Стр. 7 из 7
Открытый урок 10 классУмиржанова Зульфия Камилжановна
Тема: Фотосинтез (2 часа). Цель урока:Сформировать знания учащихся о фотосинтезе как пластическом обмене веществ у растений;
Рассмотреть историю открытия фотосинтеза;
Изучить химические реакции, протекающие в световую и темновую фазы фотосинтеза, механизм преобразования энергии солнца в энергию химических связей органической среды;
Показать значение фотосинтеза и пути его продуктивности;
Развивать творческую активность, познавательное мышление учащихся, умение делать выводы, сравнивать, анализировать, самостоятельно работать с литературой;
Воспитывать любовь к растениям как источника жизни на земле.
Таблицы «Фотосинтез», портрет Тимирязева, блок-схемы на доске.
Ход урока.Организация класса.
Актуализация опорных знаний. Фронтальная беседа с классом:
Что такое обмен веществ?
Что такое энергетический обмен?
Что такое пластический обмен?
Как делятся организмы по способу питания?
Составление на доске схемы обмена веществ.
Свет орган. в-ва
СО2 тепло
О2 СО2
Мин. соли О2
Гетеротрофный организмОрг. в-ва тепло
Н2О мин. соли
Мин. соли СО2
О2 продукты распада
Мотивация учебной деятельности.
«Хлорофилл – это Прометей, который выкрал огонь с небес и подарил людям».
К.А.Тимирязев.
Сообщение темы, цели урока, обсуждение эпиграфа урока.
Учитель биологии:
Да, действительно, растение – это посредник живого между небом и землёй. Оно – настоящий Прометей, который украл огонь с небес. Украденный им луч солнца приводит в действие маховик могучей паровой машины, и кисточку художника, и перо поэта…
Судьба зелёного растения – это судьба человечества.
Учитель химии:
Проблемный вопрос. Почему? Как работает «зелёная лаборатория растений?»
Фронтальная беседа с опорой на знания о фотосинтезе, полученные в 6-м классе.
Что такое фотосинтез?
Где он происходит?
Как питается растение?
Какие условия необходимы, чтобы шёл фотосинтез?
Учитель биологии делает вывод:
«Я держу в руках зелёный лист растения, но это не просто лист – это фабрика фотосинтеза. И, чтобы рассмотреть, как работает эта фабрика, мы должны привлечь знания физики, химии, биологии».
Первичное восприятие и осмысление нового материала.
Ролевая игра «Из истории открытия фотосинтеза».
Учащиеся, заранее подготовленные, выступают в роли учёных, которые занимались изучением фотосинтеза.
Аристотель:
Растения – это животные, которые поставлены, на голову. Органы размножения у них вверху, а голова – внизу. (Почвенная теория питания растений).
Ван Гильмонт (голландский исследователь и химик):
Опыты с вербой: посадил ветку вербы 1,8кг в бочку с почвой 71,6кг. 5 лет ухаживал за растением, поливал водой. Через 5 лет аккуратно вытянул дерево, очистил корни от почвы и взвесил. Вес – 58,8кг, а почва весила 71кг. Почва потеряла всего 0,6кг.
Вывод – растения питаются только водой. Так ли это? (Водная теория питания растений).
Джозеф Пристли – 1772г (английский химик):
Он проводит опыты с мышами. Результат: «Я нашёл метод улучшения воздуха, испорченного дыханием. Природа использует с этой целью растительность».
Ян Ингенгауз _ 1779г (голландец):
Опыты с элодеей. «Мне удалось собрать газ, который растения выделяют на свету – кислород». (Воздушная теория питания растений).
Вывод:
Тимирязев К.А. Вы прослушали рассказы об открытиях, сделанных во времена изучения фотосинтеза. Я переработал все эти теории, выбрал и создал собственную, в которой доказал космическую роль зелёных растений в круговороте веществ и преобразовании энергии. Я доказал, что фотосинтез проходит в 2 фазы: световую и темновую.
Учитель биологии:
Суммарное уравнение фотосинтеза (записывают в тетрадях)
СВЕТ
6СО2+6Н2О С6Н12О6+6СО2
ХЛОРОФИЛЛ
Анализ уравнения с помощью учащихся:
- какие условия необходимы для того, чтобы шёл фотосинтез;
- какие продукты образуются в результате реакции?
Учитель химии:
Фронтальная беседа:
Где происходит фотосинтез в листьях?
Вспомните строение хлоропласта.
Рассмотрим химическое строение хлорофилла.
Немного истории:
1674г – Антон Ван Левенгук впервые наблюдал хлорофилл.
1817г – французские фармацевты Пельтье и Каванту впервые выделили из листьев их зелёную «начинку» - хлорофилл.
1940г – Ханс Фишер, немецкий учёный, установил структуру хлорофилла. Хлорофилл похож на зелёного головастика. У этой молекулы квадратная «голова» (хлорофиллин) и длинный «хвост» (фитол). В центре головы как будто глаз циклопа, красуется атом магния.
В состав хлоропластов входит два хлорофилла а и в.
COOCH3
С32Н30ОN4Mg хлорофилл а
COOC20H39
COOCH3
С32Н28О2N4Mg хлорофилл в
COOC20H39
Задание:
Сравните эти две молекулы.
В чём их сходство и различие?
Учитель химии:
Сегодня мои ассистенты помогут ответить на несколько вопросов.
Ученик (ассистент-химик) №1:
Что представляет собой хлорофилл в химическом плане? Это сложный эфир дикарбоновой хлорофиллиновой кислоты с двумя спиртами: метиловым и фитоловым.
Ученик (ассистент-химик) №2:
Почему лист зелёный? Потому, что в его состав входит зелёный хлорофилл. А почему хлорофилл зелёный? Это зависит от наличия атома магния. Когда на место магния становится водород – хлорофилл превращается в вещество бурого цвета.
Ученик (ассистент-химик) №3:
А почему растение не чёрное?
Листья тогда бы больше поглощали солнечной энергии, необходимой для фотосинтеза. Но чёрные листья быстро бы перегревались. Если бы температура листа поднялась выше 50о – растение бы погибло. Лист не чёрный, не белый. Природа выбрала зелёный цвет потому, что этот пигмент прекрасно приспособлен для выполнения своей функции. Он ловит те лучи, которые необходимы растению, и пропускает те, которые могли бы перегреть организм.
Учитель биологии:
Хлорофилл |
Белок |
Липид |
Хлорофилл |
Строение хлоропласта:
Фотолиз воды:
Н2О → Н++ОН-
4ОН- → 2Н2О+О2+4ē
4Н++4ē → 4Но
Синтез АТФ:
АДФ+Н3РО4 → АТФ+Н2О
Синтез НАДФ
НАДФ+2Но → НАДФ∙Н2
Учитель химии:
Рассмотрим процессы, происходящие в темновую фазу фотосинтеза:
Цикл Кальвина
НАДФ∙Н2
НАДФ
СО2
С6Н12О6
АДФ
АТФ
Опорный конспект учащиеся записывают в тетрадях.
Учитель биологии:
Известно, что в процессе фотосинтеза в 1м3 площади листа образуется 1 грамм органического вещества за 1 час. Летом за сутки образуется 15 грамм органического вещества.
Много это или мало?
Как повысить продуктивность фотосинтеза?
Учащиеся высказывают собственное мнение, учитель дополняет ответы, учащиеся записывают опорную схему:
Освещённость 10000 люкс
Районированные сорта
Высокая агротехника
ПРОДУКТИВНОСТЬ
S листа
Фитогормоны
СО2 оптимум – 0,4%
Оптимальная темп-ра +250
Решение задач:
№1. За 20 минут побег с листовой поверхностью 240 см2 поглощает 16 мг СО2. Определите интенсивность фотосинтеза, т.е. количество мг СО2, которое поглощается 1 м2 листовой поверхности за 1 час.
№2. За сутки человек массой 60кг поглощает 430г О2. Один 25-летний тополь за пять месяцев вегетации поглощает 42кг углекислого газа. Сколько таких деревьев необходимо для обеспечения 1 человека кислородом на год?
Обобщение и систематизация знаний.
Учитель биологии:
В чём вы видите космическую роль фотосинтеза?
В ходе ответов учитель делает вывод: «Изучение фотосинтеза показало большое значение зелёных растений, вернее, маленького хлоропласта в жизни нашей планеты. Только зелёные растения являются единой в мире лабораторией, которая поглощает солнечную энергию и сохраняет её в виде химической энергии органических веществ, которые образуются в результате фотосинтеза. Упав на зелёное растение, луч солнца не пропал, а часть его энергии сохранилась в виде химической энергии крахмального зерна в хлоропластах. Зелёное растение образует питательные вещества для животных и растений. Зелёные растения кормят, одевают и согревают нас. Горят дрова в печи, сжигается нефть и уголь на производстве – всё это результат жизнедеятельности зелёного растения. Поглотивши сотни миллионов лет назад зелёным растением, солнечный лучик сохранился до наших дней в виде каменного угля.
Выделяя кислород в процессе фотосинтеза, зелёное растение накапливает кислород в атмосфере, без которого мы не сможем прожить.
Подсчитано, что ежегодно растения выделяют в атмосферу 400 млрд. т. О2, поглощают 600 млрд. т. СО2 и синтезируют 540 млрд. т. Органических веществ».
Учитель химии:
В беседе с великим физиком Фредерик Жолио-Кюри сделал простые подсчёты. Если бы на малой части пустыни Сахары с помощью специального оборудования можно было бы использовать хотя бы 10% солнечной радиации, то этой энергии хватило бы для потребности всей планеты. Вот его удивительное высказывание:
«Хотя я верю в будущее атомной энергии и уверенный в важности этого открытия, но считаю, что настоящий переворот в энергетике наступит лишь тогда, когда мы сможем осуществить массовый синтез молекул, аналогичных хлорофиллу».
Люди давно мечтают о чуде, когда солнечный лучик создаст из углекислого газа и воды «ложечку сахара» в пробирке, и мы перестанем быть в рабской зависимости от растений.
Ученик (ассистент-историк):
Историческая справка:
1960год – американский химик-органик Роберт Вернс Вудворт осуществляет синтез хлорофилла.
Учёные считают, что через 30 лет может стать реальностью промышленное производство хлорофилла и стеклянных листьев. Подобный прогноз может быть очень смелым, но хлорофилл уже синтезирован!
Итоги урока.
Домашнее задание:
§ 46, блок-схемы в тетрадях, выучить (по желанию):
Продолжить сказку о фотосинтезе. «Инопланетяне решили уничтожить жизнь на планете Земля. Они выяснили, чтобы уничтожить жизнь, необходимо уничтожить фотосинтез…».
Ответить на вопрос. Если бы человек был способен к фотосинтезу, как бы изменилась его внешность, привычки, жизнь?