Тема урока:
«Фотосинтез. Хемосинтез». 9 класс
Цель урока:
изучить особенности метаболизма автотрофных организмов на примере процесса фотосинтеза.
Задачи:
образовательные – раскрыть особенности процесса фотосинтеза, сущность световой и темновой фаз фотосинтеза, обосновать космическую роль растений; воспитательные – определить значение фотосинтеза для жизни на Земле, пути повышения его эффективности, влияние внешних факторов на фотосинтез, учить разумному отношению к зелёным растениям; развивающие – продолжить развитие исследовательских умений, умение сравнивать, обобщать и делать выводы.
Тип урока:
Урок формирования знаний.
Оборудование:
ноутбук, проектор, экран, слайдовая презентация.
Ход урока.

Учитель:
Необычайно прекрасен в своём многообразии мир живой природы. Жизнь существует благодаря биологическому процессу в растительных организмах. О нем писал в своей книге «Солнце, жизнь и хлорофилл» русский учёный К.А. Тимирязев. Он говорил «Это процесс, от которого в конечной инстанции зависят все проявления жизни на нашей планете”. - О каком процессе идёт речь? (о фотосинтезе). Объявляю тему урока ,затем сообщаю о целях урока.
Учитель.
Прежде чем перейти к изучению темы, вспомним изученный материал. Любая биологические системы, будь то организм или клетка – есть открытая системы. - Объясните понятие «открытая система». (система, в которой идёт свободный обмен веществом и энергией с окружающей средой) - Почему важным условием жизнедеятельности организмов является питание? (организм получает энергию для того, чтобы жить) - Какие источники энергии используют организмы? (энергию Солнца; энергию, выделяющуюся при окислении органических веществ) - На какие группы по способу питания делят организмы в зависимости от использования разных источников энергии? (автотрофы и гетеротрофы).
Учитель:
- Какие организмы называют автотрофами, и кто к ним относится ( это организмы, создающие органические вещества из неорганических; зелёные растения, фотосинтезирующие бактерии). - Какие организмы называют гетеротрофами, приведите примеры организмов? (организмы, которые питаются готовыми органическими веществами; большинство бактерий, грибы, животные, в т.ч. человек).
Учитель:
-На какие группы делятся автотрофы? (фототрофы и хемотрофы). Дайте определения и приведите примеры организмов. (фотоавтотрофы (фототрофы) – используют энергию Солнца; растения, бактерии, способные к фотосинтезу); (хемоавтотрофы (хемотрофы) – используют энергию, выделяющуюся при окислении неорганических веществ; бактерии).
Именно фототрофы способны к фотосинтезу. - Вспомните, как в курсе 6 класса определяется процесс фотосинтеза? (это процесс создания органических веществ из неорганических под действием энергии света с выделением кислорода). - Поглощённый солнечный свет используется фототрофами для синтеза органических соединений. Поэтому можно дать следующее определение фотосинтеза.
Фотосинтез
– это процесс преобразования поглощённой энергии света в химическую энергию органических соединений. (записываем в тетрадь) Кроме фотосинтеза, в листьях протекает и противоположный процесс. - Какой? (дыхание) Сравните два процесса. (дыхание, при котором поглощается кислород и выделяется углекислый газ, происходит как в темноте, так и на свету, во всех клетках, энергия выделяется). Прежде чем разобраться в механизме протекания фотосинтеза, давайте узнаем, как он был открыт.
История открытия фотосинтеза
(ученик) Начало изучения фотосинтеза было положено в 1630 г. – Ян ван Гельмонт первым исследовал механизм роста растений. 1771 г. – англ. химик Джозеф Пристли установил, что растения «исправляют» воздух, «испорченный» горящей свечой. 1782 г. – Жан Сенебье показал, что растения, выделяя кислород, поглощают углекислый газ; предположил, что в вещество растения превращается углерод, входящий в состав углекислого газа. Австр. врач Ян Ингенхауз обнаружил, что растения выделяют кислород только на свету. Он погружал ветку ивы в воду и наблюдал на свету образования на листьях пузырьков кислорода. 1877 г. немец. учёный В. Пфеффер описал процесс поглощения СО2 из воздуха при участии воды и света с образованием органического вещества и назвал его фотосинтезом. Как мы видим многих учёных интересовал процесс фотосинтеза. Но лишь русский учёный Климент Аркадьевич Тимирязев первый обобщил все данные о фотосинтезе и дал научное объяснение этому процессу в книге “Жизнь растений».
Учитель:
- В каких органах растения идёт фотосинтез? (в листьях, зелёных стеблях растений). - Рассмотрите клеточное строение листа и вспомните, в каких клетках происходит фотосинтез? (в мезофилле листа, в палисадной и губчатой ткани, в замыкающих клетках устьиц эпидермиса). - В каких органоидах растительной клетки? (хлоропластах)
Учитель:
Строение хлоропласта мы с вами уже рассматривали, поэтому сейчас давайте вспомним (слайд15) -Что такое хлоропласты? (зелёные пластиды, в форме диска, имеющие две мембраны) - Что представляют собой граны? (стопки сплюснутых и тесно прижатых друг к другу тилакоидов) - Что такое тилакоиды? (образования, имеющие форму дисков) - Что такое строма и где она располагается? (внутреннее содержимое, содержит ферменты, ДНК, рибосомы; пространство между оболочкой хлоропласта и тилакоидами) -Что такое хлорофилл и где он находится? 2
(зелёный пигмент, находится в мембранах тилакоидов)
Учитель:
«Самое интересное из веществ во всём органическом мире» - так назвал хлорофилл великий Чарльз Дарвин. Что же представляет собой этот «герой» фотосинтеза – молекула хлорофилла? - Из каких атомов состоит молекула хлорофилла? (учитель дополняет ответ) Хлорофилл состоит из атомов углерода и азота, соединённых в сложное кольцо, в центре которого находится атом магния. К этому кольцу присоединён длинный «хвост» – спирт фитол. - От каких атомов зависит зелёная окраска хлорофилла? (атом магния определяет зелёную окраску хлорофилла).
Учитель:
- Почему листья растений зелёного цвета? (Хлорофилл поглощает красные и синие лучи видимой части спектра, а зелёные отражает. Поэтому хлорофилл, хлоропласт, лист растения воспринимаются нашим глазом как зелёные.)
Учитель:
Есть ли в листьях растений наряду с хлорофиллом другие пигменты? (ксантофилл – жёлтый, каротин – красный и оранжевый).
Учитель:
Теперь пора перейти к изучению механизма фотосинтеза. - Сколько стадий включает процесс фотосинтеза? (две последовательные стадии: световая и темновая):
Световая

стадия
происходит только на свету в мембранах гран при участии хлорофилла и ферментов.
Темновая фаза
протекает в строме хлоропласта без участия света. Молекула хлорофилла поглощает квант света. В результате этого она получает избыток энергии и переходит в возбуждённое состояние: Хл свет Хл * + е – Возбуждённый электрон перемещается по цепи сложных органических соединений, теряя энергию, которая расходуется на синтез биологического «аккумулятора» АТФ. АДФ + Ф + Е электрона АТФ, Е – энергия электрона, которая запасается в АТФ. Потеряв избыток энергии, электрон возвращается к молекуле хлорофилла, которая теперь способна захватить новый квант света. Одновременно происходит фотолиз, т. е. разложение молекулы воды под действием света. Н 2 О свет Н + +ОН - Ионы гидроксила отдают свои электроны, превращаясь в реакционно способные радикалы ОН 0 : ОН - е - + ОН 0 Образующиеся электроны передаются переносчиками к молекулам хлорофилла и восстанавливают их, а радикалы ОН 0 объединяются, образуя воду и молекулярный кислород: 4ОН 0 2Н 2 О + О 2 Н + захватываются органическим веществом НАДФ + , которое при этом переходит в свою восстановленную форму НАДФ. Н 2 . Это вещество богато энергией, которая будет необходима в темновой стадии.
Таким образом,
во время световой стадии фотосинтеза происходят три процесса: 1. Фотолиз Н 2 О Н + +ОН - . 2. Синтез АТФ: АТФ + Ф АТФ. 3. Восстановление НАДФ + +2Н + НАДФ. Н 2 . 3
Кислород диффундирует в атмосферу, а АТФ транспортируется в строму пластид и участвуют в процессах темновой фазы.
Темновая стадия
. Использование водорода из НАДФ. Н 2 на восстановление СО 2 и образование глюкозы. Суммарная реакция фотосинтеза: 6СО 2 + 6Н 2 О С 6 Н 12 О 6 + О 2 Глюкоза может быть использована в дальнейшем как на синтез сложных углеводов, целлюлозы и крахмала, так и на образование белков и липидов. Мы рассмотрели механизм фотосинтеза, а теперь попробуем сравнить световую и темновую стадии фотосинтеза. (заполняем схему стадий фотосинтеза в тетрадях и cверяем со схемой на слайде) Запишите полное уравнение реакции фотосинтеза: 6СО 2 + 6Н 2 О С 6 Н 12 О 6 + О 2
Учитель:
Обращаю ваше внимание на то, что при смешивании СО 2 и Н 2 О глюкоза никогда не получится. Для этого необходима энергия АТФ и НАДФ.Н 2 .
Учитель:

-
Знания каких наук нам потребовались для изучения механизма фотосинтеза? (биология, химия, физика)
Учитель:
- Какого значение фотосинтеза? (в буклете зачитываем о значении фотосинтеза).
Значение фотосинтеза:
 Фотосинтез – основа питания всех живых существ.  Ежегодно на Земле производится 150 млрд. тонн органического вещества и выделяется 200 млрд. тонн свободного кислорода.  Из кислорода образуется озоновый слой, защищающий живые организмы от ультрафиолетовой радиации.  Фотосинтез поддерживает современный состав атмосферы.  Препятствует увеличению концентрации СО 2 , предотвращая перегрев Земли.  Растения вовлекают в круговорот миллиарды тонн азота, фосфора, серы, кальция, магния, калия и других элементов.
Учитель:
Такова огромная роль зелёного растения, а вернее маленького хлоропласта в жизни нашей планеты. К.А.Тимирязев первый подчеркнул космическую роль зелёных растений. Послушайте, как он писал: «Растение - посредник между небом и Землёй. Оно истинный Прометей, похитивший огонь с неба. Похищенный им луч солнца горит и в мерцающей лучине, и в ослепительной искре электричества. Луч солнца приводит в движение и чудовищный маховик гигант ской паровой машины, и кисть художника, и перо поэта». - В чём заключается космическая роль зелёных растений? Только зеленое растение является той единственной в мире лабораторией, которая усваивает солнечную энергию и сохраняет ее в виде потенциальной химической энергии органических соединений, образующихся в процессе фотосинтеза. 4

Учитель:
Жизнь современного человека немыслима без выращивания различных культурных растений. Культурные растения способны быстро размножаться, покрывая огромные площади зелёным экраном своей листвы, улавливать колоссальное количество солнечной энергии и образовывать множество разных органических веществ. В результате фотосинтеза создаётся 95 % сухого вещества растений. Поэтому управление этим процессом – один из наиболее эффективных путей воздействия на продуктивность растений, на их урожай. - Как повысить эффективность фотосинтеза? (сообщение учащегося)
Пути повышения продуктивности фотосинтеза.

1)
Оптимальное освещение. 2) Своевременный полив. 3) Увеличение концентрации углекислого газа в воздухе.  в теплицах: - сжигают опилки; раскладывают сухой лёд на стеллажах; выпускают СО 2 из баллонов;  над полем: - активизация жизнедеятельности почвенных микроорганизмов путём внесения в почву удобрений; - полив водой, насыщенной СО 2 . 4) Выведение новых сортов культурных растений, отличающихся выгодным строением тела (компактная низкая крона, вертикально ориентированные листья, крупные запасающие и репродуктивные органы). В настоящее время селекционеры вывели сорта, отвечающие современным требованиям. Это низкорослый рис, хлопчатник с вертикально ориентированными листьями, не затеняющими друг друга, карликовая пшеница мексиканской селекции. 5) Распространение таких форм растений, которые очень интенсивно фотосинтезируют даже при очень малом содержании СО 2 в воздухе. Это С4 – растения.
Учитель:
- Интенсивность фотосинтеза зависит от многих факторов. Каких? (слайд 23) ((ученики представляют исследовательский проект «Фотосинтез и экология). З
акрепление нового материала:
Заполнить таблицу:
Характеристика фотосинтеза
Фаза Где протекает Исходные продукты Конечные продукты Световая Темновая
Задание на дом:
 сравнить фотосинтез и хемосинтез;  на «5» предлагаю решить задачу: Задача: Как клетки (хлоропласты в них) растений приспособлены против повышения освещенности? 5
(У высших растений хлоропласты имеют эллиптическую форму. В зависимости от освещенности листа хлоропласты меняют свое расположение, что защищает их от перегрева (выстраиваются вертикально друг под другом, уменьшая площадь соприкосновения со светом).  www//college. ru //www: biology. ru
Оценки за урок.
Урок окончен. Спасибо всем!
Источники информации:
1. Планирование к учебнику А.А. Каменского, ЕА. Криксунова, В.В. Пасечника «Введение в общую биологию и экологию»: пособие для учителя. - М.: Дрофа, 2002. - 128 с. 2. Пепеляева, О.А., Сунцова, И.В. Поурочные разработки по общей биологии: 9 класс. - М.: ВАКО, 2006. - 464 с. - (В помощь школьному учителю). 3. Сидоров Е.П. Общая биология для поступающих в вузы. Структурированный конспект. - М.: «Уникум-центр», 1997
Тестовая работа.
1. Организмы, способные фотосинтезу относят к: а) хемоавтотрофам; б) фотоавтотрофам; в) миксотрофам; г) гетеротрофам. 2. Биологический смысл процесса фотосинтеза состоит в образовании: а) нуклеиновых кислот; б) белков; в) углеводов; г) жиров. 3. Какие из перечисленных организмов способны к фотосинтезу? а) пеницилл и дрожжи; б
)
ольха и серобактерии; в) инфузория и эвглена зелёная; г
)
клён и цианобактерии. 4. Кислород, выделяющийся при фотосинтезе, образуется при распаде: а) глюкозы; б) АТФ; в) воды; г) белков. 5. Какие лучи солнечного спектра используются растениями для фотосинтеза? а) красные и зелёные; б) красные и синие; в) зеленые и синие; г) все. 6. Какие пластиды содержат пигмент хлорофилл? а) лейкопласты; б) хлоропласты; в) хромопласты; г) все пластиды. 6
7