Задачи урока:
- Продолжить формировать понятия об обмене веществ в организме.
- Изучить историю вопроса изучения фотосинтеза.
- Углубить и дополнить знания о фотосинтезе, полученные в курсе биологии младших классов.
- Сформировать знания об условиях протекания фотосинтеза.
- Раскрыть значение фотосинтеза в природе и жизни человека.
- Формировать у учащихся бережное отношение к окружающей среде.
- Продолжать формировать умение работать с текстом, работать в парах.
Ход урока
I. Постановка проблемы.
Мы продолжаем изучать особенности метаболизма разных организмов. Сегодня поговорим об особенностях пластического обмена растений. Актуальность изучаемой темы очевидна, т.к. относится к нам самым непосредственным образом. Попробуем в этом убедиться.
Вопросы.
- Чем мы питаемся? Откуда берем пищу, питательные вещества? (Из растительной, животной пищи).
- Когда мы едим конфету или торт, то не задумываемся, почему она сладкая? (Есть углеводы).
- Откуда эти углеводы, сахара? (Образуются в клетках растений). Вывод: растения – необходимое звено в цепи питания.
- Почему растения так называются? (Растут всю жизнь).
- За счет чего они растут? (За счет фотосинтеза).
- Можно ли считать “питание” и “фотосинтез” словами – синонимами? (Да).
- Какие условия необходимы для того, чтобы растения сами создавали питательные вещества? (Свет, вода и углекислый газ).
- Как называются такие организмы по способу питания? (Автотрофы).
- Если человеку создать те же условия – свет, вода, углекислый газ – сможет ли он сам себя обеспечить питанием? (Нет).
- Почему нет? Какие же особенности строения растительной клетки позволяют осуществить этот процесс? (Наличие хлоропластов).
Все эти сведения о фотосинтезе мы получали в младших классах. Описание этого процесса имеется в любом учебнике биологии. Его даже изложили в стихах, иллюстрирующие главные моменты фотосинтеза (можно во время чтения стихов показать слайд-шоу разных растений)
Вы проходите мимо цветка?
Наклонитесь,
Поглядите на чудо,
которое видеть вы раньше
нигде не могли.
Он умеет такое, что никто
на земле не умеет.
Например…
Он берет крупинку мягкой
черной земли,
Потом он берет дождя дождинку,
И воздуха голубой лоскуток,
И лучик, солнышком пролитой.
Все смешает потом (но где?!
Где пробирок, и колб, и спиртовок ряды?)
И вот из одной и той же
черного цвета земли
Он то красный, то синий,
то сиреневый,
то золотой!
(Вл. Солоухин)
II. Из истории открытия.
Давайте попробуем вспомнить историю изучения данного процесса, исправить ошибки и заблуждения, ученых прошлого.
Поверите ли вы, что со времен Аристотеля полагали, что пищей растениям служит не что иное, как … почва. И, правда, разве дерево не твердое? А раз так, значит, оно и потреблять в пищу должно что-то похожее по плотности, словно какой-нибудь зверь, которого головой засунули в плодородную землю.
Чтобы разобраться с этими, кажущимися нам теперь нелепыми, представлениями, голландский ученый ван Гельмонт более 300 лет назад поставил такой опыт…
1. Сообщение учащихся. Опыт Гельмонта.
Ян Батист ван Гельмонт – голландский естествоиспытатель, медик, живший в конце 16 – начале 17 века близ Брюсселя.
Сторонник прогрессивной для того времени теории спонтанного зарождения жизни. Изучал газы, ввел этот термин в науку. Ввел понятия о ферментах. В ряде вопросов стоял на позиции алхимии. Первым экспериментально начал изучать проблемы питания растений.
Поставил такой эксперимент. В глиняный сосуд поместил 80 кг высушенной почвы, смочил и поливал побег ивы весом в 2 кг. Почву он поливал только дождевой водой. Через 5 лет дерево весило около 68 кг. Ван Гельмонт аккуратно вынул растение из сосуда, собрал всю почву, снова просушил ее, взвесил и получил 80 кг без нескольких граммов (Рисунок 1).
Ученый сделал вывод, что увеличение массы дерева на 66 кг за 5 лет произошло исключительно благодаря воде. Результаты его исследований легли в основу так называемой водной теории питания углекислого газа атмосферного воздуха.
Вопросы к классу.
- Во всем ли прав был ученый?
- В чем его заблуждения?
- За счет чего увеличилась масса растения?
Опыт ван Гельмонта явился убедительным доказательством того, что не твердая почва, а доставляемые из нее водой вещества составляют основу питания растений. Но до истины было еще далеко.
Следовало развеять еще одно заблуждение, что растениям, как и животным, нужен чистый воздух. Действительно, в герметически закрытом помещении ни зверь, ни человек долго не протянут. Что мы говорим, когда тяжело дышится? Верно, “не хватает кислорода”.
2. Сообщение учащихся. Опыт Д.Пристли.
Джозеф Пристли – английский химик и философ – материалист, член Лондонского королевского общества. Получил филологическое и богословское образование, профессор языков. Основные научные исследования относятся к химии газов. Считается, что именно он первым обнаружил функцию зеленого листа. Вот наглядная иллюстрация одного из экспериментов Пристли.
Он заключил мышь под стеклянный колпак. Через пять часов мышь погибла. Однако при наличии под колпаком ветки мяты она осталась живой (Рисунок 2).
Отсюда Пристли сделал вывод, что животные своим дыханием делают воздух непригодным для жизнедеятельности организма, а растения своим дыханием восстанавливают его, т.е. делают пригодным для жизнедеятельности. Аналогично на опытах он показал, что воздух, “испорченный” дыханием или горением, становится вновь пригодным для дыхания под действием зеленых частей растений.
Его открытия легли в основу изучения воздушного питания растений и впоследствии были подтверждены исследованиями Жана Сенебье и Никола Соссюра.
Вопрос. Какой вывод напрашивается из опыта Пристли? (Растения выделяют кислород).
Открытия следовали одно за другим. Изучение в течение многих лет этого явления, названного фотосинтезом, привело сегодня к созданию стройной теории преобразования энергии в живой природе.
Поглощая солнечные лучи, растения преобразуют неорганические вещества в то, что мы называем органикой – основу всего живого.
III. Химизм процесса
.Рассказ учителя с использованием схемы-рисунка (Рисунок 3). В тетради записываются основные события световой и темновой фаз.
Световая фаза.
Квант света выбивает электроны из молекулы хлорофилла.
Фотолиз воды:
Электроны восполняют потери в молекуле хлорофилла. Ионы водорода накапливаются на мембране тилакоида, а на противоположной– электроны. Потенциальная энергия созданного градиента используется ферментом АТФ – синтетазой для осуществления реакции фосфорилирования, при которой образуется АТФ.
Продукты световой фазы: АТФ, О2, Ho.
Темновая фаза.
В темновой фазе синтезируется основное органическое вещество – глюкоза, используется АТФ и Ho (со световой фазы) и СО2. Ферменты в строме хлоропластов участвуют в восстановлении СО2 до глюкозы за счет энергии продуктов световой фазы фотосинтеза.
Продукты темновой фазы: С6H12О6
Итоговое уравнение фотосинтеза: 
Выводы:
- Главный итог – образование глюкозы из неорганических соединений.
- Кислород – побочный продукт фотосинтеза.
IV. Роль зеленых растений
.- Основа любой пищевой цепи – продуценты. Ежегодно производится 1,7 · 10 тонн органических веществ, углеводов. Тем не менее – это медленный процесс и малоэффективный. Зеленый лист использует примерно 1% – 7% солнечного света.
- Космическая роль зеленых растений, изучаемая академиком К.А.Тимирязевым. Кислорода при фотосинтезе выделяется в 20-30 раз больше, чем используется (расходуется при дыхании).
В 60 –70 годах 20 столетия искусственно синтезировали хлорофилл и думали, что сбылось пророчество К.А.Тимирязева: “…явится находчивый изобретатель и предложит изумленному миру аппарат, подражающий хлорофилловому зерну, с одного конца получающий даровый воздух и солнечный свет, а с другой подающий печеные хлебы”. Увы, предсказание пока не осуществилось. Удалось произвести лишь отдельные стадии процесса.
V. Закрепление материала.
Закрепление материала. На парты раздаются тексты с ошибками, за несколько минут учащиеся, обсуждая этот текст в парах, находят биологические ошибки, комментируют вместе с учителем.
Текст – закрепление (с биологическими ошибками).
- Основным источником энергии для всех живых существ служит энергия солнечного света.
- Ее могут использовать клетки зеленых растений, животные клетки и некоторые бактерии.
- Биосинтез веществ с использованием световой энергии называется фотосинтез.
- Организмы, способные к фотосинтезу, называются гетеротрофами.
- В фотосинтезе различают световую и темновую фазы.
- В световой фазе в клетках растений образуется глюкоза.
- Кислород можно считать побочным продуктом фотосинтеза.
- Хлорофилл, способный взаимодействовать с квантами света, находится в особых органоидах – хромопластах.
- Органическое вещество – крахмал, образуется из неорганических веществ – углекислого газа, кислорода и воды.
- Кислород выделяется как в световой, так и в темновой фазе.
- Фотосинтез – это процесс, от эффективности которого зависит урожай всех зеленый растений.
Дополнительный вопрос задается, если осталось время на уроке, а если нет, то с этого вопроса можно начать опрос на следующем уроке.
Вопрос.
Одна лондонская богатая дама узнала, что растения “очищают воздух” и велела привезти в свою спальню (которая, кстати, не проветривалась) из зимнего сада 5 больших кадок с тропическими растениями. Наутро она проснулась с головной болью и после этого утверждала, что растения вовсе не очищают воздух, а наоборот, портят его.
Объясните ошибку дамы.
VI. Подведение итогов урока, выставление оценок
.Домашнее задание
.§11; Заполнить в тетради схему, которую перенести с доски в тетрадь. Вместо знаков “?” вставить нужные слова.
Интернет-ресурсы (используемые рисунки):