Энергетическое обеспечение клетки. Фотосинтез (10-й класс)
Задачи урока: сформировать новый уровень знаний учащихся об обмене веществ, углубить и конкретизировать понятия типы питания, фотосинтез, роль АТФ и ферментов, познакомить с новым понятием – хемосинтез.
Оборудование: таблица “Схема фотосинтеза”.
План урока-лекции:
- Актуализация знаний о питании живых организмов.
- Типы питания организмов.
- Фотосинтез растений:
– световая фаза
– темновая фаза
– значение фотосинтеза. - Бактериальный фотосинтез.
- Хемосинтез.
- Выводы.
- Домашнее задание.
Конспект урока
1. Если вспомнить данные зоологии о питании живых организмов и составить цепь питания, то окажется, что она начинается с растительных организмов, затем следуют травоядные, хищные животные и падальщики. По цепям питания передается энергия и вещество, расходуемые на жизнедеятельность.
Вспоминая ботанику, мы видим, что растения способны из неорганических соединений (Н2О и СО2) создавать органические (сахара) ; при этом энергия солнечного света, доступная растениям , запасается в виде химической энергии – способной передаваться по цепи питания и быть доступной для всех остальных живых существ.
Таким образом в клетках происходят процессы синтеза веществ и их распада с выделением энергии.
Метаболизм – совокупность химических реакций в живой клетке, складывающихся из противоположных процессов пластического и энергетического обменов.
Пластический обмен – (ассимиляция, анаболизм) – совокупность реакций, обеспечивающих синтез органических соединений в клетке (фотосинтез, биосинтез белков).
Энергетический обмен – (диссимиляция, катаболизм) – совокупность реакций расщепления органических соединений, сопровождающихся выделением энергии.
2. Питание – процесс потрeбления энергии и веществ. Итак, по способу питания, т.е. по способу извлечения энергии и по источникам энергии организмы бывают автотрофами (греч. “аутос” – сам, “трофос” – питание) и гетеротрофами (греч. “гетерос” – различный).
Гетеротрофами называются организмы, не способные синтезировать органические соединения из неорганических, использующие в виде пищи (источника энергии) готовые органические соединения из окружающей среды. Это большинство бактерий, грибы, животные.
Автотрофами называются организмы, создающие из неорганических веществ окружающей среды (почвы, воды, воздуха) органические вещества с помощью энергии света или химической энергии минеральных веществ, используемые для построения их тела. Автотрофы – это некоторые бактерии и почти все растения.
Автотрофные организмы используют различные источники энергии. Для некоторых из них источником энергии служит свет, такие организмы называются фототрофами. Другие используют энергию, освобождающуюся при окислительно – восстановительных реакциях минеральных веществ и называются хемотрофами.
3. Итак фотосинтезировать могут растения, зеленые, сине – зеленые и пурпурные бактерии. Одинаково ли идет процесс фотосинтеза?
Фотосинтез – синтез органических соединений из неорганических, идущий за счет энергии света.
Фотосинтез растений
Фотосинтез мы изучали, знакомясь с растениями. Рассмотрим этот процесс подробнее, итак, суммарное уравнение
Фотосинтез – сложный, многоступенчатый, двухфазный процесс, протекающий с участием хлорофилла хлоропластов растительных клеток.
Световая фаза фотосинтеза.
Центральная роль здесь принадлежит хлорофиллу – органическому веществу, пигменту растительных клеток зеленого цвета, которое преобразует энергию света в энергию химических связей.
Не все клетки растения автотрофные. Не содержат хлоропластов и не способны к фотосинтезу клетки корня, лепестков цветков, камбия и др. Фотосинтезировать могут только зеленые части растений (см учебник стр 48 рис 19, “Схема фотосинтеза” лист – клетка – хлоропласт с гранами – хлорофилл в гране). Молекулы хлорофилла встроены в мембранные структуры хлоропласта (граны) и находятся в окружении молекул белков, липидов и других веществ.
Процесс фотосинтеза начинается с освещения хлоропласта видимым светом и поглощения хлорофиллом кванта красного цвета – установлено К.А.Тимирязевым (объяснение и одновременно рисунок на доске). Фотон, попав в молекулу хлорофилла, приводит ее в “возбужденное” состояние, т.е. обогащает энергией т.к. электроны перескакивают на высшие орбиты, более удаленные от ядра, а значит, облегчается отрыв электронов от молекулы в целом.
Один из таких возбужденных е переходит на молекулу – переносчика, который уносит его и переправляет на другую сторону мембраны. Молекула хлорофилла восстанавливает потерю е , отбирая его от молекулы воды. Эта энергия используется для образования молекул – носителей энергии – АТФ.
Ионы водорода Н+ и электроны е , необходимые для восстановления молекул – носителей энергии образуется при расщеплении молекул воды в хлоропластах белком – ферментом под воздействием света – это фотолиз.
Избыточная энергия части “возбужденных” молекул преобразуется в теплоту или испускается в виде света. Ионы гидроксила ОН– отдают свои электроны другим молекулам и превращаются в свободные радикалы ОН. Радикалы ОН взаимодействуют друг с другом, в результате чего образуются вода и молекулярный О2.
Следовательно, источником свободного О2, выделяющегося в атмосферу, служит вода.
Итак, в конечном итоге, в результате потери электронов молекулы воды разлагаются на протоны и атомы кислорода, из которых образуется молекулярный кислород, диффундирующий через мембрану и накапливаются в гране. Таким образом, по одну сторону мембраны собираются положительные заряженные протоны, по другую – отрицательно заряженные электроны.По мере накопления по обеим сторонам мембраны противоположно заряженных частиц нарастает разность потенциалов (протонный потенциал). В мембраны хлоропластов (граны) встроены молекулы фермента, синтезирующего АТФ (АТФ – синтетаза). Внутри АТФ – синтетазы имеется канал, через который могут пройти протоны. Когда величина протонного потенциала достигает критического уровня, сила электрического поля проталкивает протоны через канал в молекуле АТФ – синтетазы. Освобождающаяся при этом энергия тратится на синтез АТФ.
объяснение по рисунку
Образовавшаяся АТФ направляется в те места хлоропласта, где происходит синтез углеводов.
Протоны, оказавшиеся на другой стороне мембраны, встречаются здесь с электронами, доставленные молекулами – переносчиками. Они превращаются в атомы водорода, которые переправляются в те места хлоропласта, где идет синтез углеводов.
Таким образом, энергия солнечного излучения порождает три процесса: образование молекулярного О2, в результате разложения воды, синтез АТФ, образование атомарного водорода. Эти три процесса происходят на свету и являются составляющими световой фазы фотосинтеза.
Темновая фаза
Дальнейшие реакции фотосинтеза связаны с фиксацией атмосферного СО2 и образованием углеводов (например глюкозы) в строме хлоропласта, они протекают как на свету, так и в темноте и называются темновой фазой.
Темновая фаза представляет собой ряд последовательных реакций (цикл Кальвина), в результате которых из оксида углерода (IV) и водорода образуются углеводы
Для темновых реакций в хлоропласт непрерывно поступают исходные вещества и энергия. Углекислый газ поступает в лист из окружающей атмосферы фиксируемый ферментом рибулозодифосфатом, водород образуется в световую фазу фотосинтеза в результате расщепления воды. Источником энергии служит АТФ, которая синтезируется в световую фазу фотосинтеза.
Значение фотосинтеза
Большой вклад по изучению фотосинтеза внес К.А.Тимирязев, он говорил о космической роли зеленых растений: “Это процесс, от которого в конечной инстанции зависят все проявления жизни на нашей планете”.
Фотосинтез – основной поставщик не только органических соединений, но и свободного кислорода на Земле.
Фотосинтез в цифрах:
- ежегодно растительность Земли связывает 1,7 ∙108 т углерода;
- извлечение миллиардов тонн азота, фосфора, серы, кальция, магния, калия и т.д.;
- ежегодный синтез примерно 4 ∙10 7 т органического вещества;
- но процесс медленный и малоэффективный: зеленый лист использует для фотосинтеза всего около 1 % падающего на него солнечного излучения;
- продуктивность фотосинтеза 1 грамм органического вещества на 1 м2 листа в час;
- летом за одни сутки 1 м2 листвы выpaбатывает примерно 15 – 16 г органических веществ;
- создание примерно 2000 млрд т кислорода в год, преобразующегося частично в озон;
- повышает эффективность фотосинтеза: улучшение освещенности, водоснабжение, повышение концентрации СО2 (это и повышает урожайность сельскохозяйственных растений).
Растения, как и многие другие аэробные живые существа дышат – т.е. поглощают кислород для окисления органических веществ с высвобождением энергии и выделением углекислого газа.
Днем наряду с дыханием растительные клетки преобразуют световую энергию в химическую: они синтезируют органические вещества. При этом в качестве побочного продукта выделяется молекулярный кислород. Количество кислорода выделяемого растительными клетками в процессе фотосинтеза в 20 – 30 раз больше, чем кислорода, поглощаемого в одновременно идущем днем и ночью дыхании.
4. Бактериальный фотосинтез
Бактериальный фотосинтез в отличие от растительного идет без выделения кислорода, т.к. донором водорода при восстановлении оксида углерода (IV) является не вода, а сероводород, спирты, органические кислоты.
Фотосинтезирующие пурпурные бактерии часто образуют скопления на дне водоемов в виде пурпурного налета, особенно там, где в илах скапливается сероводород.
5. Хемосинтез
Другая группа автотрофных организмов – хемосинтезирующие бактерии – хемотрофы. Хемосинтез открыт русским микробиологом С.Н.Виноградским в 1889 – 1890 годах.
Хемосинтез – синтез органических соединений из неорганических за счет энергии, получаемой при окислении неорганических веществ.
Для биосинтеза они используют энергию химических реакций неорганических соединений. Такие бактерии способны окислять ионы аммония, нитрита, сульфида, Feжелезо2+, элементарную серу, молекулярный водород и СО. Так, разные группы нитрифицирующих бактерий последовательно окисляют аммиак до нитрита, а затем из нитрита образуется нитрат.
нитрифицирующие бактерии
Деятельность всех этих бактерий – нитрифицирующих, окисляющих железо и серу переводит нерастворимые минералы в легко растворимые, а это – играет важную роль в круговороте веществ в природе, образовании полезных ископаемых, накоплении в почве минеральных веществ, повышении плодородия почв и очистке сточных вод.
6. Выводы
составление схемы, беседа по ходу ее составления об отличии фотосинтеза растений от бактериального фотосинтеза и хемосинтеза, типах питания организмов и путях повышения продуктивности сельскохозяйственных растений, значении растений
7. Домашнее задание: § № 11, проработать вопросы.
Литература
- Учебник Общая биология: Учебник для 10–11-х классов общеобразовательных учреждений / Д.К.Беляев, П.М.Бородин, Н.Н.Воронцов и др.; Под ред. Д.К.Беляева, Г.М.Дымшица. – 5-е изд. – М.: Просвещение, АО “Московские учебники”, 2005.
Комментарии:
Содержание урока позволяет углубить знания учащихся о многообразии растений Алтайского края. Экскурсия развивает интерес к предмету, познавательные способности, навыки общения, коллективного взаимодействия (работа в группах и парах). Больший упор сделан на растения школьного дендрария. Предлагается презентация....
19 04 2026 17:29:43
В последнее время в школьную пpaктику входят более эффективные методы и средства обучения, способствующие активации познавательной деятельности учащихся. К ним можно отнести такой дидактический материал, задания которых составлены таким образом, что могут быть предложены для выполнения отдельному ученику, группе учащихся или всему классу, что позволяет реализовать дифференцированный подход в обучении и с помощью задания выявить подготовку на разных уровнях....
18 04 2026 14:19:52
У учащихся формируется понятие о почках и побеге. Учитель показывает особенности их строения и создает условия для развития у детей самостоятельности при выполнении пpaктических работ. Учит распознавать и называть листья по внешним признакам, а также типы их расположения и жилкования, формировать представление о побеге....
17 04 2026 20:37:57
Программа по биологии разработана на основе программы по биологии Г. М. Дымшиц, О. В. Саблиной, образовательной программы МОУ "СОШ № 5". Цель: соотнести содержание учебного курса биологии в 10−11-х классах с требованиями ФГОС среднего (полного) общего образования....
16 04 2026 0:21:16
Наш проект является примером того, что достаточно простые методики могут позволить точно и объективно исследовать водные объекты в условиях школы.
...
15 04 2026 8:24:27
Палеозойская эра в кембрийский период была представлена организмами, обитающие преимущественно в водной среде. Большое распространение получили крупных размеров многоклеточные бурые и зеленые водоросли....
14 04 2026 9:56:40
Инфузория имеет постоянную форму тела, эктоплазма снаружи уплотнена и образует пелликулу. Тело покрыто ресничками. Их насчитывается около 10-15 тыс....
13 04 2026 10:25:42
Урок-путешествие, целью которого является сформировать представление о витаминах и авитаминозах, нормах рационального питания, развивать творческое мышление и интеллектуальные способности учащихся, а также эстетическое и физическое воспитание учащихся....
12 04 2026 10:43:29
Представлен конспект урока окружающего мира по теме: "Эпоха открытий и потрясений. Невидимый мир" (по система Л.В. Занкова), в 4-м классе. Этот урок-поиск по окружающему миру - находка для тех, кто любит отыскивать ключ к разгадке. Урок поможет узнать, как развивалось человечество, какой ценой добывались знания, позволит заглянуть в невидимый мир микробов. Урок развивающего обучения формирует умение планировать и анализировать свою работу, развивать критическое и логическое мышление, речь, память, воображение. Урок проводится в форме групповой работы юных исследователей....
11 04 2026 12:15:18
Урок «Особенности живого организма» подводит итоги изучения темы в 5-м классе. Игровая форма позволяет использовать данный материал и во внеурочное время....
10 04 2026 8:56:55
Материал выполнен в виде устного журнала, состоящего из нескольких страниц, рассчитан на учащихся 6-7-х классов. Каждая страница содержит данные, связанные с растениями, их значением для окружающей среды и человека. Большой упор сделан на растения данной местности, "Растения под охраной", опасные растения.
...
09 04 2026 18:28:43
В ходе урока учащиеся знакомятся с понятием "движение" как одним из главных свойств живых организмов, с разнообразием способов движения животных. Автор работы продолжает формирование монологической речи....
08 04 2026 10:25:17
Урок, посвященный расам, никогда не оставляет учеников безучастными. Здесь приводятся интересные факты. Использование презентации делает урок ярким и запоминающимся. На этом уроке у учащихся окончательно формируется представление о единстве происхождения рас человека, о равенстве между ними.
...
07 04 2026 17:17:33
![]("/img/contest-medal-icon.png" "\"Лауреат\""){kind=icon}
Информационные технологии на уроках биологии реализуют принцип наглядности. Урок повышает интерес к учебе, активизирует мышление учащихся....
06 04 2026 20:53:47
В настоящее время, когда учащиеся имеют доступ к сети Интернет, владеют широким спектром информации, возрастает потребность у учителя искать новые формы и методы преподавания своего предмета. Для достижения этого используются различные способы, одним из которых является занимательность. Реализовать его помогает использование современных компьютерных технологий.
...
05 04 2026 0:24:11
Урок проводится в 5-м классе, использует групповую работу учащихся, воображаемое путешествие.
...
04 04 2026 3:55:26
Клеточный центр (или центросома) — не мембранная органелла, которая находится в центре клетки, рядом с ядром. Отсюда и пошло название органоида. Присутствует только у низших растений и животных; высшие растения, грибы и некоторые простейшие лишены его....
03 04 2026 0:54:25
Пищеварительная система члeнистоногих состоит из трех отделов: переднего, среднего и заднего, заканчивающегося aнaльным отверстием....
02 04 2026 18:56:23
Метапредметность как способ формирования теоретического мышления обеспечивает формирование целостной картины мира у подростков. Тема "Биосфера" предоставляет широкие возможности для учителя в формировании у девятиклассников естественно-научного мировоззрения путем интеграции содержания учебного материала по биологии, географии, химии, экологии, обществознанию, литературе....
01 04 2026 23:53:23
Урок проводится по теме «Дыхание», по программе под редакцией И.Н. Понамаревой. Урок первичного изучения знаний. Используются методы обучения: репродуктивный, частично-поисковый, проблемный, самостоятельная, индивидуальная работа. Формы и приемы контроля: индивидуальная, групповая. Урок интересен видеофрагментами и фотографиями анатомических органов, фактами и случаями....
31 03 2026 22:28:40
Урок с использованием технологии деятельностного подхода к обучению.
...
30 03 2026 12:16:24
Урок основывается на личностно ориентированом и дифференцированном подходе к учащимся. Цели урока: сформировать знания о строении, свойствах, структуре молекул нуклеиновых кислот, о принципе комплементарности в ДНК; раскрыть роль нуклеиновых кислот в живой природе....
29 03 2026 11:20:14
В живом организме все жизненные процессы взаимосвязаны. Это обеспечивается согласованным действием клеток, тканей, органов и систем органов. Поэтому любой...
28 03 2026 14:11:55
Данная разработка составлена в соответствии с программой Н.И. Сонина для 6-го класса. Она дает представление о выделении как важном процессе жизнедеятельности организма, способах выделения ненужных веществ у беспозвоночных животных....
27 03 2026 14:46:40
Данный урок позволяет продолжить развитие знаний у детей об основных органах цветкового растения, раскрыть значение корня для растения в целом. Разнообразные методы и приёмы на уроке позволяют сделать процесс обучения более творческим. Структура урока рассчитана в основном на самостоятельную работу учащихся, что позволит развивать познавательный интерес ученика к предмету, любознательность, творчество.
...
26 03 2026 19:13:43
Основным предметом изучения биологии являются "молекулы жизни", в том числе нуклеиновые кислоты, белки, которым посвящен это урок. Во многих областях химии, биологии, сельского хозяйства и медицины понятие "нуклеиновые кислоты" является основополагающим. С ними связаны все проявления свойств живого: размножение и развитие организмов, белковый и липидный обмены. На уроке рассматривается элементарный и молекулярный состав живого, функция воды и минеральных солей, строение и структура белков, виды нуклеиновых кислот, их строение и значение. ...
25 03 2026 3:31:15
Урок является обобщающим по теме «Селекция» и сочетает в себе проверку степени усвоения, закрепление, систематизацию знаний и терминологии по пройденной теме, самоконтроль и самооценку. Проверка знаний сопровождается яркой презентацией и подготовка к сдаче ЕГЭ по биологии....
24 03 2026 8:38:25
Открытый урок по теме «Клетка – структурная единица всего живого» разработан для учащихся 9-го класса медицинского профиля с использованием компьютерных технологий и с выполнением тестовых работ на компьютерах. У учащихся формируется целостное представление о клетке как сложнейшей системе, которая является началом всего живого....
23 03 2026 8:29:23
Статья посвящена формированию универсальных учебных действий на уроках биологии – метапредметным, проектным и информационным технологиям обучения....
22 03 2026 23:51:36
Уже в древности философские понятия изменяемости мира привели к представлению об изменяемости живых существ, но в силу недостаточного накопления фактического материала эти понятия чаще всего были результатом умозаключений....
21 03 2026 0:39:50
Цель урока: сформировать у учащихся понятия о химических явлениях....
20 03 2026 22:21:53
Учащиеся 7-го класса на уроке биологии продолжают знакомиться с многообразием животного мира....
19 03 2026 3:42:55
К отряду двукрылых относятся комары, мухи, оводы. Они имеют только переднюю пару крыльев, вторая пара значительно уменьшена, так что от нее сохраняются только булавовидные образования — жужжальца....
18 03 2026 12:21:43
Вводное занятие в курсе "Валеология" для студентов I-го курса педагогического университета раскрывает основные принципы ЗОЖ и составляющих здорового образа жизни, таких, как рациональный суточный режим, сбалансированное питание, физические нагрузки, нравственное и психическое здоровье. Цель семинара заключается в сплочении группы, активизации творческого потенциала учащихся, расширении поля видения вопроса обсуждения....
17 03 2026 1:37:29
Цель урока: расширение знаний учащихся о полезных ископаемых; обобщить знания учащихся о горючем полезном ископаемом торфе; расширить и углубить знания о каменном угле....
16 03 2026 4:45:27
Автор формирует знания о биологической роли витаминов в обмене веществ и их пpaктическом значении для здоровья человека. Учитель знакомит со способами сохранения витаминов в пищевых продуктах....
15 03 2026 3:41:57
Проверка знаний об особенностях строения грибов и умений узнавать изученные грибы. Закрепление знаний об особенностях строения, питания и размножения лишайников (демонстрация фильма, загадки). ...
14 03 2026 15:53:39
Автор статьи представляет технологию развития критического мышления, где развивает у учащихся информационную и коммуникативную компетентность....
13 03 2026 5:42:45
![]("/img/contest-cup-icon.png" "\"Победитель\""){kind=icon}
Комбинированный урок обобщения и систематизации материала о селекции растений и животных. Урок знакомит учащихся с основными направлениями биотехнологии и ее значением в развитии сельского хозяйства. Цель урока: сформировать у учащихся представление об основных методах селекционной работы с микроорганизмами. Научить школьников обосновывать значение метода генной инженерии для процесса выведения новых штаммов микроорганизмов и др....
12 03 2026 12:36:13
В статье представлены разработки уроков на данную тему. ...
11 03 2026 6:47:28
Урок знакомит с традиционными методами селекции - отбором и гибридизацией 0150 и современными методами генной, хромосомной и клеточной инженерии, которые позволяют получать необходимые человеку сорта, породы и штаммы микроорганизмов, устойчивые к болезням и вредителям, с новыми качествами и свойствами. Такие организмы называют геномодифицированными.
...
10 03 2026 15:13:43
Вашему вниманию предлагается статья, в которой рассматривается организация опытнической работы....
09 03 2026 9:50:40
Урок построен на интеграции здоровьесберегающих технологий, содержит межпредметные связи пpaктически со всеми предметами, изучаемыми в 7-м классе, носит пропедевтический хаpaктер, построен с учетом возрастных и личностных особенностей детей....
08 03 2026 17:19:21
Цель урока – развитие глобального мышления учащихся, интереса к изучению права на профильном уровне, показать значимость биологии в разных сферах жизни, в том числе в деле правосудия, формирование правового мировоззрения, уважения к деятельности правоохранительных органов.
...
07 03 2026 21:36:39
Данное занятие проводится с использованием элементов здоровьесберегающей технологии "Педагогическая мастерская" в сопровождении презентации. Эта форма имеет ряд преимуществ: ненавязчивость, максимальная активизизация мыслительной деятельности каждого участника на каждом этапе урока. Индивидуальная работа чередуется с групповой, что снижает психо-эмоциональную перегруженность во время занятия и способствует сохранению благоприятной обстановки на уроке. На урок отводится два учебных часа....
06 03 2026 19:47:45
Цель урока: активизация познавательной деятельности учащихся на уроках биологии. В уроке отражена групповая работа (метод «мозгового штурма») по заданной схеме с заданиями, позволяющими применять учащимися знания, приобретенные ранее, а также обобщить тему «Грибы». В уроке представлен опыт работы по формированию поисковых, информационных умений, развивающих навыки самостоятельной деятельности....
05 03 2026 17:37:25
На уроке биологии по теме "Генетика и человек" обобщются знания о материальных основах наследственности и изменчивости, отpaбатывается терминология, дети учатся работать в группах.
...
04 03 2026 11:36:31
Урок изложения нового материала, который позволяет сформировать у учащихся 10-го класса представление о вирусах как неклеточной форме жизни, их особенностях строения и жизнедеятельности, а также о профилактике и мерах борьбы с вирусами – возбудителями болезней человека. Урок помогает учащимся развивать умения анализировать, обобщать и систематизировать полученные знания. В ходе урока учащиеся осваивают умения самостоятельно изготовлять ватно-марлевые повязки, необходимые при эпидемиях гриппа....
03 03 2026 7:43:22
Представленный урок биологии в 8-м классе с использованием интеpaктивной доски Hitachi StarBoard позволяет изучить процесс свертывания крови, его механизмы. Знакомит учеников с заболеваниями, возникающими при нарушении свертывания крови.
...
02 03 2026 20:56:45
Под высшей нервной деятельностью И.П.Павлов понимал деятельность больших полушарий с близлежащей подкоркой, которые обусловливают рефлексы....
01 03 2026 15:18:25
Еще:
Биология, химия -1 :: Биология, химия -2 :: Биология, химия -3 :: Биология, химия -4 :: Биология, химия -5 :: Биология, химия -6 :: Биология, химия -7 :: Биология, химия -8 :: Биология, химия -9 :: Биология, химия -10 :: Биология, химия -11 :: Биология, химия -12 :: Биология, химия -13 :: Биология, химия -14 :: Биология, химия -15 :: Биология, химия -16 :: Биология, химия -17 ::
