Урок по теме: "Удивительный мир бактерий"

…этим бесконечно малым живым существам принадлежит бесконечно большая роль в природе.
(Луи Пастер)

Цели урока:

• ознакомить учащихся с особенностями строения и жизнедеятельности бактерий как представителей прокариот;
• развивать умение составлять уравнения окислительно-восстановительных реакций;
• обобщить и расширить знания учащихся о роли окислительно-восстановительных реакций в живой и неживой природе, в круговороте веществ;
• развивать умение сравнивать;
• показать связь химии и биологии;
• развивать интерес и бережное отношение к природе.

Оборудование:

• таблицы “Строение клетки”, “Бактерии”,
• Периодическая система химических элементов,
• учебник биологии для 9-го класса,
• литература по теме,
• стенгазета “Бактерии в теле человека”,
• рефераты, раздаточный материал с заданием,
• влажный препарат клубеньковых бактерий,
• гербарии растений из семейства бобовых.

Ход урока

Мотивация. Изучение нового материала.

Учитель: По строению клетки все живые существа делятся на “безъядерные” организмы – прокариоты и “ядерные” - эукариоты. Таким образом, в настоящее время выделяют два уровня клеточной организации и соответственно два крупных типа клеток: прокариотический и эукариотический.

Особенностями строения эукариотических - животных и растительных клеток – мы уже знакомы. В группу прокариот относятся все бактерии и сине-зеленые водоросли. На этом уроке мы ознакомимся с представителями одной из этих групп. Какие это организмы? Подумайте: человек не в состоянии воспринять их ни одним из пяти органов чувств: их нельзя увидеть невооруженным глазом, они существуют беззвучно, их не определишь на вкус, на ощупь, у них нет запаха. Они живут во всех трех стихиях – в воде, земле, воздухе. Для них не опасен ни вакуум космоса, ни абсолютный холод, ни смертельная для других живых существ доза радиации. Они умеют защищаться от истребительного ультрафиолетового облучения.

О какой группе прокариот шла речь?

Ответ: Это – бактерии.

Учитель: Тема нашего урока “Удивительный мир бактерий” (записываем). Сегодня мы должны выяснить особенности строения и жизнедеятельности бактерий, значение их в круговороте веществ.

План изучения темы (на доске):

1. Многообразие формы бактерий.
2. Особенности строения бактерий.
3. Особенности жизнедеятельности бактерий. Хемосинтез.
4. Роль хемотрофов в природе.

Учитель: Удивительно многообразна форма бактерий, но преобладают палочковидные, шаровидные или кокковидные, веретеновидные, звездообразные. (Работа с учебником Мамонтова С.Г., Захарова В.Б., Сонина Н.И. “Биология”, 9 класс, стр.123, рис. 64). Эти таинственные организмы, размеры которых колеблются от 1 до 10–15 мкм, живут и по отдельности и образуют скопления.

Используя таблицы “Бактерии”, “Строение клетки”, ребята, найдите признаки, по которым различается бактериальная клетка от животной и растительной клеток.

Ответы: Нет обособленного ядра.

Учитель: В чем же заключается особенность строения прокариот? Посмотрим рис. 63 на стр. 123, прочитаем объяснение к рисунку, прочитаем стр.122 (последний абзац), стр. 124 (первые два абзаца). А сейчас постарайтесь самостоятельно заполнить таблицу (образец дается на доске):

Сравнительная характеристика прокариотической и эукариотической клеток

Примечание. Знак “+” ставится, если в клетке имеется данный органоид.

Учитель: Почему бактерий относят к прокариотам?

Ответ: Отсутствует ядро, ограниченное оболочкой.

Учитель: Где же хранится наследственная информация?

Ответ: Наследственная информация у бактерий заключена в одной хромосоме.

Учитель: По своим физиологическим свойствам бактерии довольно разнообразны. Одни не могут жить без кислорода, другие погибают в его присутствии, третьи выживают в тех и других условиях. Многие бактерии паразитируют в организме животных и растений, вызывая у них заболевания. Сравнительно недавно были открыты бактерии, паразитирующие на других бактериях.

Необходимую им энергию они получают в процессе дыхания, брожения или фотосинтеза. Это свойство связано с особенностью их клеточного строения.

В 1887 году русским микробиологом С.Н. Виноградским был открыт процесс “бессолнечного” синтеза органических веществ в клетке бактерий, который получил название хемосинтез. В клетках бактерий происходят окислительно-восстановительные реакции неорганических веществ, при этом выделяется энергия. Эту энергию бактерии используют для синтеза нужных себе органических веществ. Поэтому их называют хемосинтезирующими бактериями или хемотрофами.

Чего стоят одни только железобактерии.

Ученик: Железобактерии живут в водоемах, во влажных местах. Внешне довольно разнообразны, то похожи на тончайшие нити, то на красивое металлическое деревце. Это одноклеточные организмы. Каждая такая прокариотическая клетка в течение часа способна выделять железистый стебелек, в 3 раза превышающий длину самой клетки. На кончике такого стебелька и живет сама бактерия. Бактерия размножается делением надвое, и стебелек тоже делится на две веточки.

Учитель: В их клетках с участием ферментов происходит следующая окислительно-восстановительная реакция (см. задания к уроку, № 1а).

Задание № 1а выполняется на доске и на местах.

В результате этой реакции бактерии черпают энергию для получения питательных веществ, а в это время происходит и обогащение железной руды. Убедимся в этом, вычисляя массовые доли железа в карбонате железа (II) и гидроксиде железа (III).

Задание №1б выполняется на местах.

Деятельность серобактерий – одна из основных движущих сил круговорота серы в биосфере.

На доске и на местах выполняются задания №2,3.

Очень важную функцию связывания атмосферного азота выполняют азотфиксирующие бактерии.

Ученик: азотфиксирующие бактерии или клубеньковые живут в корневой системе бобовых растений: гороха, фасоли, люпина, клевера, люцерны (показывает гербарии, демонстрирует влажный препарат клубеньковых бактерий). Эти бактерии из атмосферного азота синтезируют нитраты. В растворенном виде эти соединения из почвы поступают в растения и используются для построения белков. Это свойство азотфиксирующих бактерий широко применяется в севообороте сельскохозяйственных культур и в приусадебных хозяйствах.

Деятельность этих бактерий упрощенно дается в задании № 4.

Выполняется задание № 4 на доске и на местах.

А теперь обобщим полученные знания:

1. Бактерии – это отдельная группа прокариот, они не имеют обособленного ядра в цитоплазме;

2. В ходе эволюции бактерии приспособились использовать энергию окислительно-восстановительных реакций, этим объясняется одна из причин многообразия бактерий;

3. В природе хемосинтезирующие бактерии имеют важное значение, это утверждает еще раз содержание самостоятельной работы:

нитрифицирующие бактерии осуществляют окисление аммиака до азотной кислоты в две стадии, в конечном счете, осуществляется минерализация органических остатков. Этот процесс занимает центральное место в круговороте азота в биосфере.

Выполнение самостоятельной работы.

Задание на дом: прочитать § 25 (учебник биологии), ответить на вопросы (устно), выполнить задание (см. задание к уроку).

Подведение итогов.

Сегодня на уроке мы познакомились особенностями строения и жизнедеятельности бактериальных клеток. Выяснили, что среди них особое место имеют хемосинтезирующие бактерии.

Спасибо за урок.

Собираем тетради. Оцениваются заполнение таблицы и самостоятельная работа. Оценки получают и работающие у доски учащиеся.  

---

Кто многим увлекается, тот многое обретает. (П.Клодель)

Задания к уроку

Используя метод электронного баланса, составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций, протекающих в бактериях. Укажите восстановитель и окислитель:

1. В железобактериях:

а) FeCO₃ + O₂ + H₂O = Fe(OH)₃ + CO₂ + Q;

б) сравните массовые доли железа в следующих соединениях:

FeCO₃ и Fe(OH)₃ .

2. В серобактериях в анаэробных условиях:

S +HNO₃ + H₂O = H₂SO₄ + N₂ + 109,2 кДж;

3. В серобактериях:

S + O₂ + H₂O = H₂SO₄ + Q;

4. в азотофиксирующих бактериях:

H₂ +N₂ = NH₃ + 92 кДж.

Самостоятельная работа

В нитрифицирующих бактериях рода нитрозомонас (Nitrozomonas) происходят следующие окислительно-восстановительные реакции:

I стадия: NH₃ + O₂ = HNO₂ + Н₂О+ 660 кДж;

II стадия: образовавшаяся азотистая кислота HNO₂ окисляется до азотной кислоты: HNO₂ + O₂ = HNO₃ + 158 кДж;

Используя метод электронного баланса, составьте уравнения этих окислительно-восстановительных реакций. Укажите восстановитель и окислитель.

Домашнее задание.

В организме человека избыток нитратов, попавших с пищей, приводит к отравлению. Это обусловлено высокой токсичностью нитритов, которые образуются из нитратов с участием кишечной палочки.

Условно молекулярное уравнение этого процесса выглядит так:

HNO₃ + Н₂ = HNO₂ + H₂O + Q,

Методом электронного баланса расставьте коэффициенты. Определите окислитель и восстановитель.