Секреты фотосинтеза. Заседание НОУ

Урок. Секреты фотосинтеза

Заседание НОУ, 10 класс

Солнце, жизнь и хлорофилл

К. А. Тимирязев

Цели: продолжить углубление знаний о способах питания в органическом мире через изучение особенностей процессов фотосинтеза, о продуктивности фотосинтеза, факторах, влияющих на него, обосновать космическую роль зеленых растений

Оборудование: класс оформлен в виде музея «Чудеса природы» с различными экспозициями: «Портретная галерея», «Пигменты фотосинтеза» (необходимы спиртовая вытяжка хлорофилла, различные плоды томатов, перцев, корнеплоды моркови, гербарные экземпляры листьев с осенней окраской и т.д.); стенгазеты «Рекорды фотосинтеза», «Интересные факты»; высказывания ученых о роли растений; выставка книг о фотосинтезе, имеющихся в школе и кабинете, таблицы по общей биологии «Фотосинтез», «Типы питания».

Тип урока: усвоение новых знаний, закрепление изученного

Форма: заседание НОУ (научного общества учащихся), урок создания и решения проблемных ситуаций

Ход урока

I. Организационный момент. Добрый день ребята, уважаемые гости

П. Приглашение к размышлению

Учитель предлагает учащимся определить тему занятия.

– Сегодня у нас с вами заседание НОУ (научного общества учащихся) «Секреты фотосинтеза». Чудес природы много, но мы познакомимся с одним биологическим процессом, уникальным по множеству позиций на нашей планете. Попробуем их перечислять. Я начинаю.

• Трудно было проникнуть в тайны процесса фотосинтеза. Огромные успехи в изучении механизмов этого процесса достигнуты лишь во второй половине ХХ столетия.

Ученики (предполагаемые предложения)

• Если бы для биологических процессов и явлений существовала Книга рекордов Гиннеса, то он занял бы там не один десяток страниц

• Это практически единственный процесс в живой природе, где происходит преобразование одного вида энергии в другую

• Благодаря этому процессу, существует весь органический мир на нашей планете

• Благодаря этому процессу создается и поддерживается состав среды, необходимый для обитания всех живых организмов

• Этот процесс способствует предохранению поверхности Земли от парникового эффекта и образованию защитного озонового экрана вокруг планеты

• Этот процесс включает в себя, по крайней мере, три важнейших этапа: фотофизический, фотохимический и биохимический. (Остапенко Влад)

• В результате этого процесса образуются сложные органические вещества

• Это единственный процесс, который снабжает кислородом атмосферу и, следовательно, обеспечивает существование аэробных организмов.

• О нем писал в своей книге «Солнце, жизнь и хлорофилл» К.А. Тимирязев

– Почему до сих пор процесс фотосинтеза называют черным ящиком? (Знают какие вещества поступают, какие образуются, разгадали механизм процесса. Но человек пока не в силах сам создавать органические вещества на свету, как растения).

«Дайте самому лучшему повару сколько угодно свежего воздуха, сколько угодно солнечного света и целую речку чистой воды и попросите, чтобы из всего этого он приготовил вам сахар, крахмал, жиры и зерно, – он решит, что вы над ним смеетесь. Но то, что кажется совершенно фантастическим человеку, беспрепятственно совершается в зеленых листьях растений », – сказал К. А. Тимирязев.

III. Изучение новой темы

1. Объявление темы и целей занятия.

– Конечно, этот процесс – фотосинтез.

– Список «рекордов» фотосинтеза можно продолжить, однако оценить их по достоинству, можно только хорошо разобравшись в сущности этого процесса. А для того чтобы лучше понять его, начать придется издалека.

На первых 2-х уроках у нас были установочные лекции,

вы готовили сообщения, проекты по нашей теме, предлагались задания вам по 4 группам, согласно списка в журнале:

На прошлом уроке вы прослушали установочную лекцию и получили задание подготовить 4 проекта:

1) Проект группы «Ботаники». История открытия фотосинтеза. Характеристика хлорофилла.

2) Проект группы Галактика «Биохимизм световой фазы фотосинтеза».

3) Проект группы «Чаты» «Биохимизм темновой фаза фотосинтеза»

4) Проект группы «Итоговое уравнение фотосинтеза. Значение и пути повышения интенсивности фотосинтеза».

1. Ботаники История открытия фотосинтеза. «Характеристика хлорофилла». Итак, первая экспозиция музея «Чудеса природы» – «Портретная галерея».

Вопросы «Открытие фотосинтеза»

Фотосинтез, особенности его течения, значение.

Мы должны составить совместный проект. Для этого вы объединились в группы, каждая из которых получила вопросы, которые помогут последовательно и всесторонне разработать проект. Вы можете дать свое название проекта.

Филоник Алесей помог объединить все, что вы находили в презентации. Мне понравилось, что он написал интегрированный урок биологии с химией, но я хочу продолжить с физикой, даже попробуем с географией. Ваша оценка будет зависеть от вашего участия. Многие подбирали информацию об истории фотосинтеза, по другим направлениям, готовили презентационный материал, составляли вопросы. Самые интересные будут включены в вопросы для групп.

Спикеры управляют процессом обсуждения, консультанты следят за временем, побуждают к дискуссии, оказывают помощь, секретарь пишет тезисы, докладчики готовятся докладывать. Ваш проект рецензирует, дополняет группа экспертов и оппонентов, если нужно, дает ответы на вопросы.

Презентация проектов Проект группы «Ботаники» «Характеристика хлорофилла».

1)Докладчик – Жилин Кирилл

Мы назвали свой проект «Зеленый волшебник».

Организмы, которые способны синтезировать органические вещества из неорганических соединений, используя энергию Солнца, называют фототрофами. К ним относятся зеленые растения и некоторые бактерии, содержащие другой пигмент - бактериохлорофилл.

Слайд Хлоропласты покрыты двумя мембранами: наружная – гладкая, а внутренняя образует складки: ламели и тилакоиды. Последние собраны в граны – скопление тилакоидов. Хлорофилл растений содержится именно в тилакоидах. Мембраны тилакоидов способны улавливать свет и направлять его на хлорофилл. Хлоропласты не закреплены на определенных местах, а меняют свое положение в клетке, пассивно перемещаясь вместе с течением цитоплазмы или путем активного ориентированного движения (фототаксиса). Активное движение, в частности, наблюдается при мощном одностороннем освещении и хлоропласт ориентируются к источнику света ребром.

При слабом свете хлоропласты ориентируются большей площадью к свету и располагаются вдоль стенки клетки, обращенной к свету, при умеренном занимают среднее положение.

В природе существует четыре типа хлорофиллов: а, d, c, d. Хлорофиллы а и b содержатся у высших растений и зеленых водорослей; красные и диатомовые водоросли, кроме хлорофилла а, содержат хлорофилл с или d.

Молекула хлорофилла очень похожа на молекулы гемоглобина и отличается тем, что расположенный в центре молекулы гемоглобина атом железа заменен в хлорофилле на атом магния. Хлорофилл а отличается от хлорофилла в наличием двух лишних атомов водорода и отсутствием одного атома кислорода.

По химической природе хлорофилл – это сложный эфир дикарбоновой хлорофилиновой кислоты с двумя спиртами – метаноловым и фитоловым. Хлорофилл имеет способность достаточно эффективно поглощать лучистую энергию и передавать ее другим молекулам. Благодаря такой способности – это единственная структура на Земле, что обеспечивает процесс фотосинтеза.
Секретарь вывешивает на доске тезисы:

• Хлорофилл содержится в тилакоидах хлоропласта клеток растений.
• Бактериохлорофилл есть в цитоплазме клеток фотобактерий.
• Мембраны тилакоидов способны улавливать свет.
• Хлоропласты перемещаются в клетке пассивно или путем фотосинтеза.

• Хлорофилл – сложный эфир дикарбоновой хлорофилиновой кислоты с двумя спиртами – метаноловым и фитоловым.

• Хлорофилл способен поглощать энергию Солнца.

Рецензия эксперта и дополнения Ученик

Пигменты – важнейший аппарат фотосинтеза. По своей химической природе они образуют три группы:

1) хлорофиллы и бактериохлорофиллы;

2) фикобилины;

3) каротиноиды.

Хлорофилл состоит из атомов углерода и азота, соединенных в сложное кольцо, в центре которого находится атом магния. К этому кольцу присоединен длинный «хвост» – спирт фитол. Есть четыре вида хлорофилла (Хл): Хл а, Хл b, Хл с, Хл д. Самым известным и распространенным фитосинтетическим пигментом является Хл а. Он обнаружен у всех фотосинтетиков, включая цианобактерии. Хлорофилл b представлен у высших растений и зеленьіх водорослей. У бурых водорослей вместо хлорофилла b – хлорофилл с. Хлорофилл d – самый редкий, найден у красных водорослей. Хлорофилл поглощает красные и синие лучи света.

Более полное использование растением падающего света возможно благодаря дополнительным пигментам, поглощающим свет, который пропускает Хл а. Ими служат другие хлорофиллы, каротиноиды и фикобилины.

Бактериохлорофиллы служат фотосинтетическими пигментами пурпурных и зеленых бактерий, чей фотосинтез идет без образования кислорода.

К фикобилинам приналлежат четыре вида пигмента: фикоэритробилин, фикоцианобилин, фикоуробилин, криптовиолин. Фикобилины поглощают желтые, оранжевые и зеленые лучи.

Пигменты - это окрашенные вещества, которые поглощают свет определенной длины волны; не поглощенные участки солнечного спектра отражаются, что и обусловливает окраску пигментов. Так, зеленый пигмент хлорофилл поглощает красные и синие лучи, тогда как зеленые лучи в основном отражаются.

Видимая часть солнечного спектра включает длины волн от 400 до 700 нм. Вещества, поглощающие всю видимую область спектра, кажутся чернимы.

Состав пигментов зависит от систематического положения группы организмов. У фотосинтетических бактерий и водорослей пигментный состав очень разнообразный (хлорофиллы, бактериохлорофилл, бактериородопсина, каротиноиды, фикобилины). Их набор и соотношение специфичны для разных групп и во многом зависят от среды обитания организмов. Пигменты фотосинтеза у высших растений значительно менее разнообразны.

Пигменты, концентрированные в пластидах, можно разделить на три группы:

1. хлорофиллы,

2. каротиноиды,

3. фикобилины.

Важнейшую роль в процессе фотосинтеза играют зеленые пигменты - хлорофиллы. В 1818 году французские ученые П. Пелетье и Ж. Кавен выделили из листьев зеленое вещество и назвали ее хлорофиллом (от греч. - зеленый и - листок).

Сегодня известно около десяти хлорофиллов. Они отличаются по химическому строению, окраске, распространением среди живых организмов. У всех высших растений содержатся хлорофиллы а и в. Хлорофилл с обнаружен у диатомовых водорослях, хлорофилл d - e красных водорослях. Кроме того, известно четыре бактериохлорофилла (а, b, с, d), содержащиеся в клетках фотоинтетичних бактерий.

В клетках зеленых бактерий есть бактериохлорофилл с и d, в клетках пурпурных бактерий - бактериохлорофилл а и b.

Основными пигментами, без которых фотосинтез не происходит, является хлорофилл а - для зеленых растений и бактериохлорофилл - для бактерий.

Есть данные, что каротиноиды выполняют защитную функцию, оберегая различные органические вещества, в первую очередь молекулы хлорофилла, от разрушения на свете в процессе фотоокиснення.

Фикобилины - это красные и синие пигменты, содержащиеся в цианобактериях и некоторых водорослях. В основе химического строения фикобилины лежат четыре пирольни группы. В отличие от хлорофилла в фикобилины пирольни группы расположены в виде открытого цепочки. Фикобилины представлены пигментами: фикоцианин, фикоэритрин и алофикоцианином.

Фикоэритрин - это окисленных фикоцианин. Красные водоросли в основном содержат фикоэритрин, а цианобактерии - фикоцианин.
Фикобилины образуют прочные соединения с белками (фикобилипротеины). Связь между фикобилины и белками разрушается только кислотой. Предполагают, что карбоксильные группы пигмента связываются с аминогруппами белка.

Следует отметить, что в отличие от хлорофиллов и каротиноидов, расположенных в мембранах, фикобилины концентрируются в особых гранулах (фикобилисомы), тесно связанных с мембранами тилакоидов.

Фикобилины поглощают лучи в зеленой и желтой частях солнечного спектра. Это та часть спектра, которая находится между двумя основными линиями поглощения хлорофилла. Фикоэритрин поглощает лучи с длиной волны 495 - 565 нм, а фикоцианин - 550-615 нм. Сравнение спектров поглощения, лння фикобилины со спектральным составом света, в котором осуществляется фотосинтез у цианобактерий и красных водорослей, показывает, что они очень близкеи. Это позволяет считать, что фикобилины поглощают энергию света подобно каротиноидам передают ее на молекулу хлорофилла, после чего она используется в процессе фотосинтеза.

Наличие фикобилинов в водорослях является примером приспособления организмов в процессе эволюции к использованию участков солнечного спектра, который проникает сквозь толщу морской воды (хроматическая адаптация). Как известно, красные лучи, соответствующие основной линии поглощения хлорофиллаотражвются, проходя сквозь толщу воды. Глубже проникают зеленые лучи, которые поглощаются не хлорофиллом, а фикобилинами.

Оппонент Ученик Важно сказать об каротиноидах

1) – В каких органоидах содержатся разноцветные пигменты – каротиноиды? Какую роль они играют? (Защита хлорофилла от избытка света и окисления) (Гребенюк Марина)

Предполагаемый ответ (Каротиноиды – наиболее широкий класс пигментов, используемый в природе не только для фотосинтеза. Известно более 500 каротиноидов. В растительном царстве они обнаружены повсеместно, встречаются, кроме хлоропластов, в нефотосинтезирующих тканях (томаты, морковь, перец и др). Каротиноиды выполняют ряд функций, главные из которых участие в поглощении света (главным образом сине-фиолетовых лучей) в качестве дополнительных пигментов и защита молекул хлорофилла необратимого фотоокисления).

Многообразие пигментов фотосинтеза связано с разнообразием, световых условий, различия спектральных свойств пигментов и выполнение ими в фотосинтетическом аппарате не одной, а нескольких функций.

2) Необходимо было также остановиться на

• Опытах Т. Энгельмана, истории изучения фотосинтеза К. А. Тимирязевым.

Ученик

В ходе по возможности можно было продемонстрировать извлечение и разделение пигментов методом бумажной хроматографии. В ступке растереть порошок сухих листьев крапивы. К полученной массе прилить несколько мл спирта продолжить растирание. Полученную смесь профильтровать, затем несколько капель вытяжки нанести в середину кружка фильтровальной бумаги. Когда пятно высохнет, в его центре сделать небольшое отверстие, диаметром 2-3 мм. Вставить в отверстие трубочку фитилек длиной 7–8 см, изготовленный из чистого кусочка фильтровальной бумаги. Затем бумажный кружок с фитильком положить на стаканчик со смесью спирта или бензина так, чтобы фитилек соединял эту смесь с поверхностью пятна. Когда диаметр расплывшегося пятна достигнет 4-6 см, кружок освободить от фитилька и просушить. На получившейся хроматограмме заметны зеленые и желтые пигменты, входящие в состав листьев крапивы.

Кроме того, возможен показ спиртовой вытяжки хлорофилла, наблюдение за изменением цвета вытяжки в проходящем и падающем свете.

3)«Из истории изучения фотосинтеза» рассказать о работах Тимирязева. Ученик

Вопросы других членов групп

4)– О чем свидетельствует сходство в строении хлорофилла и гемоглобина? (Общее происхождения организмов)

5)– Какой ион необходим для обеспечения синтеза хлорофилла? (Ион магния)

6)– Какие признаки растения свидетельствуют о недостатке железа в почве? (Обесцвеченность листьев)

Секретарь вывесил тезисы проекта.

Учитель. Сегодня проблемы влияния радиации на живые организмы волнуют всех. Ученые пришли к выводу, что именно хлоропласты – наиболее радиостойкие органеллы, интересно, что даже при действии сотни грей они сохраняют способность к фотосинтезу.

Обратите внимание на вещество, которое служит источником выделяемого кислорода. Как образуется молекула углеводорода?

Проект группы Галактика «Биохимизм световой фазы фотосинтеза». Ученик

Использовать энергию Солнца могут только особые молекулы и органоиды. Процесс фотосинтеза, в результате которого используется энергия, проходит в 2 этапа:

- Световые реакции – в гранах (скоплениях тилакоидов);

- Темновые реакции (реакции фиксации углерода) – в матриксе.
В процессе фотосинтеза участвуют две фотосинтезирующие системы – I и II, которые имеют различные реакционные центры.

1. Свет падает на молекулы хлорофилла, которые находятся в мембранах тилакоидов гран, и приводит их в возбужденное состояние. В результате электроны атома магния выходят со своих орбит и переносятся с помощью переносчиков электронов за пределы мембраны тилакоидов, где и накапливаются, создавая отрицательно заряженное электронное поле. Энергию этих электронов будет потрачена на синтез энергетических молекул АТФ и НАДФ - Н.

2. Место электронов, вышедших из молекулы хлорофилла, занимают электроны воды, поскольку молекулы воды под действием света расщепляются (фотолиз воды):

Н2О= ОН - + Н+

Гидроксилы ОН стали радикалами ОН и объединяются, образуя воду и свободный кислород, который выделяется в атмосферу:
4ОН = 2Н О + О2 .

Таким образом, в результате фотолиза воды образуются:

– Электрон, который поступает в молекулу хлорофилла;

– Протоны водорода, участвующих в восстановлении переносчика енергц НАДФ;

– Кислород, который выделяется в окружающую среду.

3. Протоны водорода Н не проникают через мембрану тилакоидов, а накапливаются внутри, образуя положительно заряженное электронное поле, которое вызывает увеличение разницы потенциалов по обе стороны мембраны.

4. Достигнув критической разности потенциалов, протоны Н направляются по протонному каналу в ферменты АТФ-синтетазы, встроенную в мембрану тилакоида. На выходе из протонного канала создается высокий уровень энергии, которая идет на синтез АТФ; Присоединение остатков фосфорной кислоты за счет энергии света называется фосфорилированием:

АДФ + Ф + Е ---- АТФ.
Молекулы АТФ переходят в матрикс и участвуют в фиксации углерода.

5. Протоны Н +, которые вышли на поверхность мембраны тилакоидов, соединяются с электронами е, образуя атомарный водород Н, благодаря которому происходит восстановление переносчика энергии НАДФ+.
2е + Н + + НАДФ += НАДФ Н (переносчик с восстановленным водородом).
Таким образом, активированный световой энергией электрон хлорофилла используется для присоединения водорода к переносчика. НАДФ Н переходит в матрикс хлоропласта, где участвует в реакциях фиксации углерода.

Секретарь вывешивает тезисы проекта:

• Световая фаза фотосинтеза происходит в гранах – скоплениях тилакоидов (таблица I).

Рецензия экспертов и дополнения Ученик

• фотосистемы I и II, их взаимосвязь и восстановление в процессе приобретения энергии возбужденным электроном. Сообщение

7)) Вопрос эксперта:

- В основе фотосинтеза лежит окислительно-восстановительный процесс, связанный с переносом электронов от соединений-поставщиков электронов – доноров к соединениям, которые их принимают - акцепторов. Кто является донором и кто является акцептором в световой фазе фотосинтеза?

8)) Оппонент Коротецкий добавляет о группах переносчиках.

Олимпийский резерв

9)) Циклический и нециклический путь фотосинтеза. Ученик

10)) С3 путь фотосинтеза, с4 путь фотосинтеза Ученик

Секретарь вывешивает тезисы:

Проект группы Галактика «Биохимизм световой фазы фотосинтеза».

Световая фаза фотосинтеза происходит в гранах тилакоидов

Световые реакции фотосинтеза

Таблица 1

Путешествие в тропический лес. По странам и континентам

Проект группы «Чаты» «Темновая фаза фотосинтеза» Ученик Наш проект мы назвали «Рождение глюкозы».

Темновые реакции происходят в матриксе хлоропласта. Для них свет не нужен, они контролируются ферментами.

Последовательность этих реакций определил в США М. Кальвин, за что ему в 1961 г. была присуждена Нобелевская премия. Исследования ученого основывались на использовании радиоактивного изотопа углерода 14 С. Кроме того, Кальвин применил бумажную хроматографию. Культуру одноклеточной зеленой водоросли хлореллы выращивали в специальном аппарате. Ее выдерживали с углекислым газом – оксидом изотопа углерода 14 С в течение разные промежутков | времени, затем клетки быстро фиксировали, выливая суспензию в горячий метанол. Растворимые продукты фотосинтеза экстрагировали, концентрировали и разделяли с помощью двухмерной хроматографии на бумаге. Целью было проследить путь, которым меченый углерод проходит через промежуточные стадии в конечные продукты фотосинтеза. Место нахождения радиоактивных соединений на бумаге определялось с помощью радиоавтографии: для
этого на хроматограмму накладывали чувствительную к излучению
изотопа углерода 14 С фотопленку, и она засвечивалась в тех местах, где были радиоактивные атомы. В течение первых 5 с Кальвину удалось идентифицировать первый продукт фотосинтеза – фосфоглицериновую кислоту (ФГК). Затем он обнаружил всю цепь промежуточных соединений. Эти реакции названы в честь исследователя циклом Кальвина.
Акцептором СО2 служит пятиуглеродный сахар – рибульозобифосфат. Присоединение СО2 называется карбоксилирование, а фермент, катализирующий реакцию, – карбоксилазы. Образуется шестиуглеводный продукт, но он неустойчив и распадается на 2 молекулы трех углеродного вещества – фосфоглицериновой кислоты.

Для удаления кислорода из фосфоглицериновои кислоты (т.е.
для ее восстановлення) испольется восстановленный НАДФ.Н и энергия АТФ, образовавшихся в результате световых реакций.

Образуется трех углеродный сахар с присоединенной к нему фосфатной группой – триозофосфат.

В этой составе больше энергии, чем в фосфоглицериновий кислоты. О-
цесс завершается разрывом этих новых высокоэнергетических фосфатных связей.

Энергия, которая аккумулируется в них, освобождается и каждая молекула присоединяет по одному атому Н от НАДФ.Н. Хотя триозофосфат является концевым продуктом цикла Кальвина, он не накапливается в больших количествах, так сразу превращается в другие продукты - глюкозу, сахарозу, крахмал, а также в жиры и органические кислоты. С образованием триозофосфата фотосинтез заканчивается, потому что все последующие реакции проходят и в нефотосинтезирующие организмов, в частности грибов и животных.

Итак, темновая реакция происходит как при свете, так и при его отсутствии. Углекислый газ образуется при расщеплении АТФ и за счет восстановления НАДФ. Н.

С глюкозы в клетках растений могут синтезироваться: крахмал, целлюлоза и т.д.

Секретарь вывешивает тезисы:

Проект группы «Чаты» «Темновая фаза фотосинтеза»

• Темнова фаза фотосинтез – фиксация углерода

Таблица 2

Особенности темновой фазы фотосинтеза

• Энергию для темновой фазы поставляют НАДФ • Н и АТФ.
• Фиксация СО, в темновой стадии имеет циклический характер (цикл Кальвина).

Вопросы эксперта группе и класса

– Какие преимущества можно получить, взяв хлореллу вместо высшего растения? (Скорость размножения водоросли.)

– Почему аппарат Кальвина имеет плоскую, а не шарообразную форму? (Ответ. Красный спектр лучей поглощался бы водой, которой больше в шаровидной конструкции, к хлорофиллу в хлоропластах красные лучи не доходили бы).

Учитель. Ученые, возможно, скоро решат важнейший вопрос – искусственное создание органических веществ из неорганических с использованием световой энергии. Не очень давно удалось искусственно синтезировать формальдегид и сахаристые вещества из водных растворов карбонатной кислоты. Вместо хлорофилла использовали световую энергию карбонаты кобальта и никеля.

Изучение факторов, которые влияют на интенсивность фотосинтеза, является очень важным.

4. Проект группы Квант
«Итоговое уравнение фотосинтеза. Значение и пути повышения интенсивности фотосинтезу » Ученик

Итоговое уравнение процесса фотосинтеза:
6СО2 + 6Н2 О - С, Н120 «+ 602.

В большинстве европейских языков раньше вместо «фотосинтеза» употребляли «ассимиляция углекислоты», подчеркивая, что главное в этом процессе – синтез углеводов. За последние 20 лет взгляды изменились. Уникальность фотосинтеза в другом, а именно – в непосредственном преобразовании солнечной энергии в энергию химических связей синтезированных углеводов (образования АТФ и выделение химически активного водорода). Благодаря фотосинтезу, возможно существование биосферы.

Зеленые растения и цианобактерии поглощают углекислый газ и ежегодно выделяют 200 млрд т свободного кислорода и синтезируют 150 млрд т органического вещества. Кислород не только обеспечивает дыхание всего живого, но и создает озоновый экран атмосферы. Скорость фотосинтеза влияет на урожай, поэтому выявление факторов, от которых он зависит, приведет к совершенствованию агротехники.

1-й фактор – свет. Слабое освещение уменьшает образование НАДФ Н и АТФ, которые нужны в темновой фазе для восстановления синтеза.

2-й фактор – температура. Почему при более высоких температурах, чем оптимальная, скорость фотосинтеза уменьшается? Тепловые и световые реакц1и контролируются ферментами. Поэтому они зависят от температуры. Оптимальная температура для растений умеренного климата составляет около 25С. При повышении температуры на 10 С (до +35 С) скорость удваивается, но из-за влияния других факторов растения лучше растут при температуре 25 С.

3-й фактор – вода. Почему растение сильно страдает даже от небольшого недостатка воды? Вода – исходное вещество для фотосинтеза. Она влияет на большинство клеточных процессов.

Но ученые; исследуя этот вопрос, пришли к выводу, что даже временное увядание приводит к серьезным потерям урожая. Одна из причин – при увядании устьица у растений закрываются, а это мешает свободному доступу СО, для фотосинтеза. К тому же при недостатке воды в
листьях накапливается абсцизовая кислота – ингибитор роста.

4-й фактор – концентрация хлорофилла, которая уменьшается при следующих условиях:

• вирусные болезни, мучнистая роса, ржавчина;

• при недостатке минеральных веществ. Для синтеза хлорофилла нужны железо, магний, азот, калий;

•Недостаточное освещение.

5-й фактор – кислород. 21% кислорода в атмосфере, как правило, замедляет фотосинтез. Кислород конкурирует с углекислым газом за активный центр рибульозобифосфат карбоксилазы (фермент, участвующий в фиксации СО2), а это снижает эффективность фотосинтеза.

6-й фактор – загрязнение окружающей среды (особенно промышленными газами).

7-й фактор – увеличение концентрации СО2 , который используется в теплицах.

Итак, фотосинтез имеет исключительное значение для существования биосферы (атмосферный кислород преимущественно образован путем фотосинтеза).

Эксперт Ученик

Секретарь вывешивает тезисы

4. Проект группы Квант «Итоговое уравнение фотосинтеза. Значение и пути повышения интенсивности фотосинтеза »

• Итоговое уравнение процесса фотосинтеза:
6СО₂ + 6Н₂О - С₆ Н₁₂0 ₆+ 60₂.

• Значение фотосинтеза:

- Преобразование солнечной энергии в энергию химических связей синтезированных углеводов;

- Поглощение С₂.

•Условия, влияющие на интенсивность фотосинтеза:

- Свет;

- Температура;

- Вода;

- Минеральные вещества;

- Чистая окружающая среда.

Рецензия оппонента, дополнения

О путях изменения интенсивности фотосинтеза – выведение растений с улучшенной архитектоникой, распространение С4 –растений, в которых первыми продуктами фотосинтезу является не фосфоглицериновые кислоты с трех углеродными атомами, а кислоты, содержащих 4 атома углерода (они эффективнее поглощают углекислый газ).

Пример исключительное значение фотосинтеза для существования биосферы: в Москве в 8О-х гг. в институте медико-биологических проблем подопытный один месяц просидел в 30-литровой запаянной сосуде с водорослью хлореллы. Через темно-изумрудную суспензию постоянно пропускали мощные лучи света так, что фотосинтез проходил непрерывно. За 30 суток 15 раз изменился кислород в герметической кабине и не было обнаружено никаких признаков старения искусственной биосферы.

Вопросы других учеников участникам проекта

- В каких частях растения, кроме листьев, происходит фотосинтез?

- Одинаково ли действует засуха на фотосинтез в стеблях и листьях?

- Проходит ли фотосинтез в зеленом яблоке? Докажите.

- КПД фотосинтеза 1 - 2%, то есть только такая часть энергии Солнца используется. Куда уходит остальная часть солнечной энергии?

Вывод. Итак, фотосинтез – сложная система окислительно-восстановительных реакций и фотохимических процессов, которые обеспечивают усвоение и преобразование энергии света в энергию химических связей АТФ.

Оценка работы групп

Для определения экспертами коэффициента личного участия в «Совместном проекте» и вывод оценки-, члены групп заполняют таблицу 4 (см. приложение), определив свое участие и участие товарищей по группе в процентах.
(Результаты спикеры сдают экспертам.)

Учитель. Вы, конечно, устали после «Совместного проекта».

Предлагаю всем встать со мной в круг.

Представим австралийський дождь. Послушаем вместе, какой он. Сейчас по кругу цепочкой вы будете передавать мои движения. Как только они ко мне вернугься, я передам следующие. Слушайте внимательно!

• В Австралии поднялся ветер (ведущий трет ладони).
• Начинает капать дождь (щелчок пальцами)

• Дождь усиливается (очередное похлопывание ладонями по груди)

• Начинается сильный ливень (похлопывание ладонями по бедрам).

• А вот и град – настоящая буря (топают ногами)

• Что это? Буря стихает (похлопывание ладонями по груди)

• Тихий шелест ветра (потирание ладонями)

• Солнце

Мы отдохнули