Обмен веществ в клетке (метаболизм). 10-й класс

Урок: Автотрофный тип обмена веществ. Фотосинтез.

Цели урока: сформировать знания о реакциях пластического и энергетического обменов и их взаимосвязи; вспомнить особенности строения хлоропластов; развивать логическое мышление, память, устную и письменную речь.

Задачи:

1. Дать характеристику реакциям световой фазы фотосинтеза, протекающих в тилакоидах гран, во время которых происходит использование энергии солнечного света, фотолиз воды с образованием О2,АТФ, НАДФ Н2.
2. Дать характеристику реакциям цикла Кальвина, протекающим в строме хлоропластов.
3. Показать значение фотосинтеза как процесса, обеспечивающего синтез органических веществ, поглощение СО2 и выделения О2 в атмосферу.

Оборудование: таблицы по общей биологии.

Ход урока

• Что происходит на подготовительном этапе энергетического обмена с белками, углеводами, нуклеиновыми кислотами?
• Где происходят реакции поготовительного этапа?
• Что происходит с энергией, которая выделяется в реакциях подготовительного этапа?
• Что образуется в результате бескислородного окисления в клетках у животных при недостатке О2?
• Что образуется в результате бескислородного окисления в клетках у растений при недостатке О2?
• Где протекает цикл Кребса?
• Напишите суммарное уравнение реакции энергетического обмена.

• Что такое метаболизм (Совокупность реакций обмена веществ протекающих в организме, называется метаболизмом), состоящим из взаимосвязанных реакции ассимиляции и диссимиляции.

Ассимиляция – совокупность реакций биосинтеза

Диссимиляция – совокупность реакция распада и окисления, идущих с выделением энергии.

• Какие организмы называются авто- и гетеротрофами?
• Что является источником энергии для авто- и гетеротрофов?
• Что такое фотосинтез?

• Что является главным органом фотосинтеза?

III. Изучение нового материала.

Процесс фотосинтеза состоит из двух последовательных фаз. Световая фаза фотосинтеза происходит только на свету в мембране гран при участии хлорофилла, белков-переносчиков и АТФ-синтетазы (рис.4.5).Под действием кванта света хлорофилл теряет Электрон, переходя в возбужденное состояние:

Эти электроны передаются переносчиками на наружную, т.е. обращенную к матриксу, поверхность мембраны тилакоидов, где накапливаются. Одновременно внутри полостей тилакоидов происходит фотолиз, т.е разложение воды под действием энергии света:

Ионы гидроксила отдают свои электроны, превращаясь в реакционноспособные радикалы О:

Образующиеся электроны передаются переносчиками к молекулам хлорофилла и восстанавливают их, а радикалы ОН объединяются, образуя воду и свободный кислород:

4ОН                 2Н2О + О2

Протоны водорода, образовавшиеся при фотолизе воды, не могут проникнуть через мембраны граны и накапливаются внутри нее, создавая и пополняя Н+-резервуар.

В результате внутренняя поверхность мембраны граны заряжается положительно (за счет Н),а наружная - отрицательно (за счет е).По мере накопления по обе стороны мембраны противоположно заряженных частиц нарастает разность потенциалов сила электрического поля начинает проталкивать протоны через канал АТФ – синтетазы. На выходе из протонного канала создается высокий уровень энергии, которая используется фосфорилирования имеющихся в матриксе пластид молекул АДФ:

АТФ + Ф ---АТФ

Ионы водорода, оказавшись на наружной поверхности мембраны тилакоида, встречаются там с электронами, образуя атомарный водород, который идет на

Восстановление специфического переносчика НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфата)

Таким образом, во время световой фазы фотосинтеза происходят три процесса: образование кислорода вследствие разложения воды, синтез АТФ и образование атомов водорода в форме НАДФ* Н.Кислород диффундирует в атмосферу, а АТФ и НАДФ* Н транспортируются в матрикс пластид и участвуют в процессах темновой фазы.

Темновая фаза фотосинтеза протекает в матрикс хлоропласта как на свету, так и в темноте и представляет собой ряд последовательных преобразований СО2 поступающего из воздуха. Осуществляются реакции темновой фазы за счет энергии АТФ и НАДФ* Н2 и использования имеющихся в пластидах пятиуглеродных сахаров, один из которых рибулозодифосфат является акцептором СО2. Ферменты связывают пятиуглеродный сахар с углекислым газом воздуха. При этом образуются соединения, которые последовательно восстанавливаются до шестиуглеродной молекулы глюкозы.

Суммарная реакция фотосинтеза

В процессе фотосинтеза кроме моносахаридов (глюкоза и др.), которые превращаются в крахмал и запасаются растением, синтезируются мономеры других органических соединений аминокислоты, глицерин и жирные к-ты. Таким образом, благодаря фотосинтезу растительные, а точнее-хлорофиллсодержащие, клетки обеспечивают себя и все живое на Земле необходимыми органическими веществами и кислородом

IV. Закрепление.

1. Работа с тестами закрепления.

1. Что такое фотосинтез?

2. Что происходит в световой фазе фотосинтеза?

1. Образование АТФ
2. Образование НАД Н2
3. Выделение О2
4. Выделение углеводов

3. Что происходит в темновую фазу фотосинтеза?

1. Образование АТФ
2. Образование НАДФ Н2
3. Выделение О2
4. Образование углеводов

4. При фотосинтезе происходит выделение О2,откуда?

1. Из СО2 
2. Из Н2О
3. Из С2О и Н2О
4. Из С6Н12О6

2. Задание на дом – лекция.