Проблемно-развивающий урок по биологии на тему "Луч света в зеленом царстве. Фотосинтез"

Цели урока:

Воспитательная – формирование интеллектуальной компетентности учащихся и компетентности в сфере толерантности.

Образовательная – раскрыть сущность процесса фотосинтеза и его значения для жизни на Земле, опираясь на имеющиеся знания учащихся.

Развивающая – развитие логического мышления, развитие умений использовать ранее приобретённые знания для получения новых знаний и формирование умений выделять главное и устанавливать причинно-следственные связи.

Задачи урока:

1. Формирование знаний учащихся о протекающих в клетках зелёных растений процессах в световой и темновой фазах фотосинтеза.
2. Выявление значения фотосинтеза для жизни на Земле.

Тип урока: Изучение нового материала.

Педагогические технологии: Проблемно-развивающее обучение с элементами эвристической беседы и использования опорных схем.

План урока:

1. Условия фотосинтеза.
2. Химизм фотосинтеза.
3. Значение фотосинтеза для жизни на Земле.

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Изучение нового материала.

Создание проблемной ситуации

В книге Джонатана Свифта “Путешествие Гулливера” рассказывается о Великой Академии в Лодаго, учёные которой были поглощены бессмысленными или невыполнимыми проектами. В частности, один из них разрабатывал проект извлечения из огурцов солнечных лучей. Эти лучи он намеревался “собирать в герметически закупоренные стеклянки, чтобы в случае холодного лета обогревать ими воздух”.

Каково ваше мнение о состоятельности этого проекта?

Постараемся найти ответ на этот вопрос в ходе нашего урока, тема которого “Луч сета в зелёном царстве”. (Тема вписывается учащимися в опорную схему Приложение 1, в этой схеме фиксируется весь материал урока)

Учитель предлагает ученикам, проанализировав материал опорной схемы, сформулировать задачи урока и наметить план изучения нового материала.

Фотосинтез и его условия.

Используя выданный текст и знания о фотосинтезе, полученные в 6 классе выявите необходимые условия для протекания процесса фотосинтеза.

Работа с информационным текстом Приложение 2 проводится в группах. Результат работы – заполнение опорных схем Приложение 1

Установлено, что ведущую роль в фотосинтезе играют фотосинтезирующие пигменты. Именно они обладают уникальным свойством улавливать свет и превращать энергию света в энергию химических связей. Фотосинтезирующие пигменты составляют достаточно большую группу веществ. Главным и наиболее важным в энергетическом плане является хлорофилл А.

Где расположены фотосинтезирующие пигменты в клетках растений?
Каково строение пластид?
Используя опорную схему Приложение 1, сформулируйте определение фотосинтеза.

Фотосинтез – это образование органических веществ из воды и углекислого газа в хлоропластах на свету.

Докажем, что в результате фотосинтеза из неорганических веществ образуются органические вещества. Для этого познакомимся с химизмом фотосинтеза.

Химизм процесса фотосинтеза.

Суть процесса фотосинтеза можно записать в виде химического уравнения, которое дано в опорных схемах Приложение 1.

Фотосинтез протекает в две фазы.

Назовите их используя опорные схемы Приложение 1.

Познакомимся с фазами фотосинтеза, обратив особое внимание на условия, процессы и результат каждой из фаз.

Световая фаза фотосинтеза.

Используя текст учебника (раздел 4.3, Захаров В.Б. Биология. 10кл. – М.:Дрофа,2008), назовите условия необходимые для протекания световой фазы фотосинтеза. Впишите их в опорные схемы Приложение 1.

Последующий рассказ учителя сопровождается совместным заполнением опорной схемы Приложение 1.

Под действием кванта света хлорофилл теряет электрон и переходит в возбуждённое состояние.

Хл – е = Хл*

Освободившейся электрон транспортируется белками переносчиками на наружную поверхность мембраны тилакоидов.

Электроны накапливаются на наружной поверхности мембраны тилакоидов и так как они несут отрицательный заряд, то заряжают её отрицательно.

Что происходит внутри полостей тилакоидов?

Одновременное внутри тилакоидов протекает фотолиз воды. При этом под действием энергии света молекула воды распадается на протоны водорода и ионы годроксогруппы.

H₂O = H⁺ + OH ^–

В свою очередь ионы гидроксогруппы теряют электроны и переходят в реакционноспособные группы ОН.

OH ^– – е^– = ОН

Какова судьба освободившихся электронов?

Освободившиеся электроны передаются белками переносчиками к молекулам хлорофилла и используются на их восстановление.

Реакционноспособные группы ОН объединяются и образуют воду и свободный кислород.

4ОН = H₂ O + O₂

Какова судьба образовавшегося кислорода?
Какова судьба протонов водорода H⁺ , образовавшихся при фотолизе воды?

Протоны водорода, образовавшиеся при фотолизе воды, не могут проникнуть через мембраны тилакоидов и накапливаются на внутренней поверхности мембраны тилакоидов, заряжая её положительно.

Наружная поверхность мембраны гран заряжена отрицательно, внутренняя – положительно. К чему этот факт может привести?

По мере накопления по обеим сторонам мембраны тилакоидов частиц с противоположными зарядами будет возрастать разность потенциалов. Когда она достигнет критического уровня, то возникает сила электрического поля. Вектор напряженности всегда направлен от частиц с положительным зарядом к отрицательно заряженным частицам. В результате этого, за счёт силы электрического поля протоны водорода начинают проталкиваться через канал АТФ-синтетазы на наружную поверхность мембраны тилакоидов. При прохождении протонов водорода через канал АТФ-синтетазы создаётся высокий уровень энергии, которая используется в реакциях фосфорилирования.

В чём суть реакций фосфорилирования?

АДФ + Н₃РО₄ = АТФ

Протоны водорода, оказавшись на наружной поверхности мембраны тилакоида, взаимодействуют с электронами, образуя атомарный водород. Атомарный водород используется на восстановление специфического переносчика НАДФ⁺

2H⁺ + 4е^– + НАДФ⁺ = НАДФ * H ₂

На этом завершается световая фаза фотосинтеза.

Каковы же три ключевых процесса, протекающих в световой фазе фотосинтеза?
Какова дальнейшая судьба кислорода, АТФ и НАДФ * H_2, образовавшихся в результате световой фазы фотосинтеза?

Темновая фаза фотосинтеза.

Пользуясь текстом учебника (раздел 4.3, Захаров В.Б. Биология. 10кл. – М.:Дрофа,2008), назовите условия необходимые для протекания темновой фазы фотосинтеза. Впишите их в опорные схемы Приложение 1

Что представляет собой темновая фаза фотосинтеза?

Рассказ учителя. Темновая фаза фотосинтеза протекает с матриксе хлоропласта как на свету, так и в темноте и представляет собой ряд последовательных преобразований СО₂ , поступающего из воздуха. Эта последовательность реакций носит название цикла Кальвина. Исходным веществом цикла Кальвина является имеющийся в пластидах пятиуглеродный сахар. Благодаря ферментам пятиуглеродный сахар связывается с углекислым газом воздуха. При этом образуются соединения, которые последовательно восстанавливаются до шестиуглеродной молекулы глюкозы. Реакции темновой фазы фотосинтеза осуществляются за счёт энергии АТФ и НАДФ * H₂.

6СО₂ + 6Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + 6О₂
(суммарная реакция фотосинтеза)

Каков результат темновой фазы фотосинтеза?
Доказали ли мы, что в результате фотосинтеза из неорганических веществ образуются органические вещества?

Значение фотосинтеза для жизни на Земле.

Представление о фотосинтезе будет неполным, если не раскрыть биологическую роль фотосинтеза на нашей планете.

Работа с информационным текстом Приложение 3 проводится в группах. Результат работы совместно заполнение опорных схем Приложение 1.

Вспомнив условия фотосинтеза, изучив химизм и биологическое значение этого процесса вернёмся к вопросу, заданному в начале занятия.

Рефлексия.

Учащимся предлагается заполнить следующую таблицу “Фотосинтез”.

Так ли безумен проект учёного из Великой Академии в Лодаго?

С современной точки зрения проект этого учёного совсем не так безумен, как казался современникам Свифта. Растения действительно способны запасать энергию света. Убедиться в этом можно на следующем опыте: демонстрируется заранее приготовленная спиртовая вытяжка хлорофилла в проходящем и отражённом свете. Как меняется её цвет? В проходящем свете спиртовая вытяжка хлорофилла изумрудно-зелёная, а в отражённом – вишнёво-красная. Объясните увиденное. (Хлорофилл улавливает энергию света и переходит в возбуждённое состояние. Но это состояние неустойчиво и хлорофилл стремиться вернуться в исходное устойчивое состояние. Поглощённая им ранее энергия, не может перейти в другой вид энергии, так как для этого нет мембран и белков-переносчиков. Они разрушены при получении спиртовой вытяжки. Поэтому, световая энергия излучается в виде красного свечения.) таким образом, зелёные растения являются связующим звеном между Солнцем и Землёй. Они “прядут пряжу жизни”, которая одела, украсила и переменила всё на нашей планете.

III. Домашнее задание.

Раздел 4.3 Автотрофный тип обмена веществ.

(Захаров В.Б. Биология. 10кл. – М.:Дрофа, 2008)