные термины

3.

Системный лифт

Вопрос ученика

Ответ ученика

КРОНА

Почему на дереве много маленьких листьев, а не один большой?

ЛИСТ

Почему он плоской формы и часто прикреплен с помощью черешка?

ТКАНИ ЛИСТА

1). Почему кожица листа прозрачная?
2). Почему одни клетки мякоти листа располагаются рыхло, а другие - плотными рядами?

КЛЕТКА ЛИСТА

1). Почему она тонкостенная и зеленая?

ХЛОРОПЛАСТ

1). Почему сечение хлоропласта - овал?
2). Почему они циркулируют?

МОЛЕКУЛА ХЛОРОФИЛЛА

Почему молекула имеет такую форму: пластинка с хвостиком?

Модельный ответ

Фотосинтез

Запасание энергии

Синтез органического вещества

Восстановление вещества

Поглощение СО₂

Выделение О₂

Происходит в хлоропластах на свету

2.

Пропущенные термины

1. Фотосинтез

2. хлорофиллы

3. хлоропластах

4. углекислого газа

5. энергии

6. фотосинтеза

Фотосинтез - это синтез органических веществ из углекислого газа и воды под действием солнечного света. К фотосинтезу способны организмы, имеющие специальные зеленые пигменты - хлорофиллы, которые улавливают свет и позволяют использовать его энергию для синтеза органики. Это некоторые бактерии (например, цианобактерии), протисты (эвглена, хламидомонада и др.) и растения. У протистов и растений хлорофилл содержится в специальных органоидах - хлоропластах. В результате фотосинтеза растение получает из углекислого газа и воды сахар глюкозу. Этот сахар можно использовать как источник энергии («сжигая» его в ходе клеточного дыхания). А можно использовать как строительный материал: например, сделать из него полимер - целлюлозу - из которой строятся клеточные стенки растений. Другой полимер глюкозы - крахмал - накапливается у растений про запас (из крахмала потом снова можно получить глюкозу). С участием минеральных солей, содержащих азот и серу, из глюкозы можно получить аминокислоты, а из них - белки.

Суммарное уравнение фотосинтеза:

6CO2+6H2O=C6H12O6+6O2

(углек. ( вода) (глюкоза)(кислород)

газ)

3.

Системный лифт

Вопрос ученика

Ответ ученика

КРОНА

Почему на дереве много маленьких листьев, а не один большой?

1). Возможность "тонкой подстройки": маленькие листья точнее разворачиваются к солнцу.
2). "Дробленая" крона устойчивее к внешним воздействиям.

ЛИСТ

Почему он плоской формы и часто прикреплен с помощью черешка?

1).Вся поверхность воспринимает свет.
2). Черешок позволяет разворачиваться к свету.

ТКАНИ ЛИСТА

1). Почему кожица листа прозрачная?
2). Почему одни клетки мякоти листа располагаются рыхло, а другие - плотными рядами?

1). Кожица не должна задерживать свет.
2).Клетки должны максимально улавливать свет, но должно оставаться пространство для газов, необходимых фотосинтезу.

КЛЕТКА ЛИСТА

1). Почему она тонкостенная и зеленая?

1) Чтобы пропускать свет.
2). Потому что в ней хлоропласты.

ХЛОРОПЛАСТ

1). Почему сечение хлоропласта - овал?
2). Почему они циркулируют?

1).Когда света недостаточно, хлоропласт поворачивается широкой стороной, когда мало - узкой стороной.
2). Циркуляция позволяет скапливаться в зоне оптимальной освещенности.

МОЛЕКУЛА ХЛОРОФИЛЛА

Почему молекула имеет такую форму: пластинка с хвостиком?

Хвостиком она укрепляется в мембране, а пластинка ориентируется к свету.