Биология. Профильный уровень. 11 класс

Урок 90. Пути ассимиляции углекислого газа

Задачи урока:

• сформировать понятия «темновая фаза фотосинтеза», «цикл Кальвина»;

• охарактеризовать стадии цикла Кальвина;

• показать влияние различных факторов на протекание процесса фотосинтеза.

Средства обучения

Таблицы по общей биологии «Строение растительной клетки», «Фотосинтез»; мультимедийная презентация «Пути ассимиляции углекислого газа»

ХОД УРОКА

1. Актуализация знаний (фронтальный опрос с использованием мультимедийной презентации, слайды 2-6)

1. Что такое фотосинтез?

2. Из каких циклов (фаз) он состоит?

3. В чем заключается основная функция световой фазы фотосинтеза? (превращение световой энергии солнечного луча в химическую энергию в виде АТФ и НАДФ∙Н2)

4. Назовите машины, движущие фотосинтез на световой стадии. (фотосистема1 и фотосистема2). Чем они отличаются? ( Пигменты растений участвующие в фотосинтезе «упакованы» в тилакоиды хлоропластов в виде функциональных фотосинтетических единиц – фотосинтетических систем: фотосистемы I и фотосистемы II. Каждая система состоит из набора вспомогательных пигментов (от 250 до 400 молекул), передающих энергию на одну молекулу главного пигмента и она называется реакционным центром. В нем энергия Солнца используется для фотохимических реакций. Фотосистема I имеет более мелкие частицы, чем фотосистема II. Частицы фотосистемы II связаны с гранами.).

5. Схема какого процесса изображена на рисунке? (Z-схема переноса электронов в фотохимических реакциях у фотосинтетических организмов)

6. Фосфорилирование ( нециклическое – линейное перемещение электронов от ФС2 к ФС 1.; циклическое-электроны от хлорофилла в ФС-1 через ряд переносчиков возвращаются к той же молекуле пигмента, от которой отходили, на новую энергетическую орбиту, не доходя до НАДФ.)

7. Назовите конечные продукты световой фазы фотосинтеза. (АТФ, НАДФ∙Н_2, О₂ )

В дальнейшем энергия АТФ и НАДФ.Н₂ используется для синтеза глюкозы. Для этого процесса свет не нужен. Это реакции темновой фазы фотосинтеза.

II. Изучение нового материала

1. Темновая фаза фотосинтеза, протекающая в строме хлоропласта. Возможность протекания фазы в любое время суток. Взаимодействие световой и темновой фаз фотосинтеза. Стадии цикла Кальвина: карбоксилирование, восстановление и превращение. Образование первичных органических веществ — углеводов в процессе темновой фазы фотосинтеза. «Консервирование» энергии солнечного света. Значение макроэргических соединений — АТФ и НАДФ Н. (Сообщение учащегося о работе М. Кальвина и её значении и беседа учителя с использованием презентации. Слайды 8-13)

Учитель. Темновые реакции – проходят в строме хлоропласта, куда поступают АТФ, восстановленный НАДФ∙Н_2, СО_2. Кроме этого в строме постоянно находятся пентозы –С₆Н₁₀О_5.

АТФ и НАДФ∙Н₂ сами по себе не способны синтезировать углеводы из СО_2. Отсюда следует, что темновая фаза фотосинтеза – сложный процесс, включающий большое количество последовательно идущих реакций, возможных только после осуществления световой фазы.

Сообщение учащегося о Калвине

Учитель. Каждая реакция цикла Кальвина осуществляется своим ферментом. Для образования глюкозы используются: СО₂, протоны и электроны от НАДФ.Н₂, энергия АТФ и НАДФ.Н₂. Происходит процесс в строме хлоропласта. Исходным и конечным соединением цикла Кальвина, к которому с помощью фермента рибулозодифосфаткарбоксилазы присоединяется СО₂, является пятиуглеродный сахар – рибулозобифосфат, содержащий две фосфатные группы. В результате образуется шестиуглеродное соединение, сразу же распадающееся на две трехуглеродные молекулы фосфоглицериновой кислоты, которые затем восстанавливаются до фосфоглицеринового альдегида. При этом, часть образовавшегося фосфоглицеринового альдегида используется для превращения рибулозобифосфата, и, таким образом, цикл возобновляется снова (5С₃ → 3С₅), а часть используется для синтеза глюкозы и других органических соединений (2С₃ → С₆ → С₆Н₁₂О₆).

Для образования одной молекулы глюкозы необходимо 6 оборотов цикла и требуется 12НАДФ.Н₂ и 18 АТФ. Из суммарного уравнения реакции получается:

6СО₂ + 6Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

Из приведенного уравнения видно, что атомы С и О вошли в глюкозу из СО₂, а атомы водорода из Н₂О. Глюкоза в дальнейшем может быть использована как на синтез сложных углеводов (целлюлозы, крахмала), так и на образование белков и липидов.

Записать в тетрадь

Цикл Кальвина подразделяют на три фазы:

– карбоксилирование РДФ + СО₂ → 2ФГК;

– восстановление ФГК → ФГА;

– превращения ФГА → РДФ.

2. Другие пути восстановления СО₂ до углеводов. Протекание процесса при низких концентрациях углекислого газа у растений жарких, засушливых мест. Особый тип фотосинтеза у суккулентов.

(Самостоятельная работа с учебником.

Обобщающая беседа с использованием слайдов 14-15)

Постановка проблемы: «Какие факторы влияют на протекание процесса фотосинтеза?» (Выдвижение гипотез, их обсуждение.)

3. Факторы, влияющие на фотосинтез. Зависимость скорости фотосинтеза от ряда факторов. Три уровня защиты у растений от повреждений, наносимых солнечной радиацией. (Беседа учителя с элементами объяснения и опорой на знания учащихся. Запись основных моментов в тетрадь. Слайд 16.)

Факторы влияющие на фотосинтез:

1. Свет

2. Углекислый газ

3. Температура

4. Вода

5. Концентрация хлорофилла

6. Кислород

7. Специфические ингибиторы (гербициды)

8. Загрязнение окружающей среды.

Уровни защиты растений от солнечной радиации (запись в тетрадь)

1. Рассеивание энергии света в виде тепла.

2. Утилизация образующихся токсических продуктов.

3. Токсические продукты повреждают молекулы чувствительные к свету, прекращая перенос электронов из реакционного центра.

III. Закрепление знаний

Работа с таблицей: «Суммарные уравнения и частные реакции фотосинтеза» (слайд 17).

IV. Домашнее задание: изучить текст § 70 учебника и выполнить задания в конце параграфа.

Рефлексия

1. Что вы ожидали от урока и что получилось?

2. . Какие этапы урока вы считаете наиболее удачными и почему?

3. Что мы делали нерационально? Назовите одно действие, которое можно добавить, чтобы завтра сделать нашу работу на уроке более успешной.