Конспект урока на тему

Урок биологии по теме "Фотосинтез - превращение энергии солнца в энергию химических соединений". 10-й класс

Цель урока: изучить механизм и значение процесса фотосинтеза.

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;

• изучить историю открытия фотосинтеза.

развивающие:

• развивать умение извлекать информацию из текста, 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,

Продолжительность: 30 мин.

Оборудование: учебник «Общая биология. 10 класс»/ В.Б.Захаров, С.Г.Мамонтов, Н.И.Сонин - М.: Дрофа, 2005; компьютер, мультимедийный проектор, экран (или интерактивная доска); презентация к уроку; рабочие листы, канцелярские принадлежности у учащихся (ручка, карандаш, ластик).

Ход урока

Изобретатель паровоза Стефенсон спросил однажды своего приятеля: «Знаешь ли ты, что движет этот поезд?» - «Конечно, твое изобретение»,- ответил его друг. «Нет,- сказал Стефенсон,- его движет солнечный луч, который сотни миллионов лет назад поглотило зеленое растение».

- Ребята, вы можете объяснить высказывание Стефенсона?

Чтобы разобраться в этом вопросе, я приглашаю вас на урок.

I. Актуализация прежних знаний

Давайте мысленно перенесёмся лет на четыреста назад, в 1600 год. Именно тогда нидерландский естествоиспытатель Ян Ван-Гельмонт решил узнать, как питается растение. Он поставил опыт: посадил побег ивы в кадку с землёй, предварительно взвесив побег и землю. Он поливал растение чистой дождевой водой, не содержащей минеральных солей. Через пять лет, взвесив иву, ученый обнаружил, что её вес увеличился на 58 килограммов, а вес земли в горшке уменьшился всего на 50 граммов. Откуда растение получило 58 кг 950 г питательных веществ?

- Ребята, как ученый мог объяснить этот эксперимент?

(Выслушать варианты ответов учащихся). Ван-Гельмонт решил, что всё дело в поглощённой растением воде. Так возникла водная теория питания растений.

- Как вы объясните результаты опыта?

Исследователь не учёл возможности воздушного питания растений, или фотосинтеза. Тема нашего урока «Фотосинтез - процесс превращения энергии солнца в энергию химических соединений».

Слова Стефенсона мы возьмем эпиграфом урока

Что нового вы хотите узнать на уроке?

Цель урока изучение механизма фотосинтеза и его значения

Для работы на уроке мы будем использовать рабочие листы, которые имеются у каждого из вас на парте.

- Какой процесс мы называем фотосинтезом? К какому этапу обмена веществ относиться фотосинтез?

(Предполагаемые ответы:

Фотосинтез - это образование на свету в листьях из углекислого газа и воды органических соединений (К.А. Тимирязев).

II. Проведем исследование. У нас работали экспертные группы, которые проводили эксперимент.

Перед ними стояли 2 задачи: 1) доказать продукты фотосинтеза

Приглашаю Мишину Юлию, ДенисовуАлена

Цель нашей работы, доказать, какие вещества образуются в процессе фотосинтеза. Я взял водное растение элодею канадскую. Одел на нее стеклянную воронку и пробирку с водой. Поставил растение на окно. На растении появились пузырьки газа, которые собрались в пробирку и вытеснили воду. Газ легче воды. Переворачиваем пробирку и вносим тлеющую лучину. Она вспыхнула. Это кислород, который поддерживает горение.

Вывод: зеленые растения образуют кислород.

Налейкина Татьяна

Я проводил исследование с пеларгонией зональной. Срезал лист, опустил его в кипящую воду, чтобы разрушились клеточные оболочки, затем в горячий спирт. Мы видим, что хлорофилл вышел из клеток и лист стал неокрашенным. Я в начале урока обработал лист раствором йода. Лист окрасился в фиолетовый цвет. Это доказывает, что на свету в листьях образуется крахмал

2 задача: доказать, из каких веществ образуются органические вещества и кислород.

Долгов Андрей познакомит вас с результатами своего исследования

Перед нами стояла задача доказать, что вода это исходное вещество для фотосинтеза. Мы взяли два прозрачных сосуда, налили одинаковое количество воды и поставили в них побеги пеларгонии. Чтобы избежать испарения воды, сосуд закрыли ватой. Одно растение поместили на окно, второе - в темный шкаф.

Мы наблюдаем, что у первого растения количество воды уменьшилось больше, чем у второго. Вывод: исходным веществом в фотосинтезе является вода.

- Изучите описание опыта №4 «Исходные вещества фотосинтеза» и иллюстрацию опыта.

Ответьте на вопрос: «Какое вещество участвует в процессе фотосинтеза?»

Поставим комнатное растение на кусок стекла под стеклянный колпак. Чтобы новые порции воздуха не подступали к растению, смажем края колпака вазелином. Рядом с этим растением поместим стакан с раствором едкой щелочи. Щелочь поглотит под колпаком весь углекислый газ. Через 3 дня срежем лист, опустим его в горячую воду, затем в горячий спирт, обработаем раствором йода. Лист не окрасится. Почему? Какое вещество участвует в процессе фотосинтеза?

Выполните задание №1 на установление соответствия.

(Выслушать ответы учащихся после выполнения задания).

Отметьте правильные ответы любым значком в своих рабочих листках.

Подведем итог исследовательской работы: Денисова Алина

• Какие вещества необходимы для процесса фотосинтеза? (Ответ: углекислый газ, вода, хлорофилл).

• Какие вещества образуются в результате данного процесса?(Ответ: углеводы (глюкоза, крахмал) и кислород).

• При каком условии протекает процесс фотосинтеза? (Ответ: на свету).

III. Фазы фотосинтеза (беседа).

Единственным источником энергии на нашей планете является солнце. 1 % солнечных лучей усваивается зелеными растениями. В процессе эволюции листья растений, как основной орган фотосинтеза, приобрели особые черты строения.

- Назовите основные приспособления листьев к фотосинтезу.

В каком органоиде клетки протекает фотосинтез? (Хлоропласте).

Хлоропласт ограничен от цитоплазмы двумя мембранами: наружной и внутренней. Внутренняя мембрана образует складки граны, пространство между гранами - строма. Стромы содержат ферменты, граны - молекулы хлорофилла. В этих маленьких структурах и происходит один из важнейших процессов в природе - фотосинтез.

Молекулы хлорофилла поглощают красные и сине-фиолетовые лучи светового спектра с длиной волны 680 - 700 нм. Зеленые лучи светового спектра проходят через лист, поэтому мы видим листья зелеными.

2) Механизм процесса фотосинтеза (рассказ, поэтапное закрепление).

Фотосинтез протекает в две стадии: световую и темновую.

а) Световая фаза

Световая фаза - протекает в гране хлоропласта на свету. В ходе реакций энергия света преобразуется в энергию химических связей.

1.Молекулы хлорофилла поглощают квант солнечной энергии и переходят в активное состояние. В результате эти молекулы теряют электроны и окисляются. Электроны попадают на наружную мембрану гран и включаются в окислительно-восстановительные реакции.

2. Под влиянием электронов, имеющих избыток энергии , происходит процесс фотолиза воды (от лат. «фото» - свет, «лизис» - разложение):

Молекула воды диссоциирует на ионы:

Н₂О = Н⁺ + ОН^-

Часть электронов отдают энергию ионам водорода, и они превращаются в свободные атомы водорода.

Н⁺ + е^- → Н

Атомы водорода соединяются с молекулами переносчиками НАДФ и переносятся на внутренней поверхности гран.

Н + НАДФ → НАДФ•Н

Основным переносчиком атомов водорода является вещество НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат). Полученный комплекс богат энергией и будет играть роль восстановителя в реакциях темновой фазы.

Гидроксидионы отдают свои электроны другим молекулам и превращаются в свободные радикалы ОН

ОН- - е^- → ОН

Радикалы взаимодействуют друг с другом, в результате образуется вода и молекулярный кислород.

4ОН → 2Н2О +О2 ↑

Другая часть энергии электронов участвует в синтезе высокоэнергетических молекул АТФ из молекул АДФ и остатков фосфорной кислоты

АДФ + Ф =АТФ молекула -аккумулятор

• Почему эту фазу называют световой?

Упражнение «Закончите фразу» (выполнение задания 2 в рабочих листах).

Таким образом, во время световой фазы фотосинтеза происходит:

• процесс разложения воды под действием энергии солнечного света, т.е. … (фотолиз воды);

• выделение в окружающую среду побочного продукта фотосинтеза - … (кислорода);

• синтез молекул-аккумуляторов … ( АТФ).

б) Темновая фаза (рассказ учителя). (Слайд).

Темновая фаза представляет собой процесс превращения углекислого газа в глюкозу и протекает в строме хлоропласта без участия света. Восстановителем в большинстве реакций является водород, доставляемый молекулами НАДФ•Н.. Молекула углекислого газа восстанавливается атомами водорода до глюкозы. Каждая реакция идёт при участии своего фермента за счёт энергии, которая выделяется при расщеплении молекулы АТФ до молекулы АДФ.

Выполните задание 3 в рабочих листах.

Итоговое уравнение фотосинтеза: 6СО₂ + 6Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ ↑. (Слайд 8, по щелчку).

IV. Значение фотосинтеза (анализ высказывания учёного, беседа). Значение фотосинтеза имеет огромное значение для живых организмов планеты.

• Как вы думаете, почему К.А. Тимирязев считал, что растениям в нашей жизни принадлежит космическая роль?

1. Основным источником тепла и света является космическое тело - Солнце. А зелёные растения - единственные организмы на нашей планете, которые способны усваивать солнечную энергию и переводить её в химическую энергию органических веществ.

2.Ежегодно на планете образуется 150 млн тонн органического вещества.

3.В атмосферу ежегодно выделяется 200 млн тонн кислорода, который необходим для всех живых организмов.

4.Из кислорода в верхних слоях атмосферы образуется озон, который защищает всё живое на Земле от губительного действия УФ-лучей.

5.Фотосинтез регулирует содержание углекислого газа в атмосфере.

Выполните задание 4 в рабочих листах.

Проверка правильности выполнения задания 4). (Слайд).

Значение фотосинтеза

Вернемся к эпиграфу нашего урока. Как вы объясните слова Стефенсона: «Нет, его движет тот солнечный луч, который сотни миллионов лет назад поглотило зеленое растение».

Действительно, все основные источники энергии, используемые ныне человечеством, это не что иное, как результат фотосинтеза растений. Можно сказать, что уголь, нефть, природный газ, торф, дрова - это своеобразные «консервы», хранящие в себе энергию солнца, которую зеленый лист поглотил как сравнительно недавно, так и сотни миллионов лет назад.

Обобщение

Какое определение фотосинтеза вы можете дать на основании изученного материала?

IV. Домашнее задание

Механизм фотосинтеза изучен не до конца. Возможно, вы, те самые ученые, кто это сделает. Но сначала вы должны сдать экзамен ЕГЭ. Многие выберут биологию. Поэтому в качестве домашнего задания я предлагаю выполнить тренировочный тест № 4 и решить задачу № 5 в Рабочем листе.

V. Итог урока.

Подведем итогов урока.

Спасибо за урок!

РАБОЧИЙ ЛИСТ

к уроку по теме: «Фотосинтез - превращение энергии света в энергию химических соединений»

Иллюстрация и описание опыта «Исходные вещества фотосинтеза»

Поставим комнатное растение на кусок стекла под стеклянный колпак. Чтобы новые порции воздуха не подступали к растению, смажем края колпака вазелином. Рядом с этим растением поместим стакан с раствором едкой щелочи. Щелочь поглотит под колпаком весь углекислый газ. Через 3 дня срежем лист, опустим его в горячую воду, затем в горячий спирт, обработаем раствором йода. Лист не окрасится. Почему? Какое вещество участвует в процессе фотосинтеза?

Задание № 1. Установите соответствие между рисунком опыта и тем, что этот опыт доказывает

№

п/п

Опыты

Что доказывает

1

2

3

4

А - образование крахмала в листьях на свету;

Б - органические соединения образуются из воды;

В - органические соединения образуются из углекислого газа;

Д - выделение растением кислорода, необходимого для дыхания

Задание № 2. Закончите фразы:

во время световой фазы фотосинтеза происходит:

1.Процесс разложения воды под действием энергии солнечного света - ______________________;

2.Выделение в окружающую среду побочного продукта фотосинтеза - _______________________;

3.Образование молекул аккумуляторов _______ ;

4. Световая фаза протекает в ____________ хлорофилла.

Задание № 3. Закончите фразы:

во время темновой фазы фотосинтеза происходит:

1.Образование органического вещества - ________________

2. Темновая фаза фотосинтеза протекает в _____________ хлорофилла

Запишите итоговое уравнение фотосинтеза:

_____________________________________________

Задание № 4. Заполните схему:

Самооценка

Количество правильных устных ответов

Критерии оценки:

«5» -

«4» -

«3» -

«2» -

Самооценка

Задание № 5. Выберите правильный ответ.

1. К какому виду обмена веществ относится фотосинтез?

а) энергетический обмен

б) пластический обмен

в) матричный синтез

2. Какова роль электронов в световых реакциях фотосинтеза?

а) Ускоряют химические реакции

б) участвуют в синтезе глюкозы

в) Обеспечивают фотолиз воды

3. Хлорофилл - это …

а) пигмент, участвующий в фотосинтезе

б) витамин

в) гормон, участвующий в обмене веществ

4. Какова роль молекул хлорофилла в фотосинтезе?

а) Разлагают молекулы воды.

б) Поглощают солнечную энергию.

в) Участвуют в темновых реакциях.

5. Как называется превращения энергии солнца в энергию химических соединений?

а) хемосинтез

б) биосинтез

в) фотосинтез

6. Какие соединения клетки относятся к молекулам аккумуляторам?

а) АТФ

б) белки

в) нуклеиновые кислоты

7. В каких органоидах протекает фотосинтез?

а) лейкопластах

б) митохондриях

в) хлоропластах

8. Какие вещества образуются в результате световой фазы фотосинтеза?

а) СО₂ и Н₂О

б) АТФ

в) С₆Н₁₂О₆

9. Сопоставьте вещество и функцию, которую оно выполняет в световой фазе фотосинтеза.

1. НАДФ А. Поставщик протонов и электронов.

2. Вода Б. Ускорение химических реакций.

3. Фермент В. Перенос протонов и электронов.

Задание № 6. Решите биологические задачи

В процессе фотосинтеза огурцы, выращиваемые в теплицах, поглощают 1 кг. углекислого газа при образовании 7 кг. плодов. Сколько кг. углекислого газа потребуется, чтобы получить 300 кг огурцов? Как можно увеличить содержание углекислого газа в воздухе теплиц?

ОТВЕТЫ НА ЗАДАНИЯ В РАБОЧИХ ЛИСТАХ

к уроку по теме: «Фотосинтез»

Задание № 5. Ответы на тестовые задания.

1. б)

2. б)

3. а)

4. б)

5. в)

6. б)

7. в)

8. а), б), д)

1

2

3

В

А

Б

Задание № 6.

1. Ответ. 42,85 кг; внесение в почву навоза, торфа обогащает надземный слой воздуха углекислым газом, который выделяется из почвы при разложении микроорганизмами органических веществ.

- Какой процесс мы называем фотосинтезом? К какому этапу обмена веществ относиться фотосинтез?

• Какие вещества необходимы для процесса фотосинтеза? (Ответ: углекислый газ, вода, хлорофилл).

• Какие вещества образуются в результате данного процесса?(Ответ: углеводы (глюкоза, крахмал) и кислород).

• При каком условии протекает процесс фотосинтеза? (Ответ: на свету).

- Назовите основные приспособления листьев к фотосинтезу.

В каком органоиде клетки протекает фотосинтез? хлоропласте

• Как вы думаете, почему К.А. Тимирязев считал, что растениям в нашей жизни принадлежит космическая роль?

Как вы объясните слова Стефенсона: «Нет, его движет тот солнечный луч, который сотни миллионов лет назад поглотило зеленое растение».

Около 350 млн.лет назад на нашей планете росли древовидные папоротники, хвощи, плауны. Их растительные остатки образовали каменный уголь, торф. Паровозы работали на каменном угле. Поэтому паровоз передвигался за счет энергии солнца, которая сохранилась в каменном угле.

В конце урока. «Фотосинтез - превращение энергии света в энергию химических соединений»