Тема: Фотосинтез. Фотосинтез в жизни растений
Роль фотосинтеза — Науколандия
Процесс фотосинтеза для жизни на Земле имеет не просто важное значение, а, можно сказать, определяющее. Не будь этого процесса, вряд ли бы жизнь на Земле смогла эволюционировать дальше бактерий. Для осуществления любого процесса в природе нужна энергия. На Земле она берется от Солнца. Солнечный свет улавливается растениями и преобразуется в энергию химических связей органических соединений. Это преобразование и есть фотосинтез.
Остальные организмы на Земле (за исключением некоторых бактерий) используют органические вещества растений, чтобы получить энергию для своей жизни. Это не значит, что все организмы едят растения. Например, хищники едят травоядных животных, а не растения. Однако энергия, которая хранится в травоядных животных, получена ими именно из растений.
Помимо запаса энергии и питания почти всего живого на Земле, фотосинтез важен и по другим причинам.
В процессе фотосинтеза выделяется кислород. Кислород необходим для процесса дыхания. При дыхания происходит обратных фотосинтезу процесс. Органические вещества окисляются, разрушаются и выделяется энергия, которую можно использовать на различные процессы жизнедеятельности (ходить, думать, расти и т. д.). Когда на Земле еще не было растений, то в воздухе кислорода почти не было. Примитивные живые организмы, обитавшие в те времена, окисляли органические вещества другими способами, не с помощью кислорода. Это было не эффективно. Благодаря кислородному дыханию живой мир получил возможность широкого и сложного развития. А кислород в атмосфере появился благодаря растениям и процессу фотосинтеза.
В стратосфере (это выше тропосферы — самого нижнего слоя атмосферы) кислород под действием солнечного излучения превращается в озон. Озон защищает живое на Земле от опасного ультрафиолетового солнечного излучения. Без озонового слоя жизнь не могла бы в процессе эволюции выйти из моря на сушу.
В процессе фотосинтеза из атмосферы поглощается углекислый газ. Углекислый газ выделяется в процессе дыхания. Если бы он не поглощался, то накапливался бы в атмосфере и влиял наряду с другими газами на увеличение так называемого парникового эффекта. Парниковый эффект заключается в повышении температуры в нижних слоях атмосферы. При этом может начать меняться климат, начнут таять ледники, уровень океанов поднимется, в результате чего могут быть затоплены прибрежные земли и возникнут другие негативные последствия.
Во все органические вещества входит химический элемент углерод. Именно растения связывают его в органические вещества (глюкозу), получая из неорганических (углекислого газа). И делают они это в процессе фотосинтеза. В дальнейшем, «путешествуя» по пищевым цепям, углерод переходит из одних органических соединений в другие. В конечном итоге, при гибели организмов и их разложении, углерод снова переходит в неорганические вещества.
Для человечества фотосинтез также имеет важное значение. Уголь, торф, нефть, природный газ — это остатки растений и других живых организмов, накопившиеся за сотни миллионов лет. Они служат нам источником дополнительной энергии, что позволяет цивилизации развиваться.
scienceland.info
Фотосинтез, его значение в жизни растений и биосферы
Дайте определения следующим терминам:
- фотосинтез
- хлорофилл
- хлоропласт
- автотрофы
- гетеротрофы
Выполните задания:
Просмотрите видеофрагмент 1.
- Объясните результаты опыта, проведенного в 1630 году голландским ученым Ван-Гельмонтом. Он высадил в горшок ветку ивы, а через 5 лет ива выросла и стала весить 63 кг, а вес почвы в горшке уменьшился на 50 граммов.
Ответьте на вопросы:
- Прав ли был Ван-Гельмонт в своем предположении о том, что вес растение набирает из-за воды?
- Какие еще предположения могут объяснить результаты этого опыта?
2. Проанализируйте результаты исследования хлорофилла (видеофрагмент 1).
Ответьте на вопросы:
- Пигменты какого цвета имеются в листьях растений?
- Какой цвет имеет вещество под названием хлорофилл?
- Почему при определенных условиях хлорофилл отсвечивает красным?
- Для каких целей растение использует хлорофилл?
3. Проанализируйте результаты исследования влияние света на растительные клетки (видеофрагмент 1). Ответьте на вопросы:
- На что используется энергия, получаемая растением из солнечного света?
- Как запасается энергия солнечного света в растении?
4. Проанализируйте результаты исследования газа выделяемого растением на свету (видеофрагмент 1). Ответьте на вопросы:
- Какой газ выделяется растением при фотосинтезе?
- Как с помощью простого опыта можно определить газ выделяющийся из растения?
- Отсутствие какого газа в окружающей среде ведет к прекращению выделения кислорода? Какова причина такой реакции?
5. Сделайте в тетради схематические рисунки проведенных в видеофрагменте опытов. 6. На основании проведенных исследований сделайте вывод о значении хлорофилла для организма растения. 7. Просмотрите видеофрагмент 2. Ответьте на вопросы:
- Какие органы растения принимают участие в процессе фотосинтеза?
- Как называются органоиды растительной клетки, в которых проходит процесс фотосинтеза?
- Какие вещества необходимы растению для процесса фотосинтеза?
- Как эти вещества попадают внутрь растения?
- Какое вещество образуется из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза?
- В виде какого вещества запасается энергия, полученная растением в процессе фотосинтеза?
- В каких органах растения происходит запас органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза?
- Какое вещество является побочным продуктом и выделяется в окружающую среду?
8. Просмотрите видеофрагмент 3 и видеофрагмент 4. 9. Прочитайте высказывание К.А.Тимирязева о космической роли фотосинтеза: «Когда-то, где-то на Землю упал луч солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез… В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы… Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу». 10. Проанализируйте приведенную ниже информацию: Ежегодно в результате фотосинтеза образуется 150 млрд. тонн органического вещества и выделяется около 200 млрд. тонн кислорода. Благодаря фотосинтезу на Земле есть питательные вещества для всех животных (в том числе и для человека), грибов, бактерий, атмосфера имеет защитный озоновый слой и нужное содержание углекислого газа, что предотвращает перегрев Земли. 11. Используя информацию полученную за урок сделайте вывод о значении фотосинтеза для поддержания жизни на нашей планете.
nenuda.ru
Тема: ФотосинтезЦель урока: изучить механизм и значение процесса фотосинтеза.Задачи: Образовательные: расширить и углубить представление о воздушном питании растений, раскрыть сущность процесса фотосинтеза, подробно изучить химизм и механизм световой и темновой фаз фотосинтеза, рассмотреть значение фотосинтеза в природе и жизни человека.Развивающие: развивать умение извлекать информацию из текста и иллюстраций, выполнять анализ и сравнение, установление причинно-следственных связей, формировать навык самостоятельной работы с текстом учебника, продолжить работу по формированию научного мировоззрения на основании интегративного подхода к изучаемой проблеме.Воспитательные: способствовать воспитанию любознательности, формированию познавательного интереса к изучаемой теме и предмету в целом, осуществлять экологическое воспитание.Ход урокаI. Организационный момент. Сегодняшний урок хотелось бы начать словами замечательного ученого, внесшего огромный вклад в изучение фотосинтеза – К.А.Тимирязева: «… не подлежит сомнению, что зерно хлорофилла … та точка в мировом пространстве, в которой сила солнечного луча, превращаясь в химическое напряжение, слагается, накопляется для того …, что мы разумеем под словом жизнь». II. Проверка знаний. 1.Биологические понятия: фотосинтез, обмен веществ, анаболизм, катаболизм, автотрофы, гетеротрофы, продуценты, консументы, анаэробы, аэробы, фототрофы (фотосинтетики), хемотрофы. 2. Каким же образом энергия Солнца улавливается и запасается и какиеорганизмы принимают в этом процессе непосредственное участие? 3.История открытия фотосинтеза ( опережающее задание ученику) Фотосинтез был открыт в конце XVIII столетия. В 1771г. Английский химик Джозеф Пристли проделал такой опыт. Он заключал мышь под стеклянный колпак. Через пять часов мышь погибала. Однако при наличии под колпаком ветки мяты она оставалась живой. 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. Однако опыт с мышью не всегда удавался. Голландец Ингенхуз (1779) показал, что непременным условием удачного опыта является наличие солнечного света. В 1875-1876гг. Тимирязев К.А. прочитал цикл лекций: «Основные начала о жизни растений», в которой очень популярно описал процесс фотосинтез. «Когда-то, где-то на землю упал луч солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез. Он только затратился на внутреннюю работу, он рассек, разорвал связь между частицами углерода и кислорода, соединенными в углекислоте. Освобожденный углерод, соединяясь с водой,образовал крахмал. Этот крахмал, превратясь в растворимый сахар, после долгих странствий по растению отложился, наконец, в зерне в виде крахмала же или в виде клейковины. В той или иной форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы… Луч солнца, таившийся в них в виде химического напряжения, вновь принимает форму явной силы. Растение – посредник между небом и землею. Оно истинный Прометей, похитивший огонь с неба». 3. В какое геологическое время появились фотосинтетики,?4.Первые сротосинтезирующие организмы?Вывод: таким образом, мы видим, насколько велика роль зеленых растений. Сохранение и расширение зеленого покрова Земли имеет решающее значение для всех живых существ на нашей планете.С фотосинтезом вы уже знакомились на уроках биологии впредыдущих классах.– Поглощается вода и углекислый газ, на свету в зеленых листьях, образуются питательные вещества, и выделяется кислород.5. Листья зеленых растений устроены таким образом, чтобы улавливатьсолнечный свет. Рассмотрим строение листа более подробно. Какие органоидыклеток листа улавливают свет и как они устроены?.– Какой пигмент принимает участие в улавливании солнечных лучей?-Хлорофилл.– Где он располагается в хлоропласте? – В строме, окружающей тилакоиды.– Только ли хлорофилл способен улавливать солнечный свет? – Нет. Пигменты красных и бурах водорослей – красные и синие, желтые и оранжевые – каротиноиды. Это вспомогательные пигменты.III. Основная часть: Изучение нового материала.1. Вступительное слово:Наша задача на сегодняшнем уроке разобраться в процессах, протекающих внутри хлоропластов, в процессах превращения солнечной энергии в энергию химических связей.2. Пигменты фотосинтеза: основными пигментами, осуществляющимифотосинтез, являются хлорофиллы.Они существуют в нескольких формах, но в основном это хлорофилл а. Строение молекулы хлорофилла следующее: это плоская квадратная гидрофильная голова с атомом магния в центре и гидрофобный хвост, которым молекула хлорофилла, как якорем, удерживается в мембране тилакоида.(Демонстрация формулы молекулы хлорофилла).Хлорофиллы поглощают свет в основном в красной и сине-фиолетовой части спектра. Зеленый свет отражается, поэтому растения имеют зеленую окраску. Длина волны около 700 нм. Вспомогательные пигменты – каротиноиды, поглощают свет и передают его хлорофиллам, предохраняя хлорофилл от избытка излучения и окисления кислородом. Каротиноиды поглощают свет в сине-фиолетовой части спектра.(Демонстраций слайда «Спектры поглощений пигментов фотосинтеза»),3. Процесс фотосинтеза протекает в две стадии: световую и темновую. Название их говорит само за себя: для осуществления процессов, протекающих в световую стадию необходим свет, для осуществления процессов второй стадии свет не нужен.свет 6CO2+6h3O = C6h22O6+6O2 Обязательное условие - хлорофилл ,реакции ферментативные Запись в тетрадь (процессы световой и темновой стадий фотосинтеза. )процессы световой стадии: активизация хлорофилла под действием фотонов света,освобождение электронов хлорофилла, фотолиз воды, образование макроэргисеского фосфатного соединения НАДФ*Н, синтез АТФ из АДФ-фазы, выделение свободного О2процессы темновой стадии: синтез глюкозы из СО2 (поглащение из воздуха) и НАДФ*Н, реакция идет с поглащением энергии АТФэнергия Солнца-фотон света- активизация хлорофилла- ситез НАДФ*Н, -АДФ-фаза-АТФ- синтез С6Н12О6 (основа для получения крахмала, жиров и белков)4. Продуктивность фотосинтеза и значение фотосинтеза. ( опережающее задание)На Земле в результате фотосинтеза образуется 150 млрд. т органического вещества и выделяется 200 млрд. т свободного кислорода. При этом усваивается только 1-2% солнечной энергии и аккумулируется в растениях. Часть энергии отражается обратно (40%), часть рассеивается в виде тепла. 40% всего органического вещества приходится на фитопланктон, обитающий в тропическом поясе. Т.к. растительность по поверхности Земли распределена неравномерно, то большая часть выделяемого кислорода и образующих органических веществ приходится на растения, обитающие в тропическом поясе.5. Значение фотосинтеза: создание и поддержание состава атмосферы, препятствует накоплению в атмосфере С02 и парниковому эффекту, защищает от УФ-излучения за счет озонового экрана, создание органических веществ из неорганических.6. Необходимость сохранения зеленого покрова планеты. Вырубка лесов в тропическом поясе, где расположены в основном страны со слаборазвитой экономикой и перерабатывающей промышленностью, загрязнение водных бассейнов нефтепродуктами и химикатами, что приводит к уничтожению фитопланктона.Завершающая часть:IV. Закрепление:
В) Каковы основные отличия фотосинтеза от хемосинтеза?С) В чем заключаются сходство и различия между фотосинтезом и энергетическим обменом?Д) Исключите лишнее:
VI. Подведение итогов урока – 1 минута. Заключительный этап урока.Вы, наверное, знаете пословицу. «Человек в жизни должен сделать три вещи: построить дом, посадить дерево и вырастить сына». Проанализируем ее. В ней скрыт глубокий смысл.Человек строит дом, чтобы жить в нем самому и своим детям. Детей человек растит, чтобы иметь опору в старости.А для чего человек сажает дерево? Делая это, он вряд ли задумывается о том, что несет жизнь всему живому на ЗемлеЗакончить урок хотелось бы словами К.А.Тимирязева. «… Растительный мир не что иное, как склад, в котором неуловимые лучи солнца задерживаются и слагаются в форме, наиболее удобной для дальнейшего употребления.. С этой мерой предусмотрительности неразрывно связано существование рода человеческого…» |
kzbydocs.com
Фотосинтез в природе
Среди всех живых организмов растения занимают особое место. Растения разнообразны, но все они способны превращать световую энергию Солнца в энергию химических связей органических веществ в процессе фотосинтеза.
Благодаря фотосинтезу растения накапливают органические вещества, образующие первичную биомассу планеты. Поэтому растения еще называют первичными продуцентами биомассы. Все жители планеты (люди, животные, грибы, большинство бактерий) через цепи питания используют эту биомассу, а с ней и энергию Солнца. Фотосинтез можно назвать процессом превращения энергии космоса (Солнца) на энергию жизни. Фотосинтез - самая главная функция растений.
Во время фотосинтеза растения выделяют кислород, которым в воде и на суше дышат живые организмы, в том числе и сами растения. Кислород древних фотосинтезирующих организмов создал озоновый слой над планетой и саму атмосферу планеты. Это событие обеспечила чрезвычайно бурное развитие живого на суше и в океане.
Из растений древнейших времен образовалось каменный уголь. Во время его сгорания выделяется тепло. Это тепло - преобразованная растениями энергия Солнца, но Солнца палеозойской эры!
Растения являются основой экосистем. Из растений непосредственно или растений преобразованных (умершие животные, отходы животных) начинаются разнообразные цепи питания. Цепи питания образуют экологические пирамиды, которые ярко показывают зависимость количества животных от количества растений.
Органические вещества, образовавшиеся в результате фотосинтеза, по проводящей системе транспортируются в другие органы растения.
Побочным продуктом реакций фотосинтеза является кислород. Кислород выделяется через устьица в окружающую среду. Часть кислорода растение использует для собственного дыхания.
Благодаря фотосинтезу создается первичная биомасса планеты и в атмосферу попадает кислород.
Фотосинтез - основа жизни на планете
Рассмотрим более подробно:
1. Откуда кислород видиялеться при фотосинтезе?
2. Откуда в растениях белки, жиры, нуклеиновые кислоты, если в процессе фотосинтеза образуются только углеводы?
3. Какое практическое применение знаний о фотосинтезе?
1. Обеспечивает связь "связь космоса и жизни на Земле сложная молекула под названием хлорофилл. У растений молекулы хлорофилла содержатся в хлоропластах, а в фотосинтезирующих бактерий (цианобактерий) на выростах мембраны клетки.
Хлорофилл "ловит" порцию (квант) световой энергии Солнца и приобретает "лишней" энергии. "Лишний" энергия хлорофилла расходуется на расщепление молекулы воды. При этом с кислорода воды образуется кислород, которым дышим мы и большинство живого на планете. То, что во время фотосинтеза выделяется кислород можно доказать простым опытом (см. рис.). Если пробирку с веточкой элодея оставить на несколько часов в освещенном месте, то будет заметно, что какой-то газ выталкивает воду из пробирки. Тлеющая заноза загорается в этом газе, подтверждающий, что этот газ кислород.
Расщепление воды только начало реакций фотосинтеза. Для этой фазы фотосинтеза необходим свет, поэтому ее называют световая фаза. Для дальнейших реакций свет ненужное, поэтому их об "объединяют в темновой фазу. Суммарная реакция фотосинтеза выглядит так:
световая энергия
6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2
ферменты, хлорофилл
Таким образом, световая энергия Солнца является условием для жизни растения, т.е. экологическим фактором.
2. С глюкозы и минеральных веществ в растениях синтезируются другие углеводы (крахмал, целлюлоза), белки, жиры, нуклеиновые кислоты. Все реакции синтеза сложных органических веществ происходят при участии ферментов. Ежегодно на планете в результате фотосинтеза образуется 150 млрд. тонн первичной биомассы и выделяется около 200 млн. тонн кислорода!
3. Знания о фотосинтез используется в сельском хозяйстве для повышения урожайности растений: высаживают сорта, имеющие большее количество и площадь листьев, повышают концентрацию углекислого газа в теплицах. Выращивают, также, одноклеточные водоросли и цианобактерии на сточных водах, а созданную ими биомассу используют в пищу животным и удобрения.
Ученые разрабатывают способы расщепления воды на водород и кислород за счет энергии Солнца. Тогда водород можно было бы использовать как топливо, при этом продуктом сжигания опять была бы вода!
worldofscience.ru
Урок Фотосинтез. Значение фотосинтеза в жизни растения
Почему наши растения, в большинстве случаев, зеленые? – это цвет химического вещества хлорофилла (от греч. «хлорос» - зеленый, «филос»- лист), который находится в пластидах клетки в хлоропластах. Это вещество играет в фотосинтезе глав
profhelp.net
