Урок - лекция

«Природа поставила себе задачей уловить на лету притекающий на Землю свет, превратить эту подвижнейшую из сил природы в твердую форму и собрать ее в запас. Для этого она покрыла земную кору организмами, которые в течение своей жизни поглощают солнечный свет и превращают потребляемую таким образом силу в непрерывно нарастающий запас химической разности. Эти организмы - растения» Роберт Майер Роберт Майер

Основополагающий вопрос Какова роль растений в биосфере? Какова роль растений в биосфере?

Проблемные вопросы Как энергия кванта света преобразуется в энергию того первичного вещества, которое потом дает энергию для синтеза органических веществ? Как энергия кванта света преобразуется в энергию того первичного вещества, которое потом дает энергию для синтеза органических веществ? Почему растения ночью «отдыхают», несмотря на то, что недостатка в электромагнитных излучени- ях, попадающих на листья, нет: земля сама излу- чает инфракрасные лучи, да и растение в процессе своей жизнедеятельности также их излучает? Почему растения ночью «отдыхают», несмотря на то, что недостатка в электромагнитных излучени- ях, попадающих на листья, нет: земля сама излу- чает инфракрасные лучи, да и растение в процессе своей жизнедеятельности также их излучает?

Опорные точки урока История изучения процесса фотосинтеза История изучения процесса фотосинтеза История изучения процесса фотосинтеза История изучения процесса фотосинтеза Фотосистемы Фотосистемы Фотосистемы Особенности строения листьев Особенности строения листьев Особенности строения листьев Особенности строения листьев Строение хлоропластов Строение хлоропластов Строение хлоропластов Строение хлоропластов Фазы фотосинтеза Фазы фотосинтеза - световая фаза - световая фазасветовая фазасветовая фаза - темновая фаза - темновая фаза Общая схема фотосинтеза Общая схема фотосинтеза Общая схема фотосинтеза Общая схема фотосинтеза Влияние на скорость фотосинтеза различных факторов Влияние на скорость фотосинтеза различных факторов Влияние на скорость фотосинтеза различных факторов Влияние на скорость фотосинтеза различных факторов Значение фотосинтеза Значение фотосинтеза Значение фотосинтеза Значение фотосинтеза

Основные понятия урока Фотосинтез Фотосинтез фотосистема фотосистема Хлоропласты Хлоропласты Тилакоиды Тилакоиды Граны Граны Строма Строма Ламеллы Ламеллы Световая фаза Световая фаза Темновая фаза Темновая фаза Фосфорилирование Фосфорилирование Цикл Кальвина Цикл Кальвина

История изучения процесса фотосинтеза Ян ван Гельмонт. XVII век. Эксперимент по выращиванию ивы в кадке. Вывод: растение образует все вещества из воды. Ян ван Гельмонт. XVII век. Эксперимент по выращиванию ивы в кадке. Вывод: растение образует все вещества из воды. Мерчелло Мальпиги год. Растение перестает развиваться, если у проростков тыквы оборвать первые зародышевые листочки. Вывод: под действием солнечных лучей в листьях растений происходят какие-то преобразования и испаряется вода. Мерчелло Мальпиги год. Растение перестает развиваться, если у проростков тыквы оборвать первые зародышевые листочки. Вывод: под действием солнечных лучей в листьях растений происходят какие-то преобразования и испаряется вода.

История изучения процесса фотосинтеза Середина XVIII века. Шарль Бонне решал проблему: откуда берется воздух, покрывающий листья растений, погруженных воду и выставленных на солнце. Вывод: растение не играет существенной роли в процессе выделения воздуха, он собирается из воды на поверхности листа. (?) Середина XVIII века. Шарль Бонне решал проблему: откуда берется воздух, покрывающий листья растений, погруженных воду и выставленных на солнце. Вывод: растение не играет существенной роли в процессе выделения воздуха, он собирается из воды на поверхности листа. (?) Джозеф Пристли год. Знаменитый опыт со свечой и мятой. Вывод: растение улучшает воздух и делает его пригодным для дыхания и горения. Первое предположение о роли света в жизнедеятельности растений. Джозеф Пристли год. Знаменитый опыт со свечой и мятой. Вывод: растение улучшает воздух и делает его пригодным для дыхания и горения. Первое предположение о роли света в жизнедеятельности растений.

История изучения процесса фотосинтеза Жан Сенебье год. Установил, что листья разлагают углекислый газ под действием сол- нечного света. Вторая половина XIX века. Получена спирто- вая вытяжка зеленого цвета с сильной крова- во-красной флюоресценцией. Это вещество названо хлорофиллом. Роберт Майер. Вывод: количество отлагающе- гося в растениях углерода должно зависеть от количества падающего на растение света.

История изучения процесса фотосинтеза Климент Аркадьевич Тимирязев. Исследовал влияние различных участков солнечного света процесс фотосинтеза. Вывод: процесс фотосинтеза идет интенсивно в красных лучах; интенсивность фотосинтеза соответствует поглощению света хлорофиллом; усваивая углерод, растение усваивает и солнечный свет, переводя его энергию в энергию органических веществ. Лондонское королевское общество.1903 год. Лекция «Космическая роль растений»

Фотосистемы Фотосистема – I. Фотосинтезирующие бактерии. Фотосистема – I. Фотосинтезирующие бактерии. СО 2 + 2Н 2 S + световая энергия (СН 2 О)+Н 2 О+2S Фотосистема – II. От сине-зеленых водорослей до настоящих растений. Фотосистема – II. От сине-зеленых водорослей до настоящих растений. СО 2 +2Н 2 О +световая энергия (СН 2 О) +Н 2 О+О 2

Особенности строения листьев Плоские, широкие, большая поверхность Плоские, широкие, большая поверхность Эпидермис – бесцвет- ный защитный слой с устьицами Эпидермис – бесцвет- ный защитный слой с устьицами Тонкостенные клетки ассимиляционной тка- ни Тонкостенные клетки ассимиляционной тка- ни Сосудисто-волокнистые пучки Сосудисто-волокнистые пучки

Строение хлоропластов Двумембранные органоиды Двумембранные органоиды Внутренняя часть строма Внутренняя часть строма Тилакоиды – мембраные компоненты, образу- ющие граны Тилакоиды – мембраные компоненты, образу- ющие граны Ламеллы (одиночные тилакоиды) соединяют граны Ламеллы (одиночные тилакоиды) соединяют граны У высших растений эллиптической формы У высших растений эллиптической формы В зависимости от освещенности меняют свое положение В зависимости от освещенности меняют свое положение

Виды хлорофилла Наиболее распространены хлорофиллы а, b Хлорофилл а – желто- зеленая окраска, поглощает свет наиболее интенсивно в красном и ультрафиолетовом спектрах. Имеется у всех растений. Хлорофилл b – сине-зеленого цвета поглощает энергию в фиолетовом спектре, значительно меньше в красном. Встречается у высших растений и зеленых водорослей. Хлорофилл с – зеленой окраски есть у бурых и некоторых одноклеточных водорослей.

Фазы фотосинтеза - световая фаза(1с.)

Фазы фотосинтеза - световая фаза(2с.) 1 фотоны света раздражают молекулу хлорофилла Молекула хлорофилла в тилакойдах гран е 2 эл. переходя с орбиты на орбиту отдают энер- гию для фотолиза и синтеза АТФ 3Ф О Т О Л И З H2OH2O Клетка ион ОН-отдаёт е- ион Н+ пора 5образ. атомы Н синтетаза встроена в граны хлоропласта АТФ- 5 при взаи- модействии ОН-радика- лов образу- ются молеку- лы О 2 и Н 2 О диффузия 4 синтез АТФ происходит благодаря возникновению разности водородных потенциалов

Фазы фотосинтез - световая фаза (3с.) (перенос электронов в процессе фосфорилирования)

Протекающие реакции Разложение воды под действием энергии света Разложение воды под действием энергии света Образование водорода и выделение свободного кислорода Образование водорода и выделение свободного кислорода Накопление энергии в результате синтеза АТФ Накопление энергии в результате синтеза АТФ Связывание водорода с переносчи- ком Связывание водорода с переносчи- ком

Фазы фотосинтеза - темновая фаза Молекула хлорофилла НАДФ х Н из световой стадии СО 2 из атмосферы поры АТФ из световой стадии Образуется С 6 Н 12 О 6

Фазы фотосинтеза - темновая фаза Фазы фотосинтеза - темновая фаза

Фиксация углерода

Протекающие реакции Фиксация углекислого газа Фиксация углекислого газа Восстановление углекислого газа водородом Восстановление углекислого газа водородом Синтез глюкозы за счет энер- гии АТФ Синтез глюкозы за счет энер- гии АТФ

Общая схема фотосинтеза

Влияние на скорость фотосинтеза различных факторов Длина световой волны Длина световой волны Степень освещенности Степень освещенности Концентрация углекислого газа Концентрация углекислого газа Температура Температура Вода Вода

Значение фотосинтеза « … связь между солнцем и зеленым листом приводит нас к самому широкому, самому обобщающему представлению о растении. В нем раскрывается перед нами космическая роль растений. …микроскопическое зеленое зерно хлорофилла является фокусом в мировом пространстве, в который с одного конца притекает энергия солнца. А с другого берут начало все проявления жизни на Земле. Похищенный им луч солнца горит и в мерцающей лучине и в ослепительной искре электричества. Луч солнца приводит в движение и чудовищный маховик паровой машины, и кисть художника, и перо поэта». К.А. Тимирязев

«.. «.. Значение фотосинтеза Используется 1% падающей энергии, продуктиность около 1 г на 1 кв. м. Используется 1% падающей энергии, продуктивность около 1 г на 1 кв. м. Выделяется кислорода при фотосинтезе в раз больше, чем поглощается при дыхании. Выделяется кислорода при фотосинтезе в раз больше, чем поглощается при дыхании. Без фотосинтеза запас кислорода был бы израсходован в течение Без фотосинтеза запас кислорода был бы израсходован в течение лет лет.

Контрольные вопросы. Что такое фотосинтез? Где находится хлорофилл? Что такое фотолиз и под действием какого процесса он происходит? Что образуется в результате фотолиза? Как образуется АТФ? Какие вещества образуются в световой стадии фотосинтеза? Какие вещества образуются в темновой стадии фотосинтеза? Под действием каких соединений образуются эти вещества? Под действием каких веществ образуются вода и кислород? Какова роль фотонов света? Каково значение разности водородных потенциалов возникших на разных сторонах мембран тилакойдов? Каково значение фермента НАДФ?