Обмен веществ в клетке (метаболизм). 10-й класс
Урок: Автотрофный тип обмена веществ. Фотосинтез.
Цели урока: сформировать знания о реакциях пластического и энергетического обменов и их взаимосвязи; вспомнить особенности строения хлоропластов; развивать логическое мышление, память, устную и письменную речь.
Задачи:
Дать характеристику реакциям световой фазы фотосинтеза, протекающих в тилакоидах гран, во время которых происходит использование энергии солнечного света, фотолиз воды с образованием О2,АТФ, НАДФ Н2. Дать характеристику реакциям цикла Кальвина, протекающим в строме хлоропластов. Показать значение фотосинтеза как процесса, обеспечивающего синтез органических веществ, поглощение СО2 и выделения О2 в атмосферу.
Оборудование: таблицы по общей биологии.
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Актуализация знаний учащихся.
1. Фронтальный опрос.
- Что происходит на подготовительном этапе энергетического обмена с белками, углеводами, нуклеиновыми кислотами?
- Где происходят реакции поготовительного этапа?
- Что происходит с энергией, которая выделяется в реакциях подготовительного этапа?
- Что образуется в результате бескислородного окисления в клетках у животных при недостатке О2?
- Что образуется в результате бескислородного окисления в клетках у растений при недостатке О2?
- Где протекает цикл Кребса?
- Напишите суммарное уравнение реакции энергетического обмена.
С6Н12О6 + 6О2 =6СО2 +6Н2О +38АТФ +Q
- Что такое метаболизм (Совокупность реакций обмена веществ протекающих в организме, называется метаболизмом), состоящим из взаимосвязанных реакции ассимиляции и диссимиляции.
Ассимиляция – совокупность реакций биосинтеза
Диссимиляция – совокупность реакция распада и окисления, идущих с выделением энергии.
- Какие организмы называются авто- и гетеротрофами?
- Что является источником энергии для авто- и гетеротрофов?
- Что такое фотосинтез?
6СО2 + 6Н2О + Qсвета = С6Н12О6 + 6О2
- Что является главным органом фотосинтеза?
III. Изучение нового материала.
1. Лекция с элементами беседы, работа с таблицей (Рисунок 1).
Процесс фотосинтеза состоит из двух последовательных фаз. Световая фаза фотосинтеза происходит только на свету в мембране гран при участии хлорофилла, белков-переносчиков и АТФ-синтетазы (рис.4.5).Под действием кванта света хлорофилл теряет Электрон, переходя в возбужденное состояние:
Эти электроны передаются переносчиками на наружную, т.е. обращенную к матриксу, поверхность мембраны тилакоидов, где накапливаются. Одновременно внутри полостей тилакоидов происходит фотолиз, т.е разложение воды под действием энергии света:
Ионы гидроксила отдают свои электроны, превращаясь в реакционноспособные радикалы О:
Образующиеся электроны передаются переносчиками к молекулам хлорофилла и восстанавливают их, а радикалы ОН объединяются, образуя воду и свободный кислород:
4ОН 2Н2О + О2
Протоны водорода, образовавшиеся при фотолизе воды, не могут проникнуть через мембраны граны и накапливаются внутри нее, создавая и пополняя Н+-резервуар.
В результате внутренняя поверхность мембраны граны заряжается положительно (за счет Н),а наружная - отрицательно (за счет е).По мере накопления по обе стороны мембраны противоположно заряженных частиц нарастает разность потенциалов сила электрического поля начинает проталкивать протоны через канал АТФ – синтетазы. На выходе из протонного канала создается высокий уровень энергии, которая используется фосфорилирования имеющихся в матриксе пластид молекул АДФ:
АТФ + Ф ---АТФ
Ионы водорода, оказавшись на наружной поверхности мембраны тилакоида, встречаются там с электронами, образуя атомарный водород, который идет на
Восстановление специфического переносчика НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфата)
Таким образом, во время световой фазы фотосинтеза происходят три процесса: образование кислорода вследствие разложения воды, синтез АТФ и образование атомов водорода в форме НАДФ* Н.Кислород диффундирует в атмосферу, а АТФ и НАДФ* Н транспортируются в матрикс пластид и участвуют в процессах темновой фазы.
Темновая фаза фотосинтеза протекает в матрикс хлоропласта как на свету, так и в темноте и представляет собой ряд последовательных преобразований СО2 поступающего из воздуха. Осуществляются реакции темновой фазы за счет энергии АТФ и НАДФ* Н2 и использования имеющихся в пластидах пятиуглеродных сахаров, один из которых рибулозодифосфат является акцептором СО2. Ферменты связывают пятиуглеродный сахар с углекислым газом воздуха. При этом образуются соединения, которые последовательно восстанавливаются до шестиуглеродной молекулы глюкозы.
Суммарная реакция фотосинтеза
В процессе фотосинтеза кроме моносахаридов (глюкоза и др.), которые превращаются в крахмал и запасаются растением, синтезируются мономеры других органических соединений аминокислоты, глицерин и жирные к-ты. Таким образом, благодаря фотосинтезу растительные, а точнее-хлорофиллсодержащие, клетки обеспечивают себя и все живое на Земле необходимыми органическими веществами и кислородом
IV. Закрепление.
1. Работа с тестами закрепления.
1. Что такое фотосинтез?
2. Что происходит в световой фазе фотосинтеза?
- Образование АТФ
- Образование НАД Н2
- Выделение О2
- Выделение углеводов
3. Что происходит в темновую фазу фотосинтеза?
- Образование АТФ
- Образование НАДФ Н2
- Выделение О2
- Образование углеводов
4. При фотосинтезе происходит выделение О2,откуда?
- Из СО2
- Из Н2О
- Из С2О и Н2О
- Из С6Н12О6
2. Задание на дом – лекция.
13.06.2012