Дыхание растений биология 5 класс: Дыхание у растений

Содержание

Дыхание растений — Биология — Презентации

«Дыхание растений»

Поразмыслим над задачей!

В басне И.А.Крылова корни, споря с листьями

говорят:

Мы те,

Которые роясь в темноте,

Питаем вас.

Ужель не узнаете?

Мы корни дерева, на коем вы растете.

Красуйтесь в добрый час!

Да только помните ту разницу меж нас:

Что с новою весной лист новый народится;

А если корень иссушится, —

Не станет дерева, ни вас .

Проверим ваши знания

1.Какой орган поглощает воду и минеральные вещества?

2.В каких органоидах клетки происходит фотосинтез?

3.Как называется зеленый пигмент растений?

Познавательные задачи:

Существует ли взаимосвязь между сбором листовых овощей ( укроп, шпинат, салат, и т. д.) и временем суток? Почему?
Личинки колорадского жука объели все листья картофеля. Как это отразится на урожае клубней? Почему?

Выполнить тест:

1. Фотосинтез происходит …

А) в устьицах Б) в межклетниках; В) в хлоропластах,

2. В процессе фотосинтеза происходит …

А) поглощение кислорода и выделение углекислого газа

Б) поглощение углекислого газа и образование кислорода.

Крахмал, образующийся в листьях в процессе фотосинтеза, нужен растению для …

А) выделения его во внешнюю среду;

Б) снабжения им всех частей растения.

4. Хлорофилл в клетке находится …

А) в ядре; Б) в пластидах; В) в цитоплазме.

5. Крахмал, образующийся в листьях в процессе фотосинтеза, является …

А) запасным питательным веществом;

Б) побочным продуктом обмена.

6. Какой ученый первым обнаружил способность растений выделять на свету кислород?

а) Джозеф Пристли б) К. А. Тимирязев в) ван Гельмонт

в 1771 год Джозеф Пристли

Состав воздуха

Азот – 78% Кислород – 21% Углекислый газ – 0,03%.

– Кислород и углекислый газ обладают разными

свойствами.

Кислород

Углекислый газ

Немного тяжелее воздуха

Поддерживает горение

Значительно тяжелее воздуха

Не поддерживает горение

Дыхание – это процессов поступления в организм кислорода, который участвует в реакциях окисления (разложения) сложных органических веществ на простые с освобождением энергии.

Запишем схему процесса дыхания в тетрадь.

Сложные органические вещества + кислород = углекислый газ + вода +Е (энергия)

Сопоставление процессов дыхания и горения

Признаки процесса

Дыхание

Протекание реакции

Горение

медленно

Выделение энергии

мало энергии

бурно

много энергии и света

А все ли органы растения дышат?

Каким образом можно объяснить тот факт, что свечи гаснут?

В чем отличие

процесса

дыхания от процесса

фотосинтеза?

Составьте таблицу

Черты процесса

Фотосинтез

1. В каких клетках происходит?

Дыхание

В клетках, содержащих хлоропласты

2. Какой газ поглощается?

Во всех клетках растения

Углекислый газ

3. Какой газ выделяется?

4. В какое время суток происходит?

Кислород

Углекислый газ

Днём

5. Что происходит с органическими веществами?

Круглосуточно (и днём и ночью)

Образуются

6. Энергия?

Окисляются (распадаются)

Накапливается

Выделяется

1. Решить проблемную задачу: когда (утром или вечером) один и тот же лист весит меньше? Ответ поясните.

Тест по биологии Дыхание растений для 6 класса

23.10.2021
Биология
Без рубрики, Тесты по биологии 6 класс

Тест по биологии Дыхание растений для 6 класса с ответами. Тест включает 2 варианта, в каждом по 7 заданий.

Вариант 1

1. В каждой живой клетке растения происходит

1) испарение
2) фотосинтез
3) дыхание и питание
4) оплодотворение

2. Во время дыхания корни поглощают

1) кислород
2) воду
3) углекислый газ
4) минеральные вещества

3. Во время дыхания листья выделяют

1) кислород
2) воду
3) углекислый газ
4) органические вещества

4. Дыхание растения, находящегося в темноте

1) не прекращается
2) приостанавливается
3) происходит более энергично, чем на свету
4) происходит менее энергично, чем на свету

5. Дыхание — это процесс

1) образования органических веществ
2) окисления органических веществ с высвобождением энергии
3) газообмена
4) открывания и закрывания устьиц

6. Дыхание растений — это процесс

1) происходящий только на свету
2) противоположный фотосинтезу
3) испарения воды
4) не противоположный фотосинтезу

7. От недостатка кислорода страдают растения, произрастающие на

1) песчаной почве
2) глинистой и заболоченной почве
3) черноземе
4) серой лесной почве

Вариант 2

1. Дыхание — это процесс

1) питания растений
2) образования органических веществ
3) открывания и закрывания устьиц
4) расходования органических веществ с высвобождением энергии

2. Дыхание осуществляется

1) во всех органах растения
2) в подземных органах растения
3) в зеленых частях растения
4) в цветках, корнях и клубнях

3. Воздух, содержащийся в почве, необходим корням для

1) питания
2) дыхания
3) роста в длину
4) роста в толщину

4. Во время дыхания листья поглощают

1) кислород
2) воду
3) углекислый газ
4) минеральные вещества

5. Во время дыхания корни растения выделяют

1) воду
2) кислород
3) углекислый газ
4) органические вещества

6. В результате дыхания органические вещества с помощью кислорода превращаются в

1) глюкозу
2) крахмал
3) хлорофилл
4) углекислый газ и воду

7. Рыхление почвы способствует

1) росту боковых корней
2) росту боковых побегов
3) увеличению корня в толщину
4) поступлению воздуха и влаги в почву

Ответы на тест по биологии Дыхание растений для 6 класса
Вариант 1
1-3
2-1
3-3
4-1
5-2
6-2
7-2
Вариант 2
1-4
2-1
3-2
4-1
5-3
6-4
7-4

PDF версия для печати
Тест Дыхание растений для 6 класса
(86 Кб)

Опубликовано: 23.10.2021
Обновлено: 23.10.2021

Поделись с друзьями

Найти:

5.9: Клеточное дыхание — Биология LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 17025

Сюзанна Ваким и Мандип Грюал
Колледж Бьютт

Давай вкусняшки!

Этот уютный костер можно использовать как для обогрева, так и для освещения. Тепло и свет — это две формы энергии, которые высвобождаются при сжигании такого топлива, как древесина. Клетки живых существ также получают энергию путем «сжигания». Они «сжигают» глюкозу в процессе, называемом клеточным дыханием.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Сжигание дров, при котором углерод в древесине преобразуется в двуокись углерода и значительное количество тепловой энергии.

Внутри каждой клетки всех живых существ энергия необходима для осуществления жизненных процессов. Энергия требуется для разрушения и создания молекул, а также для переноса многих молекул через плазматические мембраны. Вся работа в жизни требует энергии. Много энергии также просто теряется в окружающей среде в виде тепла. История жизни — это история потока энергии — ее улавливания, изменения формы, использования для работы и потери в виде тепла. Энергия, в отличие от материи, не может быть переработана, поэтому организмы требуют постоянного поступления энергии. Жизнь работает на химической энергии. Откуда живые организмы получают эту химическую энергию?

Откуда организмы получают энергию?

Химическая энергия, в которой нуждаются организмы, поступает из пищи. Пища состоит из органических молекул, запасающих энергию в своих химических связях. Глюкоза — это простой углевод с химической формулой \(\mathrm{C_6H_{12}O_6}\). Он хранит химическую энергию в концентрированной, стабильной форме. В вашем теле глюкоза — это форма энергии, которая переносится кровью и поглощается каждой из ваших триллионов клеток. Клетки осуществляют клеточное дыхание, чтобы извлечь энергию из связей глюкозы и других пищевых молекул. Клетки могут запасать извлеченную энергию в виде АТФ (аденозинтрифосфата).

Что такое АТФ?

Давайте подробнее рассмотрим молекулу АТФ, показанную на рисунке \(\PageIndex{2}\). Хотя он несет меньше энергии, чем глюкоза, его структура более сложная. «А» в АТФ относится к большей части молекулы — аденозину — комбинации азотистого основания и пятиуглеродного сахара. «Т» и «Р» обозначают три фосфата, связанных связями, которые удерживают энергию, фактически используемую клетками. Обычно только самая внешняя связь разрывается, чтобы высвободить или потратить энергию на клеточную работу.

Молекула АТФ подобна перезаряжаемой батарее: ее энергия может быть использована клеткой, когда она распадается на АДФ (аденозиндифосфат) и фосфат, а затем «изношенная батарея» АДФ может быть перезаряжена с использованием новой энергии для присоединения новый фосфат и восстановить АТФ. Материалы пригодны для повторного использования, но помните, что энергия — нет! АДФ может быть дополнительно восстановлен до АМФ (аденозинмонофосфат и фосфат, высвобождая дополнительную энергию. Как и в случае с АДТ, «перезаряжаемым» до АТФ, АМФ может перезаряжаться до АДФ.

Сколько энергии тратится на работу вашего тела? Одна клетка использует около 10 миллионов молекул АТФ в секунду и перерабатывает все свои молекулы АТФ примерно каждые 20-30 секунд.

Рисунок \(\PageIndex{2}\): Химическая структура АТФ состоит из 5-углеродного сахара (рибозы), присоединенного к азотистому основанию (аденину) и трех фосфатов. Когда ковалентная связь между концевой фосфатной группой и средней фосфатной группой разрывается, высвобождается энергия, которая используется клетками для выполнения работы.

Что такое клеточное дыхание?

Некоторые организмы могут производить себе пищу, а другие нет. Автотроф — это организм, который может производить себе пищу. Греческие корни слова autotroph означают «самостоятельный» ( auto ), «кормящий» ( troph ). Растения являются наиболее известными автотрофами, но существуют и другие, в том числе определенные виды бактерий и водорослей. Океанические водоросли вносят огромное количество пищи и кислорода в глобальные пищевые цепи. Растения тоже фотоавтотрофы , тип автотрофов, которые используют солнечный свет и углерод из углекислого газа для синтеза химической энергии в форме углеводов. Гетеротрофы — это организмы, неспособные к фотосинтезу, поэтому они должны получать энергию и углерод из пищи, потребляя другие организмы. Греческие корни слова гетеротроф означают «другой» ( гетеро ) «кормящий» ( троф ), означая, что их пища поступает от других организмов. Даже если пищевым организмом является другое животное, эта пища ведет свое происхождение от автотрофов и процесса фотосинтеза. Люди гетеротрофы, как и все животные. Гетеротрофы зависят от автотрофов прямо или косвенно.

Клеточное дыхание — это процесс, при котором отдельные клетки расщепляют молекулы пищи, такие как глюкоза, и выделяют энергию. Этот процесс похож на горение, хотя он не дает света или сильного тепла, как у костра. Это связано с тем, что клеточное дыхание высвобождает энергию в глюкозе медленно, в виде множества маленьких шагов. Он использует энергию, которая высвобождается, для формирования молекул АТФ, молекул-носителей энергии, которые клетки используют для питания биохимических процессов. Клеточное дыхание включает в себя множество химических реакций, но все они могут быть выражены следующим химическим уравнением:

\[\ce{C6h22O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6h3O + Energy} \nonumber\]

где высвобождаемая энергия выражается в виде химической энергии в АТФ (по сравнению с тепловой энергией в виде тепла). Уравнение выше показывает, что глюкоза (\(\ce{C6h22O6}\)) и кислород (\(\ce{O_2}\)) реагируют с образованием углекислого газа (\(\ce{CO_2}\)) и воды \( \ce{H_2O}\), высвобождая при этом энергию. Поскольку кислород необходим для клеточного дыхания, это аэробный процесс.

Клеточное дыхание встречается в клетках всех живых существ, как автотрофов, так и гетеротрофов. Все они катаболизируют глюкозу с образованием АТФ. Реакции клеточного дыхания можно разделить на три основные стадии и промежуточную стадию: гликолиз , превращение пирувата , цикл Кребса (также называемый циклом лимонной кислоты) и окислительное фосфорилирование . На рисунке \(\PageIndex{3}\) представлен обзор этих трех этапов, которые также подробно описаны ниже.

Рисунок \(\PageIndex{3}\): Клеточное дыхание протекает на стадиях, показанных здесь. Процесс начинается с гликолиза. На этом первом этапе молекула глюкозы, состоящая из шести атомов углерода, расщепляется на две трехуглеродные молекулы. Трехуглеродная молекула называется пируватом. Пируват окисляется и превращается в ацетил-КоА. Эти две стадии происходят в цитоплазме клетки. Ацетил-КоА поступает в матрикс митохондрий, где полностью окисляется до углекислого газа по циклу Кребса. Наконец, в процессе окислительного фосфорилирования электроны, извлеченные из пищи, движутся по электрон-транспортной цепи во внутренней мембране митохондрии. По мере того, как электроны движутся вниз по ВТЦ и, наконец, к кислороду, они теряют энергию. Эта энергия используется для фосфорилирования АМФ с образованием АТФ.

Гликолиз

Первой стадией клеточного дыхания является гликолиз . Этот процесс показан в верхней части рисунка \(\PageIndex{3}\), показывающего расщепление 6-углеродной молекулы на две 3-углеродные молекулы пирувата. АТФ производится в этом процессе, который происходит в цитозоле цитоплазмы.

Расщепление глюкозы

Слово гликолиз означает «расщепление глюкозы», что и происходит на этом этапе. Ферменты расщепляют молекулу глюкозы на две молекулы пирувата (также известного как пировиноградная кислота). Это происходит в несколько этапов, как показано на рисунке \(\PageIndex{4}\). Глюкоза сначала расщепляется на глицеральдегид-3-фосфат (молекула, содержащая 3 атома углерода и фосфатную группу). Этот процесс использует 2 АТФ. Затем каждый глицеральдегид-3-фосфат превращается в пируват (молекула с 3 атомами углерода). это производит два 4 АТФ и 2 НАДН.

Рисунок \(\PageIndex{4}\): При гликолизе молекула глюкозы превращается в две молекулы пирувата.

Результаты гликолиза

Энергия необходима в начале гликолиза для расщепления молекулы глюкозы на две молекулы пирувата. Эти две молекулы переходят на II стадию клеточного дыхания. Энергия для расщепления глюкозы обеспечивается двумя молекулами АТФ. В ходе гликолиза высвобождается энергия, которая используется для образования четырех молекул АТФ. В результате получается чистый прирост двух молекул АТФ во время гликолиза. высокоэнергетические электроны также передаются энергонесущим молекулам, называемым переносчиками электронов, посредством процесса 90–110, известного как восстановление. Электронный переносчик гликолиза – НАД+(никотинамидадениндифосфат) . Электроны переносятся на 2 НАД+ с образованием двух молекул НАДН. Энергия, запасенная в НАДН, используется на стадии III клеточного дыхания для производства большего количества АТФ. В конце гликолиза образуется:
• 2 молекулы НАДН
• 2 чистые молекулы АТФ

Превращение пирувата в ацетил-КоА

В эукариотических клетках молекулы пирувата, образующиеся в конце гликолиза, транспортируются в митохондрии, которые являются местами клеточного дыхания. Если кислород доступен, аэробное дыхание пойдет вперед. В митохондриях пируват трансформируется в двухуглеродную ацетильную группу (путем удаления молекулы углекислого газа), которая подхватывается соединением-носителем, называемым коферментом А (КоА), который производится из витамина В9. 0119 5 . Полученное соединение называется ацетил-КоА, а его производство часто называют окислением или превращением пирувата (см. рисунок \(\PageIndex{5}\). Ацетил-КоА может использоваться клеткой различными способами, но его основная Функция состоит в том, чтобы доставить ацетильную группу, полученную из пирувата, на следующую стадию пути, цикл лимонной кислоты.

Цикл лимонной кислоты

Прежде чем читать о последних двух стадиях клеточного дыхания, необходимо рассмотреть структуру митохондрии, в которой эти две стадии происходят. Как видно из рисунка \(\PageIndex{6}\), митохондрия имеет внутреннюю и внешнюю мембраны. Пространство между внутренней и внешней мембранами называется межмембранным пространством. Пространство, ограниченное внутренней мембраной, называется матриксом. В матриксе протекает вторая стадия клеточного дыхания, цикл Кребса. Третий этап, транспорт электронов, происходит на внутренней мембране.

Рисунок \(\PageIndex{6}\): Структура митохондрии определяется внутренней и внешней мембранами. Пространство внутри внутренней мембраны заполнено жидкостью, ферментами, рибосомами и митохондриальной ДНК. Это пространство называется матрицей. Внутренняя мембрана имеет большую площадь поверхности по сравнению с внешней мембраной. Поэтому сминается. Расширения складок называются кристами. Пространство между наружной и внутренней мембранами называется межмембранным пространством.

Напомним, что при гликолизе образуются две молекулы пирувата (пировиноградной кислоты). Пируват, имеющий три атома углерода, расщепляется и соединяется с КоА, что означает кофермент А. Продуктом этой реакции является ацетил-КоА. Эти молекулы входят в матрикс митохондрии, где они запускают цикл лимонной кислоты. Третий углерод из пирувата соединяется с кислородом с образованием углекислого газа, который выделяется как побочный продукт. Высокоэнергетические электроны также высвобождаются и захватываются НАДН. Следующие реакции показаны на рисунке \(\PageIndex{7}\).

Этапы цикла лимонной кислоты (Кребса)

Цикл лимонной кислоты начинается, когда ацетил-КоА соединяется с четырехуглеродной молекулой, называемой ОАА (оксалоацетат; см. нижнюю часть рисунка \(\PageIndex{7}\)) . Это производит лимонную кислоту, которая имеет шесть атомов углерода. Вот почему цикл Кребса также называют циклом лимонной кислоты. После образования лимонной кислоты она проходит ряд реакций, в результате которых выделяется энергия. Эта энергия захватывается молекулами АТФ и переносчиками электронов. Цикл Кребса имеет два типа переносчиков электронов: НАД+ и ФАД. Перенос электронов на ФАД во время цикла Кребса приводит к образованию молекулы ФАДН 9.0119 2 . Углекислый газ также выделяется как побочный продукт этих реакций. Заключительный этап цикла Кребса регенерирует OAA, молекулу, с которой начался цикл Кребса. Эта молекула необходима для следующего оборота цикла. Два оборота необходимы, потому что гликолиз производит две молекулы пирувата, когда он расщепляет глюкозу.

Рисунок \(\PageIndex{7}\): В цикле лимонной кислоты ацетильная группа ацетил-КоА присоединяется к четырехуглеродной молекуле оксалоацетата с образованием шестиуглеродной молекулы цитрата. Через ряд стадий цитрат окисляется, высвобождая две молекулы углекислого газа на каждую ацетильную группу, подаваемую в цикл. В процессе три NAD ⁺ молекул восстанавливаются до НАДН, одна молекула ФАД восстанавливается до ФАДН ₂ , и образуется одна молекула АТФ или ГТФ (в зависимости от типа клетки) (посредством фосфорилирования на уровне субстрата). Поскольку конечный продукт цикла лимонной кислоты также является первым реагентом, цикл протекает непрерывно в присутствии достаточного количества реагентов.

Результаты цикла лимонной кислоты

После второго прохождения цикла лимонной кислоты исходная молекула глюкозы полностью расщепляется. Все шесть его атомов углерода соединились с кислородом с образованием углекислого газа. Энергия его химических связей хранится в общей сложности в 16 молекулах-носителях энергии. Эти молекулы:

2 АТП
8 НАДН
2 ФАДХ\(_2\)
6 CO\(_2\): 2 CO\(_2\) от превращения ацетил-КоА и 4 CO\(_2\) от цикла лимонной кислоты.

Окислительное фосфорилирование

Окислительное фосфорилирование является завершающей стадией аэробного клеточного дыхания. Есть две подстадии окислительного фосфорилирования, цепь переноса электронов и хемиосмос. На этих стадиях энергия НАДН и ФАДН ₂ , которые являются результатом предыдущих стадий клеточного дыхания, используется для создания АТФ.

Рисунок \(\PageIndex{8}\): Окислительное фосфорилирование: электрон-транспортная цепь и хемиосмос.

Цепь переноса электронов (ЭТЦ)

На этом этапе высокоэнергетические электроны высвобождаются из НАДН и ФАДН ₂ и движутся по цепям переноса электронов, обнаруженным во внутренней мембране митохондрии. Цепь переноса электронов представляет собой ряд молекул, которые переносят электроны от молекулы к молекуле в результате химических реакций. Эти молекулы входят в состав трех комплексов цепи переноса электронов (красные структуры во внутренней мембране на рисунке \(\PageIndex{8}\)). Когда электроны проходят через эти молекулы, часть энергии электронов используется для перекачки ионов водорода (H+) через внутреннюю мембрану из матрикса в межмембранное пространство. Этот перенос ионов создает электрохимический градиент, который стимулирует синтез АТФ. Электроны от конечного белка ЭТЦ присоединяются к молекуле кислорода, и он восстанавливается до воды в матриксе митохондрии.

Хемиосмос

Прокачка ионов водорода через внутреннюю мембрану создает большую концентрацию этих ионов в межмембранном пространстве, чем в матрице, создавая электрохимический градиент. Этот градиент заставляет ионы течь обратно через мембрану в матрицу, где их концентрация ниже. Поток этих ионов происходит через белковый комплекс, известный как комплекс АТФ-синтазы (см. синюю структуру внутренней мембраны на рисунке \(\PageIndex{8}\). АТФ-синтаза действует как канальный белок, помогая ионам водорода через мембрану. Поток протонов через АТФ-синтазу считается хемиосмосом. АТФ-синтаза также действует как фермент, образуя АТФ из АДФ и неорганического фосфата. Именно поток ионов водорода через АТФ-синтазу дает энергию для синтеза АТФ. проходя по цепи переноса электронов, низкоэнергетические электроны соединяются с кислородом, образуя воду.

Сколько АТФ?

Вы видели, как три стадии аэробного дыхания используют энергию глюкозы для производства АТФ. Сколько АТФ образуется на всех трех стадиях вместе взятых? При гликолизе образуется 2 молекулы АТФ, а в цикле Кребса — еще 2. Электронный транспорт от молекул НАДН и ФАДН ₂ производится в результате гликолиза, превращения пирувата и цикла Кребса, создавая еще 32 молекулы АТФ. Таким образом, всего из одной молекулы глюкозы в процессе клеточного дыхания может образоваться до 36 молекул АТФ.

Обзор

Каково назначение клеточного дыхания? Дайте краткое описание процесса.
Нарисуйте и объясните структуру АТФ (аденозинтрифосфата).
Укажите, что происходит при гликолизе.
Опишите строение митохондрии.
Опишите этапы цикла Кребса.
Что происходит на стадии переноса электронов клеточного дыхания?
Сколько молекул АТФ может образоваться из одной молекулы глюкозы во время всех трех стадий клеточного дыхания вместе взятых?
Подвергаются ли растения клеточному дыханию? Почему или почему нет?
Объясните, почему описанный в этом разделе процесс клеточного дыхания считается аэробным.
Назовите три молекулы-носители энергии, участвующие в клеточном дыхании.
Энергия хранится в химическом _________ в молекуле глюкозы.
Верно или неверно . Во время клеточного дыхания НАДН и АТФ используются для производства глюкозы.
Правда или Ложь . АТФ-синтаза действует как фермент и канальный белок.
Верно или неверно . В конце клеточного дыхания углероды глюкозы попадают в молекулы АТФ.
На каком этапе аэробного клеточного дыхания образуется больше всего АТФ?

Attributions

Campfire Джона Салливана, общественное достояние через Wikimedia Commons
Структура ATP от Mysid, общественное достояние через Wikimedia Commons
Клеточное дыхание от OpenStax College, лицензия CC BY 4. 0 через Wikimedia Commons
Гликолиз от Lumen Learning, CC BY 4.0
Цикл лимонной кислоты от Lumen Learning, CC BY 4.0
Mitochondria от Марианы Руис Вильярреал LadyofHats, опубликовано в общественное достояние через Wikimedia Commons
Цикл Кребса от OpenStax College, лицензия CC BY 4.0 через Wikimedia Commons
Электронная транспортная цепь от OpenStax College, лицензия CC BY 4.0 через Wikimedia Commons
Текст адаптирован из книги «Биология человека» по лицензии CK-12, лицензия CC BY-NC 3.0
Некоторый текст адаптирован из концепции биологии OpenStax под лицензией CC BY 4.0

Эта страница под названием 5.9: Клеточное дыхание распространяется под лицензией CK-12 и была создана, изменена и/или курирована Сюзанной Ваким и Мандипом Грюалом посредством исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

ПОД ЛИЦЕНЗИЕЙ

Наверх

Была ли эта статья полезной?

Тип изделия
Раздел или Страница
Автор
Сюзанна Ваким и Мандип Гревал
Количество столбцов печати
Два
Печать CSS
Плотный
Лицензия
СК-12
Версия лицензии
3,0
Программа OER или Publisher
Программа ASCCC OERI
Показать оглавление
да
Теги
1. аэробный
2. АТП
3. автотрофы
4. клеточное дыхание
5. хемиосмос
6. электрохимический градиент
7. Электронотранспортная цепь
8. гликолиз
9. гетеротроф
10. Цикл Кребса
11. Окислительное фосфорилирование
12. фотоавтотроф
13. источник@https://www. ck12.org/book/ck-12-human-biology/
14. стадии клеточного дыхания
15. превращение пирувата

План урока | Моделирование фотосинтеза и клеточного дыхания

Похоже, JavaScript либо отключен, либо не поддерживается вашим браузером. Для просмотра этого сайта включите JavaScript, изменив параметры браузера, и повторите попытку.

Перейти к основному содержанию

В этой кинестетической модели учащиеся узнают , что растениям для осуществления фотосинтеза необходимы углекислый газ, вода и солнечный свет. Используя шарики для пинг-понга и картонные коробки для яиц, они будут моделировать производство молекул сахара для хранения энергии (фотосинтез), а затем расщеплять эти молекулы для получения энергии (клеточное дыхание). Эта активная симуляция облегчает запоминание обоих процессов!

Задачи

С помощью этой кинестетической модели учащиеся узнают:

что растениям для осуществления фотосинтеза необходимы углекислый газ, вода и солнечный свет.
, что фотосинтез производит молекулы сахара, которые хранят энергию.
, что растения и животные могут использовать эту энергию после расщепления молекул сахара посредством клеточного дыхания.
, растения обмениваются газами через устьица, а наземные позвоночные обмениваются газами через легкие.

Материалы

коробки для яиц (по 6 на группу)
шарика для пинг-понга (36 на группу)
«энергетические жетоны» (по 24 на группу)
три знака, один с надписью «устьица», другой с надписью «стебель» и третий с надписью «легкие»
(дополнительно) Путешествие вглубь листа видео для подготовки к сцене

Подготовка учителя

Совет учителя: Сбор и подготовка этих материалов потребует много времени при первом выполнении задания. Тем не менее, все материалы можно легко хранить и использовать повторно год за годом.

Определите, сколько у вас будет групп. В каждой группе должно быть от 4 до 6 учеников. (Если у вас не хватает припасов, могут работать группы до 8 учеников.) Вам понадобится 36 мячей для пинг-понга, 24 жетона энергии и 6 коробок для яиц на каждую группу.
Подготовьте шарики для пинг-понга. Они будут представлять атомы углерода, водорода и кислорода. Используйте маркер, чтобы пометить шарики для пинг-понга. Для каждой группы учащихся вам понадобится 6 мячей с пометкой «С», 12 мячей с пометкой «Н» и 18 мячей с пометкой «О».
Собирать коробки для яиц. Они будут использованы для структурирования молекул, которые будут конструировать учащиеся. (Попросите учащихся принести из дома коробки для яиц за несколько недель до занятия, чтобы помочь собрать достаточно.) Вам понадобится 6 коробок для яиц на каждую группу.
Подготовьте коробки для яиц. Разрежьте картонные коробки для яиц на части, показанные в прилагаемом документе. Эти формы будут «обрамлять» молекулы, которые ученики будут собирать. Пометьте внутреннюю часть каждого отсека, чтобы показать, какой атом следует в него поместить. Обратите внимание, что формы O ₂ , CO ₂ и H ₂ кадры O примерно точны; однако форма молекулы сахара значительно упрощена. Каждой группе требуется 6 рамок CO ₂, 6 рамок O ₂, 6 рамок H ₂ O и 1 сахарная рама.
Приготовьте «энергетические жетоны». Это должны быть небольшие квадраты бумаги или картона (в идеале примерно 2 дюйма на 2 дюйма). Каждой группе студентов потребуется не менее 24 жетонов энергии. Подготовьте их к началу моделирования, сложив пополам, чтобы представить «энергию света».
Развесить таблички в классе. Эти области маркировки для моделирования. Дверь будет «STOMATA», а раковина (или место по вашему выбору) будет «STEM».
Приготовьте заполненные молекулы H ₂ 0 и C0 ₂. Когда вы будете описывать симуляцию своим ученикам, вы поместите воду возле раковины, углекислый газ в коридоре и пустые кислородные рамы в коридоре.

Часть первая: Фотосинтез

Ваша задача: Встроить молекулу сахара в клетку листа!

Необходимые предварительные знания

Рассмотрите возможность использования видеоролика «Путешествие вглубь листа» , чтобы «подготовить почву» для того, как выглядит классная комната.

Повторить (или ввести) термин фотосинтез . Это процесс, который растения используют для получения энергии (тогда как люди и другие животные получают энергию, поедая пищу). Благодаря фотосинтезу растения создают молекулы сахара, которые накапливают энергию для последующего использования. Часть молекул сахара становится частью структуры растения в виде целлюлозы.
Предложите учащимся обсудить с партнером, что, по их мнению, нужно растениям для фотосинтеза. Позвольте им провести мозговой штурм идей, а затем скажите им, что они узнают об этом в процессе деятельности.
Рассмотреть (или представить) концепцию устьиц , которые представляют собой небольшие отверстия на нижней стороне листа. Когда устьица открыты, воздух может входить и выходить из листа. Когда они закрыты, внутренняя часть створки изолирована от наружного воздуха.
Если это уместно для ваших учеников, рассмотрите разницу между атомами и молекулами . Атом — это наименьшая возможная частица чистого вещества, такого как углерод или водород. Молекула состоит из двух или более атомов, связанных вместе.

Подготовьте сцену

Объясните, что классная комната будет представлять лист и что каждая таблица в классе будет представлять ячейку внутри листа. Студенты будут работать в группах, чтобы построить молекулу сахара в своей клетке.

Просмотрите материалы и планировку комнаты для моделирования

Дайте каждой группе пустую рамку для сахара . Посмотрите на этикетки в рамке. Посмотрите, какой атом представляет каждая буква. (C = углерод. H = водород. O = кислород.)
Скажите учащимся, что атома углерода образуются из молекул углекислого газа (CO ₂ ). Где находится CO ₂? (В воздухе.) Как CO ₂ попадает в лист? (CO ₂ из воздуха попадает в лист через устьица.) Скажите учащимся, что классная комната представляет собой лист, а пространство за пределами комнаты представляет воздух, окружающий лист. Откройте дверцу и поместите заполненные молекулы CO ₂ снаружи.
атома водорода будут происходить из молекул воды (H ₂ O). Как вода попадает в лист? (Втягивается из почвы в корни, вверх по стеблю и в лист. ) Поместите заполненные молекулы H ₂ O под знаком.
Некоторые из атомов кислорода будут поступать из молекул CO ₂, а некоторые из молекул H ₂ O.
Покажите учащимся жетона энергии . Объясните, что молекулы сахара накапливают энергию. Чтобы представить это, учащиеся должны положить жетон энергии под каждым атомом в сахарной рамке. Спросите учащихся, откуда листья получают эту энергию. (От солнечного света.) Однако энергия света находится не в той форме, которая может быть использована растением. Покажите учащимся сложенные жетоны энергии. Сложенные прямоугольником, они представляют собой «световую энергию» солнца. Сложенные треугольником, они представляют собой «химическую энергию», которую растения могут использовать. Объясните, что растения преобразуют энергию из одной формы в другую, чтобы ее можно было запасать в молекулах сахара. Действуйте как солнце и разбрасывайте жетоны «световой энергии» по комнате.

Объясните правила

Учащиеся должны работать вместе в своих группах, чтобы собрать все необходимое и собрать молекулу сахара. Совет учителю: Вы можете решить, назначить ли роль каждому учащемуся или позволить группам работать над процессом самостоятельно.
Действия:

Молекула сахара должна быть завершена. Пока материалы собраны, забрать атомы из СО ₂ и H ₂ молекулы O и поместите их в соответствующие места в сахарном каркасе.
Молекулы углекислого газа должны быть доставлены в клетку. Принесите CO ₂ молекул снаружи на стол.
В камеру также необходимо отнести воду. Принеси эти молекулы из раковины на стол.
Вы должны избавиться от пустых кадров . Поставь их на место!
Энергия должна быть собрана и преобразована в пригодную для использования форму. Соберите на столе жетоны энергии и преобразуйте их из «световой энергии» в «химическую энергию». Поместите жетон энергии под каждым атомом в молекуле сахара. Это представляет собой энергию, запасенную в связях внутри молекулы сахара.
Атомы нельзя тратить впустую. Когда вы разбираете молекулу, выньте все атомы из каркаса. Например, вы не можете взять водород из водяного каркаса и оставить кислород внутри. Без водорода это уже не молекула воды.
Оставшиеся атомы уходят из клетки в воздух. В конце занятия единственное, что у учеников должно быть на столе, — это готовые молекулы сахара. Любые остатки материалов должны быть извлечены из листа и выброшены в воздух.
Извлекайте только одну вещь за раз.
Вы можете разделить задачи , но ВСЕ ЕЩЕ только по одной!

Запустите симуляцию

Как только учащиеся поймут, что делать и где найти материалы, попросите их начать строить молекулы сахара.

Совет учителя: Самое время поставить пустые контейнеры из-под молекул 0 ₂ в коридоре.

Обсуждение в классе

После моделирования обсудите некоторые из следующих вопросов:

Что нужно растению для фотосинтеза? (Углекислый газ, вода и световая энергия)
Откуда он взял эти вещи? (Углекислый газ из воздуха снаружи листа, вода, поглощаемая почвой, и световая энергия солнца)
Откуда взялся кислород? Куда это идет? (Кислород остался после использования углерода и водорода из СО ₂ и воды; кислород вышел через устьица в воздух)
Воздух вне камеры отличается от того, что был раньше? (После фотосинтеза воздух содержит меньше CO ₂ и больше кислорода)

Расширение

При желании вы можете выделить ингредиенты, необходимые для фотосинтеза, повторив действие с ограниченным доступом к различным компонентам. Это также подчеркивает некоторые способы воздействия окружающей среды на растения.

В каждом сценарии начните с помещения всех материалов на исходные места. Расскажите учащимся сценарий, удалите доступ к одному ресурсу и дайте им попробовать произвести молекулу сахара. Вскоре они поймут, что не могут обойтись без света/ CO ₂ / H ₂ O. Спросите учащихся, почему это так.

Раунд 2: Заберите все жетоны энергии. Скажите ученикам, что солнце зашло и света нет. Они должны попытаться произвести молекулу сахара без света, соблюдая при этом все правила. Они думают, что это возможно? [Попробовать -> не получится -> обсудить!]

Раунд 3: Закройте дверь. Скажите учащимся, что устьица закрылись, и воздух не может попасть в лист или выйти из него. Они должны попытаться произвести молекулу сахара без воздуха. [Попытка -> не удалось -> обсудить!]

Раунд 4: Удалите все молекулы воды из области стебля. Скажите учащимся, что засуха и растение не может брать воду из почвы. Они должны попытаться произвести молекулу сахара без воды. [Попробовать -> не получится -> обсудить!]

Часть вторая: Клеточное дыхание

Ваша задача: Найдите то, что нужно клеткам для расщепления сахара, чтобы мы могли использовать энергию нашей молекулы сахара!

Подготовьте сцену

Давайте используем часть энергии, которую они хранят в своих молекулах сахара.
Скажите учащимся, что когда клетки расщепляют сахар для получения энергии, они выделяют CO ₂ и воду. Однако кое-чего не хватает — им нужно получить что-то помимо сахара, чтобы это произошло. Их задача — выяснить, что это такое и как это получить.
Дайте группам пустые кадры CO ₂ и H ₂ O. Скажите им, что успех достигается, когда эти молекулы готовы и выпущены в воздух в качестве побочных продуктов.

Раунд 1: Растения

Дайте им время разделить молекулу сахара, удалить жетоны энергии и попытаться сделать молекулы CO ₂ и H ₂ O. Оставьте дверь (устьица) открытой и атомы кислорода снаружи.
Учащиеся обнаружат, что им нужен кислород, чтобы завершить молекулы, и должны выяснить, что они могут получить его из «воздуха» снаружи листа.
Молекулы CO ₂ и H ₂ O затем следует извлечь из устьиц (выпустить в воздух).

Раунд 2: Животные

Соберите молекулы сахара для этого раунда и верните все материалы на исходные места.
Объясните, что клетки животных нуждаются в энергии, а также получают ее, расщепляя молекулы сахара. НО клетки животных не могут производить свой собственный сахар, как клетки растений. Так откуда же животные берут необходимый им сахар? (Поедание растений.)
Скажите учащимся, что лист, частью которого они являются, вот-вот проглотит голодное травоядное. Лист пережевывается и переваривается. Затем молекулы сахара, которые содержались в листе, передаются клеткам организма.
Снять знак «устьица» и знак «стебель». Скажите учащимся, что теперь класс представляет собой тело животного. Каждая таблица представляет собой ячейку внутри животного. Клетки должны расщеплять сахара, чтобы высвободить энергию, чтобы животное могло использовать ее, чтобы продолжать двигаться. Как и в растениях, процесс высвобождает CO ₂ и вода. Чего им не хватает, чтобы это произошло? (Кислород.) Откуда животное получит этот кислород? (Вдыхая.) Повесьте над дверью новую табличку с надписью «легкие».
Теперь повторите процесс дыхания. Это будет тот же самый процесс, что и у растений, с той лишь разницей, что кислород поступает через легкие, а не через устьица. Учащиеся должны ввести кислород через легкие (дверь) и выпустить CO _.2 и H ₂ O вырабатывается в процессе выхода через легкие.

Необязательно: Обсудите словарь

При желании обсудите термины дыхание и клеточное дыхание . Это может сбивать с толку, поскольку они относятся к разным, но связанным процессам.
Задание, которое студенты выполняли за столами — расщепление сахара для высвобождения энергии — называется клеточным дыханием . Это метаболический процесс — по сути, химическая реакция.
Задача доставки молекул O ₂ , CO ₂ и H ₂ O в клетку и из клетки называется дыханием . Это не химическая реакция, это просто обмен газами (CO ₂ , H ₂ O, O ₂ и т. д.) между клетками и окружающей средой.
Процесс клеточного дыхания совершенно одинаков у растений и у животных.
Процесс дыхания различается между растениями и животными. У растений газообмен осуществляется пассивно через устьица. У наземных позвоночных (таких как человек) газообмен активно осуществляется через легкие. (У других животных есть другие методы, такие как жабры, трахеолы и т. д.)

Справочная информация для учителей

Фотосинтез — важный процесс в растениях. Благодаря этому процессу энергия света преобразуется в форму, пригодную для использования растением. Энергия запасается в молекулах сахара. Животные (включая людей) не способны к такому преобразованию, поэтому мы зависим от растений, которые обеспечивают нас энергией в той форме, которую наши тела могут использовать.

Растения поглощают воду через корни и углекислый газ (CO ₂ ) через устьица. Пигмент под названием хлорофилл, содержащийся в зеленых частях растений, таких как листья и зеленые стебли, улавливает энергию солнца. Все три компонента — вода, CO ₂ и свет — необходимы для осуществления фотосинтеза. Кислород производится как побочный продукт.

Клеточное дыхание также является важным процессом и происходит во всех живых существах. В ходе этого процесса большие молекулы, такие как молекулы сахара, образующиеся в результате фотосинтеза, расщепляются, чтобы энергия, хранящаяся в них, могла использоваться организмом. Для этого требуется кислород, а CO ₂ и вода производятся как отходы.

Поскольку и растения, и животные осуществляют клеточное дыхание, им обоим необходимо поглощать кислород из воздуха и выделять в воздух CO ₂ и воду. У растений это происходит через устьица. У наземных позвоночных (таких как человек) это происходит через легкие. (У других животных есть другие методы, такие как жабры, трахеолы и т. д.)

В этом упражнении учащиеся разыграют оба процесса (фотосинтез и клеточное дыхание), предоставив наглядную иллюстрацию того, какие компоненты необходимы для каждого процесса, а также что такое отходы.

Связь с научными стандартами следующего поколения

Основные дисциплинарные идеи

Пятый класс

LS1.C: Организация потоков материи и энергии в организмах
PS3.D: Энергия в химических процессах и повседневной жизни

Средняя школа

LS1. C: Организация потоков материи и энергии в организмах
PS3.D: Энергия в химических процессах и повседневной жизни

Высшая школа

LS1.C: Организация потоков материи и энергии в организмах

Научная и инженерная практика

Использование моделей

Сквозные концепции

Системы и модели систем
Энергия и материя

Ожидаемые результаты

5-PS3-1. Используйте модели, чтобы описать, что энергия в пище животных (используемая для восстановления тела, роста, движения и поддержания тепла тела) когда-то была энергией солнца.

МС-LS1-6. Разработайте научное объяснение, основанное на доказательствах роли фотосинтеза в круговороте веществ и потоках энергии в организмы и из них.

HS-LS1-5. Используйте модель, чтобы проиллюстрировать, как фотосинтез преобразует световую энергию в накопленную химическую энергию.