МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НОВГОРОД - СІВЕРСЬКЕ МЕДИЧНЕ УЧИЛИЩЕ

МЕТОДИЧНА РОЗРОБКАінтегроване заняття з біології

ТЕМА:

2015

Автори: викладач біології, спеціаліст вищої категорії Новгород-Сіверського

медичного училища Коленченко Олена Анатоліївна

Рецензент: заступник директора з навчальної роботи Недашківська Я.В.

Розглянуто і затверджено на засіданні методичної ради.

Протокол № 4 від 20 січня 2016р.

2

Рецензіяна методичну розробку лекційного заняття з біології на тему:

„Пластиди та фотосинтез”

Методична розробка складена викладачем Новгород-Сіверського

медичного училища Коленченко Оленою Анатоліївною на основі навчальної

програми з «Біології» для вищих навчальних закладів І-ІІ рівня акредитації,

затверджених Міністерством освіти і науки, молоді та спорту України у 2010

році.

Тема розробки є актуальною, тому що значення фотосинтезу у природі

важко переоцінити. Це єдиний процес на 3емлі, що відбувається в

грандіозних масштабах і пов’язаний з перетворенням енергії сонячного

світла в енергію хімічних зв’язків. Продукти, що утворилися в процесі

фотосинтезу – основне джерело енергії для людства. Щорічно завдяки

фотосинтезу на Землі синтезується близько 150 млрд. тонн органічної

речовини і виділяється понад 200 млрд. тонн вільного кисню, який не тільки

забезпечує дихання організмів, але й захищає все живе на Землі від згубного

впливу короткохвильових ультрафіолетових космічних променів (озоновий

екран атмосфери). Оскільки зелені рослини є безпосередньою чи

опосередкованою базою харчування для гетеротрофних організмів,

фотосинтез задовольняє потребу у їжі всього живого на планеті.

Метою розробки є розкриття сутності процесу фотосинтезу,

ознайомлення студентів з історією дослідження цього процесу, вивчення

механізмів світлової та темнової фаз фотосинтезу, поглиблення знань про

структурно-функціональні особливості хлоропластів, значення фотосинтезу

для розв’язання глобальних проблем людства.

Формою було обрано інтегроване заняття, що дало можливість

поєднати окремі елементи навчання та виховання в єдину цілісну систему.

За структурою методична розробка складена відповідно до

методичних рекомендацій проведення відкритих занять Новгород-

3

Сіверського медичного училища, передбачає усі його етапи: підготовчий,

основний, заключний. Позитивним у даній методичній розробці є творчий

підхід до підготовки матеріалу заняття, використання різноманітних джерел

інформації, застосування інтерактивних методів проведення заняття,

технічних засобів навчання, залучення студентів до самостійної та групової

пошукової роботи.

Виявленню творчого потенціалу студентів сприяли вдало застосовані методи і

форми роботи: пояснення нового матеріалу з застосуванням презентації,

ілюстративні та інтерактивні методи, дослідницький метод, методичний

прийом «Сніжна грудка», повідомлення студентів, робота в малих групах,

випереджальне завдання, евристична бесіда.

Викладений у методичній розробці матеріал дає можливість студентам

глибоко засвоїти та зрозуміти сутність процесу фотосинтезу, механізми

світлової та темнової фаз, космічну роль зелених рослин.

Матеріал методичної розробки інтегрованого заняття з біології

заслуговує на поширення та використання її творчого потенціалу

викладачами біології під час підготовки і проведення занять з даної теми.

Рецензент:

заступник директора

з навчальної роботи _________________ Я В.Недашківська

4

Анотаціяна методичну розробку заняття з біології на тему:

„Пластиди та фотосинтез ”

Матеріал методичної розробки відображає зміст відкритого заняття з

біології . Методична розробка складена викладачем Новгород-Сіверського

медичного училища Коленченко Оленою Анатоліївною на основі навчальної

програми з «Біології» для вищих навчальних закладів І-ІІ рівня акредитації,

затверджених Міністерством освіти і науки, молоді та спорту України у 2010

році.

Тема розробки є актуальною, сучасною, тому що на сьогодні

спостерігається значне забруднення атмосферного повітря, збільшення

озонового екрану, а це сприяє погіршенню стану здоров’я населення.

Завдяки процесам фотосинтезу можна вирішити глобальні проблеми

людства, а саме енергетичну, екологічну, проблему харчових ресурсів.

В методичній розробці дана загальна характеристика теми, розкрита

мета її вивчення, описано послідовність та порядок проведення.

Головна мета розробки – поглибити і розширити знання з теми та

продемонструвати можливість практичного використання одержаних знань

для збереження природи та здоров’я людини.

З метою формування мотивації студентів на продуктивну діяльність

зазначено професійну спрямованість, адже в даний час спостерігається

значне збільшення захворювань з боку дихальної системи, а також

онкологічних захворювань в зв’язку з погіршенням екологічного стану

атмосфери.

Методична розробка рекомендована для використання в практичній

діяльності, як для викладачів загальноосвітніх закладів так і для вищих

навчальних закладів І-ІІ рівнів акредитації.

5

ВИТЯГ З ПРОТОКОЛУ №4

засідання методичної ради Новгород-Сіверського медичного училища

20.01.2016 м. Новгород-Сіверський

ПОРЯДОК ДЕННИЙ:1. Про розгляд методичних матеріалів викладачів навчального закладу.

СЛУХАЛИ:Коленченко О.А. – методист Новгород-Сіверського медичного училища.Інформація про розгляд методичних матеріалів викладачів навчального закладу.Коленченко О.А. розповіла про активні форми та методи навчання, які використовують викладачі навчального закладу при викладанні нового матеріалу, для активізації пізнавальної діяльності студентів, для контролю знань, умінь, навичок та для індивідуальної роботи зі студентами. Методист надав методичні розробки занять, сценаріїв, методичних посібників, рекомендацій, вказівок, які відповідають програмам з дисциплін, сприяють засвоєнню знань студентами, розвитку їх розумової та пізнавальної активності, є актуальними та пройшли апробацію у навчальному закладі.

УХВАЛИЛИ:1. Схвалити методичну розробку лекційного заняття з теми « Пластиди та фотосинтез» для студентів денної форми навчання спеціальності 5.12010102 «Сестринська справа» та 5.12010101 «Лікувальна справа» освітньо – кваліфікаційного рівня «молодший спеціаліст» / Укладач викладач біології, спеціаліст вищої категорії, методист Новгород-Сіверського медичного училища Коленченко Олена Анатоліївна. Рецензент: Недашківська Я.В. – заступник директора з навчальної роботи.2.Відправити методичну розробку для участі в обласному конкурсі «Педагогічна знахідка» у номінації «Біологія».

Оригінал підписали:

Голова: Я.В. Недашківська Секретар: О.А. Коленченко Секретар А. О. Тарапон

6

- , Хлорофіл цеПрометей

який викрав вогонь з небес

і подарував його людям

. КТімірязєв

Методична розробка лекційного заняття з біології

Тема: Пластиди та фотосинтез

Актуальність теми.

МЕТА:

Навчальна:

- розширити і поглибити уявлення про повітряне живлення рослин.

- розкрити природу процесу фотосинтезу.

- ретельно вивчити процеси світлової та темнової фаз фотосинтезу.

- розкрити значення фотосинтезу в природі та житті людини.

Розвиваюча:

створювати умови для розвитку логічного мислення студентів,

розвивати вміння аналізувати, порівнювати, робити висновки;.

продовжити роботу з формування наукового світогляду на основі

інтегрованого підходу до вивчення теми;

розвивати пізнавальний інтерес при демонстрації різних способів

пізнання світу, різних прийомів подачі навчального матеріалу;

розвивати самоосвітню компетентність;

розвивати вміння проводити дослідницьку роботу наукового характеру;

7

продовжувати розвивати навики представляти результати своїх

досліджень по темі, публічно виступати, використовуючи комп’ютерні

технології (комп’ютерні презентації).

Виховна:

сприяти вихованню формуванню пізнавального підходу до вивчення

теми та предмету «Біологія» в цілому;

виховувати почуття глибокої поваги до самовідданої праці вчених;

виховувати екологічне ставлення до природи;

продемонструвати можливість практичного використання одержаних

знань для збереження природи та здоров’я людини. Оснащення:

Види оснащення Найменування Кількість

1. Засоби унаочнення

Інформаційний лист 25 шт.

Методична розробка на тему: Пластиди та фотосинтез.

1 шт.

2. Засоби навчання

Підручники:1.Біологія, 10 кл.: Підручник для серед.загальноосвіт. закладів/М.Є.Кучеренко, Ю.Г.Вервес, П.Г.Балан, В.М.Войціцький. 2-ге вид. доопр. – К,: ґенеза, 2004.-160с.:іл. 2. Біологія: Підруч. для 10 класу загальноосв. навч. закладів/О.В. Тагліна. - Х.: Вид-во «Ранок», 2010. – 256с:іл.

25 шт.

3. Технічні засоби навчання

1. Мультимедійна система; 1 шт.

4.Навчальні відеофільми та презентації

1. Відеофільм«Механізм фотосинтезу».

2. Відеофільм «Фотосинтез і їжа».3. Відеофільм«Фотосинтез.

Лабораторні дослідження».4. Відеофільм «Фотосинтез.

Хлорофіл».

1 шт.

1 шт.

1 шт.

1 шт.

8

5. Відеофільм «Фотосинтез і космос».6. Презентація «Пластиди та

фотосинтез».

1 шт.

1 шт.

Форма заняття: інтегроване лекційне заняття

Тип заняття: комбіноване

Методи і прийоми роботи на занятті: проблемні, ілюстративні,

інтерактивні методи, дослідницький метод, методичний прийом «Сніжна

грудка», повідомлення студентів, робота в малих групах, випереджальне

завдання, евристична бесіда.Міжпредметна інтеграція:

Дисципліни Тема дисципліни Дисципліни, розділ теми, з якими пов’язано викладання

предмета Біологія Пластиди та

фотосинтезХімія. Інтенсивність та спрямованість хімічних реакцій. Явища каталізу, ферментативні процеси.Ботаніка. Будова квіткових рослин.Фізика. Відбиття, поглинання і пропускання світла, його трансформація і відповідність закону збереження маси та енергії.Екологія. Глобальна екологічна роль процесу забезпечення атмосфери киснем і концентрування сонячної енергії у вигляді органічних речовин.Медична біологія. Цитоплазматична спадковість, генетична детермінація складових.

Кількість годин: 2 години

Курс: І Аф Лікувальна справа

9

Очікувані результати:

Після заняття студенти:

Знатимуть:

- що таке фотосинтез;

- види пластидів, їх будову;

- процеси світлової та темнової фаз;

- значення фотосинтезу для людини та біосфери в цілому

Вмітимуть:

- визначати біологічне значення фотосинтезу ;

- розпізнавати процеси світлової та темнової фази фотосинтезу;

- працювати з інформаційним текстом, аналізувати матеріал,

систематизувати і узагальнювати його;

СТРУКТУРА ЗАНЯТТЯ:

І. Підготовчий етап.

1.1. Організація заняття.

Перевірка присутніх і заповнення журналу. Перевірка готовності до заняття

студентів, аудиторії й обладнання.

1.2. Мотивація навчальної діяльності.

Слово викладача біології. Колись К.А. Тімірязєв сказав: « 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

хлорофиллово 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 зту минуту

он играет в нашем мозгу».

- Про який процес іде мова? ( Так, дійсно, про фотосинтез)

10

Кажуть, що вивчення фотосинтезу зможе допомогти вченим вирішити

глобальні проблеми людства.

- Як ви гадаєте, які це проблеми? (Енергетичну, екологічну,

проблему харчових ресурсів)

- Такий звичайний процес і глобальні проблеми? Чи не

перебільшуємо ми значення фотосинтезу?

Щоб відповісти на це запитання, треба цей процес добре вивчити. Тож

почнемо...

(Демонстрація відеофільму «Механізм фотосинтезу»)

1.3. Оголошення теми, мети та епіграфа заняття.

(На мультимедійному екрані проекція теми, мети та епіграфа

заняття, які студенти записують у зошити)

Епіграфом до заняття нехай стануть слова видатного вченого

К.А.Тімірязєва «Хлорофіл - це Прометей, який викрав вогонь з небес і

подарував його людям»

1.4. Актуалізація опорних знань. Евристична бесіда.

Слово викладача біології: Давайте пригадаємо, що ми вже знаємо про

процес фотосинтезу?

1. Які органи мають рослини?

Орієнтовна відповідь студента:

Ліст, корінь, плід, квітка, стебло.

2. Які умови необхідні для фотосинтезу?

Орієнтовна відповідь студента:

- світло, вуглекислий газ, вода.

3. Що таке пластиди?

Орієнтовна відповідь студента:

- це органели рослинної клітини.

4. Які є види пластид?

- хлоропласти

- лейкопласти

11

- хромопласти

5. Що таке хлорофіл?

Орієнтовна відповідь студента:

Хлорофіл — зелений пігмент, присутній в клітинах рослин, деяких

водоростей і ціанобактерій, що надає їм відповідного кольору.

ІІ. ОСНОВНИЙ ЕТАП.

2.1. Вивчення нового матеріалу.

2.2. План вивчення нового матеріалу :

1. Історія дослідження фотосинтезу.

2. Типи пластид та будова хлоропластів.

3. Світлова фаза фотосинтезу.

4. Темнова фаза фотосинтезу.

5. Біологічне значення процесу.

Слово викладача біології: Ви були об’єднані у групи і кожна група

готувала завдання до сьогоднішнього заняття.

1 група студентів «Історики» (вивчали історію відкриття процесу

фотосинтезу).

2 група студентів „Дослідники” (досліджували властивості рослин).

3 група студентів „Науковці” ( вивчали процеси, які відбуваються під

час фотосинтезу).

Повідомлення групи «Історики»

Студент І : У 1630 р. вивчення фотосинтезу було започатковано

голандським вченим Яном ван Гельмонтом.

Протягом тисячоліть люди вважали, що

живиться рослина виключно завдяки корінню,

поглинаючи за його допомогою необхідні речовини з

ґрунту. Перевірити цю думку взявся на початку XIX

ст. голандський дослідник

12

Ян ван Гельмонт. Він зважив землю в горщику і посадив туди гілочку

верби. П'ять років поливав деревце. Дерево важило 58,8 кг, а вага землі

змінилася всього на 600 г. Висновок ученого був такий – рослини отримують

поживні речовини не з ґрунту, а з води. На 200 років у науці утвердилася

теорія водного живлення рослин. Листя, відповідно до цієї теорії, лише

допомагає рослині випаровувати надмірну вологу.

До самого несподіваного, але правильного припущення щодо

повітряного живлення рослин вчені дійшли лише на початку XIX ст.

Важливу роль у цьому процесі зіграло відкриття англійського хіміка

Джозефа Прістлі. У 1771 р. він поставив дослід, внаслідок якого вчений

дійшов висновку: рослини очищають повітря і роблять його придатним для

дихання. У 1779 р. голандець Ян Інгенхауз зібрав газ, який виділяла водна

рослина елодея на світлі – це був кисень.

У 1782 р. Жан Сенеб’є показав, що рослини, виділяючи кисень,

одночасно поглинають двоокис карбону. Це змусило його припустити, що в

речовину рослини перетворюється карбон, який входить до складу СО2. У 

1796 р. вчений склав загальне рівняння фотосинтезу:

СО2 + Н2О = рослинні тканини + О2

Студент ІІ : 1817 р. – фармацевти

Пельтьє і Каванту вперше виділили із

листків хлорофіл.

1883 р. – німецький вчений Т.

Енгельман навів побічні докази можливої

ролі хлорофілу в процесі фотосинтезу.

1940 р. – Ганс Фішер встановив

структуру хлорофілу (а і b).

Вагомий внесок у вивчення ролі світла і хлорофілу в процесі

фотосинтезу зроби в видатний російський вчений К. А. Тімірязєв. Він

висловив цікаве припущення (згодом воно було підтверджено

експериментально) про спільність хімічної природи червоного пігменту крові

13

(геміну) і хлорофілу. І ось уже майже два століття вчені багатьох країн

наполегливо досліджують цю загадкову речовину.

Слово викладача біології: Климент Аркадійович Тімірязєв (1843-

1920) був видатним вченим і пропагандистом науки. Його книги «Чарльз

Дарвін і його вчення», «Життя рослини», «Сонце,

життя і хлорофіл», «Землеробство і фізіологія

рослин», можуть служити неперевершеними

еталонами наукової популяризації, зразками того, як

треба писати для народу. Сам вчений так говорив про

цей бік своєї творчості: "З перших кроків своєї розумової діяльності я

поставив собі два паралельні завдання: працювати для науки і писати для

народу, тобто популярно (від populus - народ). Його соратники називали

«сонячною людиною», тому що все своє життя він присвятив вивченню

механізму фотосинтеза. А самі рослини він називав « зеленими

консервами». Тімірязєв дуже багато працював і з гордістю згадував: «З

п'ятнадцятирічного віку моя ліва рука не витратила жодної копійки, якої не

заробила б права.» У 1877 р. К.А. Тімірязєв очолив кафедру анатомії і

фізіології рослин Московського університету. Студенти академії та

університету з великою повагою і любов'ю ставилися до свого молодого

професора, спілкування з яким завжди дарувало їм радість.

К.А. Тімірязєв вважав викладання дуже важливою справою. До лекцій

він готувався заздалегідь, продумуючи план, зміст, логіку доказів. Ретельно

репетирував досліди, підтверджуючи теоретичні положення викладання.

Регулярно переглядав всілякі журнали, щоб бути в курсі останніх подій в

науці та суспільстві. Після лекцій або практичних занять у Тімірязєва

студенти розходилися повні віри в науку і в самих себе, любові до рідної

країни, сповнені впевненості в торжество істини і справедливості .

А зараз я хочу надати слово групі дослідників, які проводили

дослідження у науковій лабораторії фізіології рослин.

Повідомлення групи «Дослідники»

14

Студент І: Довести, що рослина здатна виділяти кисень у процесі

фотосинтезу, можна за допомогою такого досліду. Дві рослини щільно

накриємо скляним ковпаком. Одну з них поставимо на кілька діб у темне

місце, а іншу - залишимо на світлі. Через кілька діб поставимо під скляні

ковпаки, якими накриті рослини, запалені свічки. Ви зможете переконатися,

що свічка горітиме довше під ковпаком, яким була накрита освітлена

рослина. Це пояснюється тим, що на світлі здійснюється фотосинтез і під

ковпаком накопичується кисень. Водночас у рослині, яка залишалася у

темряві, фотосинтез не відбувався і необхідний для горіння кисень не

виділявся.

Студент ІІ: Довести, що під час фотосинтезу утворюються

органічні речовини можна за допомогою такого досліду . Витримайте певний

час кімнатну рослину (бальзамін, герань, гортензію чи іншу) у темряві, щоб

вичерпалися запаси крохмалю в їхніх листках. Потім накрийте один листок з

обох боків смужкою непроникного для світла паперу або фольги . Поставте

рослину на яскраве світло і витримайте її там упродовж кількох годин.

Зріжте два листки - один затінений, а інший звичайний -і опустіть їх на 2-3 хв

в окріп, а потім - у гарячий спирт . Після цього промийте листки водою та

обробіть слабким розчином йоду . Ви по-бачите, що один з листків

забарвиться нерівномірно, адже затінена частина листка буде безбарвною.

15

Таке забарвлення пояснюється тим, що внаслідок фотосинтезу в освітленій

частині листка утворився вуглевод крохмаль. Під впливом йоду крохмаль

синіє.

Слово викладача біології: Розрізняють три основні типи пластид:

зелені – хлоропласти; червоні, жовтогарячі й жовті – хромопласти; безбарвні

– лейкопласти. Усі різновиди пластид утворюються із дрібних безбарвних

пластид ( пропластид) – округлих мембранних тілець діаметром приблизно 1

мкм, які мають слабкорозвинену систему тилакоїдів. Хромопласти містяться

в цитоплазмі клітин різних частин рослини: у квітках, плодах, стеблах,

листках. Вони впливають на забарвлення віночків квіток, плодів, осіннього

листя.

Лейкопласти – безбарвні пластиди, розміщені в цитоплазмі клітин

незабарвлених частин рослин, наприклад у стеблах, коренях, бульбах. У цих

пластидах відкладається запас поживних речовин.

Фотосинтез рослин здійснюється в хлоропластах, відособлених

двомембранних органелах клітини. Хлоропласти можуть бути в клітинах

плодів, стебел, проте основним органом фотосинтезу, анатомічно

пристосованим до його здійснення, є листя. У листку найбагатша

16

хлоропластами тканина - фотосинтезуюча паренхіма. Світло для фотосинтезу

захоплюється повніше завдяки плоскій формі листка, що забезпечує велике

відношення поверхні до об'єму.

За будовую хролопласти подібні до мітохондрій. Від цитоплазми

хлоропласт відділений двома мембранами – зовнішньою і внутрішньою.

Зовнішня мембрана гладенька, без складок і виростів, а внутрішня утворює

багато складчастих виростів, спрямованих усередину хлоропласта. Тому

всередині хлоропласта зосереджена велика кількість мембран, що утворюють

особливі структури – тилакоїди. Тилакоїди утворюють грани. Саме в

мембранах гран розміщуються молекули хлорофілу, і тому тут відбувається

фотосинтез. У стромі ( матриксі) хлоропласту, оточеному внутрішньою

мембраною, є кільцева ДНК і рибосоми.

Більш детально про хлорофіл нам розкаже хімік-науковець.

Студент-хімік: Хлорофіл – зелений пігмент, присутній в клітинах

рослин, що надає їм зеленого кольору. Подібність молекул хлорофілу і

геміну крові разюча. Вона дозволяє говорити про хлорофіл як біологічно

активну речовину, подібну вітамінам у життєдіяльності тваринного

організму. На цьому ґрунтується застосування хлорофілу в медицині і

тваринництві як кровотворного засобу та препарату, що прискорює загоєння

17

ран. Треба сказати, що поряд зі спільністю основного «кістяка» молекул

існують і відмінності: замість молекули заліза, білкова структура хлорофілу

формується навколо молекули магнія. Саме тому хлорофіл називають кров’ю

зелених рослин .

Вивчити склад молекули

хлорофілу стало можливим після

того, як російський ботанік М. С.

Цвет запропонував і розробив так

званий хроматографічний метод

розділення сумішей різних речовин.

М. С. Цвет показав, що зелений пігмент листа неоднорідний. Він складається

з двох компонентів: хлорофілу «а» (синьо-зеленого кольору) і хлорофілу «в»

(жовто-зеленого). У листі, як правило, кількість хлорофілу «а» приблизно в

три рази більше, ніж «в». Рослини «працюють» як трансформатори світлової

енергії в природі, можна сказати, що хлорофіл - це концентрація сонячної

енергії на нашій планеті. Рослинна фабрика щорічно створює мільярди тонн

органічної речовини. Це найбільший хімічний процес в природі.

Слово викладача біології:

У 1905 р. англійський вчений Блекман встановив, що фотосинтез

складається зі світлової та темнової фаз.

Під час світлової фази енергія світла переводить молекулу хлорофілу у

збуджений стан, який виявляється у втраті нею електрона.

Світлова фаза – це стадія, для здійснення реакцій якої необхідним є

поглинання кванту сонячної енергії. В ході реакції відбувається перетворення

енергії світла в енергію хімічних зв’язків. Це дуже складний процес і

розібратися з ним нам допоможе фізик-науковець.

Студент - фізик: Особливі вібраційні рухи

хромофорів, "світлових антен", сприяють

переносу енергії в макромолекулах

фотосинтезуючого комплексу. Вчені виявили, що

18

фізичні властивості деяких таких вібрацій можна описати за допомогою

класичних законів фізики, і більше того, використання принципів квантової

фізики в даному випадку збільшує ефективність перенесення енергії. Вчені

вивчили дані за структурою та функціями окремих елементів комплексу

фотосинтезу в клітинах рослин, отримані в останні роки. Їх зацікавила робота

так званих хромофорів, які є особливими пігментними молекулами, що

поглинають фотони і передають їхню енергію в інші частини системи

фотосинтезу Вони спробували визначити, які процеси впливають на

перенесення енергії у хромофорах за допомогою математичної моделі, яка

описувала поведінку цих молекул. Змінюючи параметри моделі і фізичні

процеси, що керували властивостями хромофорів, фізики намагалися

зрозуміти, чи беруть участь у їхній роботі "класичні" закони фізики, або ж у

неї "втручається" і квантова механіка? Виявилося, що результати роботи

моделі були найбільш близькими до експериментальних даних у тих

випадках, якщо частина хромофорів знаходиться в станах, які не можна

описати за допомогою класичної фізики. Даний факт, як вважають

дослідники, свідчить про квантовий характер фотосинтезу. Тому вчені

пропонують поспостерігати за такими вібраціями, що може допомогти

підтвердити наявність "квантового двигуна" в листках рослин на практиці.

Слово викладача біології:

СВІТЛОВА ФАЗА ФОТОСИНТЕЗУ

Молекули хлорофілу поглинають червоні та синьо-фіолетові промені

світлового спектру. При цьому одні молекули поглинають промені світла з

довжиною хвилі 700 нм і утворюють фотосистему І. Інші молекули

сприймають світлові хвилі довжиною 680 нм і утворюють фотосистему ІІ.

Молекули хлорофілу фотосистеми І поглинають квант сонячної енергії

і переходять в активний стан. В результаті ці молекули втрачають електрони

і окислюються. Електрони потрапляють на зовнішню мембрану гран і

включаються у окислювально-відновлювані реакції.

19

В результаті цих реакцій відбувається виділення енергії, яка іде на

синтез АТФ. Відбувається нециклічне фосфорилювання: АДФ + Ф → АТФ.

Створюється потреба відновити втрачені електрони. Для цього

використовується фотосистема ІІ.

Під дією світла молекули хлорофілу фотосистеми ІІ також переходять в

збуджений стан і втрачають електрони, які переходять на місця відсутніх

електронів фотосистеми І. Але в цьому випадку ці молекули втрачають

електрони і окислюються.

Створюється потреба відновити втрачені електрони.

Для цього використовується процес фотолізу води (від лат. «фото» –

світло, «лізис» – розкладання): 2Н2О 4Н+ + 4е- + О2 ↑ (під дією

енергії світла).

Кисень – виділяється в атмосферу, електрони – у фотосистему ІІ,

катіони водню накопичуються на внутрішній поверхні мембрани.

На зовнішній поверхні мембрани гран накопичуються електрони, які

несуть негативний заряд, на внутрішній поверхні – катіони водню, які несуть

позитивний заряд. При цьому виникає різниця потенціалів.

У мембрані гран є канали, в яких міститься фермент АТФ-синтетаза.

При максимальному значенні різниці потенціалів катіони водню проходять

через мембрану у бік хлоропласту. За рахунок енергії, яка виділяється у

протонних каналах мембрани відбувається синтез АТФ.

На зовнішній поверхні мембрани гран катіони водню приєднують

електрони, перетворюються в атоми водню і приєднуються до молекул –

переносників.

Н+ + е- Н

Н + НАДФ НАДФ•Н

Основним переносником атомів водню є НАДФ

(нікотинамідаденіндинуклеотидфосфат). Такий комплекс багатий на енергію

і відіграє роль відновника у реакціях темнової фази.

Продукти світлової фази: АТФ, НАДФ·Н і О2.

20

ТЕМНОВА ФАЗА ФОТОСИНТЕЗУ

У темновій фазі неорганічний вуглець СО2 за допомогою відновної

сили АТФ і НАДФ·Н перетворюється в органічний – С6Н12О6 (глюкоза). З

первинного продукту фотосинтезу – глюкози, в подальшому утворюються

різноманітні органічні речовини.

Темнова фаза протікає у стромі хлоропласта. Послідовність реакцій, які

при цьому відбуваються вперше була описана вченим Кальвіном і одержала

назву циклу Кальвіна. Відновником у більшості реакцій є водень від

НАДФ·Н.

Кожна реакція у циклі Кальвіна іде за участю відповідного ферменту за

рахунок енергії АТФ, яка утворилася під час світлової фази фотосинтезу.

Загальне рівняння процесу фотосинтезу:

6СО2 + 6Н2О → С6Н12О6 + 6О2↑.

Фотосинтез має велике значення для існування біосфери. Фотосинтез –

це не лише первинний синтез органічних речовин, а й процес, унаслідок

якого на Землі створюються умови, необхідні для існування живих

21

організмів. Але на жаль, сьогодні на планеті спостерігається розвиток

екологічної кризи і більш детально про це нам розкаже еколог-науковець.

Студент-еколог:

Значного впливу науково-

технічного прогресу зазнає атмосфера

Землі. Сьогодні в атмосфері міститься

2300 млрд. т вуглекислого газу, а до 2000

року його кількість може зрости до 4000

млрд. т. Близько 300 млн. автомобілів щорічно викидають в атмосферу 400

млн. т оксидів вуглецю, понад 100 млн. т вуглеводів, сотні тисяч тонн

свинцю (див. табл. 2). Найпотужніші виробники викидів в атмосферу: ТЕС,

металургійна, хімічна, нафтохімічна, целюлозна та інші галузі

промисловості, автотранспорт.

Систематичне вдихання забрудненого повітря помітно погіршує

здоров'я людей. Газоподібні і пилові домішки можуть надавати повітрю

неприємного запаху, подразнювати слизові оболонки очей, верхніх

дихальних шляхів і тим самим знижувати їхні захисні функції, бути

причиною хронічних бронхітів та захворювань легенів. Численні

дослідження показали, що на фоні патологічних відхилень в організмі

(захворювання легенів, серця, печінки, нирок та інших органів) шкідлива дія

атмосферного забруднення проявляється сильніше. Важливою екологічною

проблемою стало випадання кислотних дощів. Щорічно при спалюванні

палива в атмосферу надходить до 15 млн. т двоокису сірки, який,

сполучаючись з водою, утворює слабкий розчин сірчаної кислоти, що разом з

дощем випадає на землю. Кислотні дощі негативно впливають на людей,

врожай, споруди і т. ін.

Забруднення атмосферного повітря може також опосередковано

впливати на здоров'я і санітарні умови життя людей.

22

Накопичення в атмосфері вуглекислого газу може викликати

потепління клімату в результаті парникового ефекту. Суть його полягає в

тому, що шар двоокису вуглекислого газу, який вільно пропускає сонячну

радіацію до Землі, буде затримувати

повернення у верхні шари атмосфери

теплового забруднення. У зв'язку з цим у

нижніх шарах атмосфери підвищуватиметься

температура, що, у свою чергу, призведе до

танення льодовиків, снігів, підйому рівня

океанів і морів, затоплення значної частини суші.

Певну проблему сьогодні становлять викиди в атмосферу хлористих і

фтористих сполук, а саме — фреонів, які забезпечують дію холодильних

установок та аерозольних упаковок. Фреони руйнують озон, який,

перебуваючи у верхніх шарах атмосфери, перешкоджає доступу до поверхні

Землі ультрафіолетового опромінення. За сучасних темпів викиду фтористих

сполук уже у 2000 році передбачається зменшення кількості озону на 10

відсотків. Глобальною проблемою людства є утворення так званих «озонових

дір». Уперше озонову діру було виявлено в озоновому шарі над Південним

полюсом 25 років тому. Нині ця діра розрослась до розмірів континенту.

Останнім часом шар озону над Європою зменшився на 15 відсотків, а в

окремих місцях — на 20 — 30 відсотків. У Сибіру озоновий шар став тонший

на 40 відсотків. У цілому ж за рік планета втрачає 0,3 відсотка озону.

Натомість посилилося ультрафіолетове випромінювання, що призвело до

поширення захворювання раку шкіри. До того ж, воно негативно впливає на

врожаї сільськогосподарських культур.

Який же вихід з цієї ситуації?

— На мою думку, кожний вільний шар ґрунту має бути відведений під

зелені рослини, які очищують повітря від вуглекислого газу та

хвороботворних мікробів. Так, наприклад, посадивши у великому місті

гектар ялівцю, можна повністю очистити повітря від бактерій. За добу ці

23

рослини виділяють до 30 кг фітонцидів, які мають згубний вплив на

хвороботворні мікроби.

— Необхідно вдосконалювати технологію виробництва і спалювання

палива, а також будівництво захисних споруд, фільтровентиляційних

установок та ін.

— Позитивний ефект дає також впровадження безкисневої енергетики

за допомогою використання сонячного світла й енергії вітру. Атомні

електростанції також не потребують кисню.

Слово викладача біології: Перш ніж ми перейдемо до наступного

етапу нашого заняття, давайте підсумуємо, що ми сьогодні вивчили на

занятті.

Методичний прийом «Сніжна грудка», залучає до активної роботи все

більшу кількість студентів. Алгоритм цього прийому стисло можна

описати так:

Слово - речення - питання - відповідь.

Один студент називає слово, що стосується теми, другий студент

складає речення з цим словом, третій студент формулює запитання до цього

речення, четвертий студент відповідає на нього.

Орієнтовні відповіді студентів:

1. Хролопласт – Хролопласт забезпечує процес фотосинтезу

– Завдяки чому хлоропласт має зелений

колір?

- Містить зелений пігмент -

хролофіл.

2. Фотосинтез - Фотосинтез

глобальний процес біосфери – Які умови необхідні для фотосинтезу? -

Світло, вода, вуглекислий газ.

24

2.3. Узагальнення і систематизація знань студентів.

Самостійна робота студентів з робочими листками ( робочий листок

додається)

Метод « Мозковий штурм»

Слово викладача біології: Як ви гадаєте, чи можемо тепер ми дати

відповідь на поставлене проблемне запитання:

(Разом зі студентами проходить обговорення проблемного питання і

формулювання висновків).

ВИСНОВОК:

КОСМІЧНА РОЛЬ ЗЕЛЕНИХ РОСЛИН

З появою автотрофних організмів, насамперед зелених рослин, став

можливим синтез органічних речовин з неорганічних сполук завдяки

використанню сонячної енергії (космічна роль рослин), а отже, існування і

подальший розвиток життя. З виникненням фотосинтезу відбулася

дивергенція органічного світу в двох напрямках, які відрізнялися способом

живлення (автотрофні та гетеротрофні організми). Завдяки появі

автотрофних фотосинтезуючих організмів вода й атмосфера почали

збагачуватися на вільний кисень. Це стало передумовою появи аеробних

організмів, здатних до ефективнішого використання енергії в процесі

життєдіяльності. Нагромадження кисню зумовило утворення у верхніх шарах

атмосфери озонового екрана, який не пропускав згубного для життя

ультрафіолетового випромінювання. Це забезпечило можливість виходу

життя на суходіл.

Вивчення фотосинтезу показало велике значення зеленої рослини,

вірніше, маленького хлоропласта в житті нашої планети. Тільки зелені

рослини є тією єдиною в світі лабораторією, яка засвоює сонячну енергію і

зберігає її у вигляді хімічної енергії хімічних сполук, що утворюється в

процесі фотосинтезу. Впавши на зелену рослину, промінь світла не пропав.

А частина його енергії збереглася у вигляді хімічної енергії крохмального

25

зерна в хромопластах. Зелена рослина годує, одягає і зігріває нас. Горять

дрова в печі, спалюється нафта і вугілля на виробництві – все це результат

життєдіяльності зеленої рослини. Ввібраний багато років назад зеленою

рослиною сонячний промінь зберігся до наших днів у вигляді кам’яного

вугілля.

Винахідник паровоза Стефенсон задав питання: «Що рухає поїзд?». У

відповідь почув: «Звичайно, твій винахід». «Ні, – сказав Стефенсон, – його

рухає той сонячний промінь, який сотні мільйонів років тому поглинула

зелена рослина.

Зелені рослини здатні перетворювати енергію Сонця в хімічну

енергію органічних речовин.

Щорічно на планеті утворюється 150 млн. т органічних речовин.

В атмосферу щорічно виділяється 200 млн. т кисню, необхідного

для всіх живих організмів.

З кисню у верхніх шарах атмосфери утворюється озон, який

захищає все живе на планеті від згубної дії УФ променів.

Фотосинтез регулює вміст вуглекислого газу в атмосфері.

ІІІ. Заключний етап. Прийом «Незакінчене речення».

Кожен учасник групи продовжує речення:

1 група : На сьогоднішньому занятті я дізнався про…

2 група: На занятті я відкрив для себе…

3 група: Мої враження від заняття…

3.1. Підведення підсумків заняття.

3.2. Виставлення оцінок.

Оцінювання студентів, аргументація оцінок.

26

3.3. Домашнє завдання.

1. Біологія: § 19, 20, стор.85– 91, доопрацювати робочі листки.

2. Додаткові завдання. Підготувати повідомлення:

- Космічна роль зелених рослин.

- Життя і наукова творчість К.А.Тімірязєва.

Слово викладача біології: Наше заняття завершене! Дякуємо за

співпрацю!

27

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Основна:

Біологія. Великий довідник для школярів та абітурієнтів. Тернопіль, Навчальна книга - Богдан, 2001.

Біологія. Тестові завдання. К.: Генеза, 1999.

Данилова О.В. та ін. Загальна біологія, X.: Торсінг, 2001.

Дербеньова АГ, Шаламов Р.В., Загальна біологія, 10-11 класи. X.: Світ дитинства, 1998.

Жегунов Г.Ф., Жегунова Г.Ф. Цитогенетические основы жизни. – Х.: Золотые страницы, 2004. – 672с.Кучеренко М.Е., Вервес Ю.Г., Балан П.Г. та ін. Загальна біологія, 10-11 класи. - К.: Генеза, 1998, 2000, 2001.

Медична біологія / За ред. В.П.Пішака, Ю.І.Мажори. – Вінниця: Нова книга, 2004.-656 с.Овчинніков О.В. Загальна біологія. Збірник задач і вправ. К.: Генеза, 2000.

Полянський Ю.І. Загальна біологія 10-11 класи. К.: Освіта, 1988.

Слюсарев А.А., Жукова С.В. Биология. – К.: Наук. думка, 1987. – 415 с.

Додаткова:

1. Артемов А. «Энциклопедия БИОЛОГИЯ», 1995.

2. Загальна біологія: Пробн.

2. Медведева В. «Ботаника», 1980

3. Орт Д., Говинджи, Уитмарш Дж., и др. Фотосинтез: Пер. с англ. / Ред.

Говинджи. - М.: Мир, 1987

4. Питерман И. и др. «Интересная ли ботаника?», 1979

5. Пенкин П. «Физиология растений»

6. Челобитько Г. и др. «Ботаника», 1990

7. Інтернет-ресурси

28

Додаток 1.

29

30

Додаток 2.

РОБОЧИЙ ЛИСТ

ДО ЗАНЯТТЯ З ТЕМИ: « ПЛАСТИДИ ТА ФОТОСИНТЕЗ»

Завдання № 1. Встановити відповідність між дослідом, зображеним

на малюнку та його значенням (проставити відповідні літери у

стовпчику № 3)

1 2 3 4

1

А. Органічні речовини

утворюються тільки за

наявності хлорофілу.

В. Необхідність вуглекислого

газу для протікання процесу

фотосинтезу.

С. Утворення крохмалю у

листках під дією світла.

D. Виділення рослинами кисню,

необхідного для дихання живих

організмів

E. Зелені рослини виділяють

кисень тільки на світу

2

3

32

Завдання № 2. Закінчити фрази:

Під час світлової фази фотосинтезу відбувається:

процес розкладання води під дією енергії сонячного світла, тобто:

__________________________________________________________________;

виділення в оточуюче середовище побічного продукту фотосинтезу: ____;

перетворення енергії світла у ______________________________________

Завдання № 3. Запишіть:

1. Рівняння фотолізу води: ________________________________________

2. Загальне рівняння фотосинтезу: __________________________________

Завдання № 4. Заповніть схему:

Значення фотосинтезу

у природі та житті людини

33

Додаток 3.

ТЕСТОВИЙ КОНТРОЛЬ

ДО ЗАНЯТТЯ З ТЕМИ: « ПЛАСТИДИ ТА ФОТОСИНТЕЗ»

Виконайте тести:

1. У яких органоїдах клітини відбувається фотосинтез?А – мітохондрії,Б – хромопласти,В – лейкопласти, Г – хлоропласти, Д – хромосоми

2. Які промені світла поглинаються хлоропластами?А – червоні, Б – жовті, В – зелені, Г – сині, Д – фіолетові

3. Які речовини утворюються у процесі фотосинтезу?А – вуглеводи, Б – ДНК, В – РНК, Г – білки, Д – жири, Е – О2, Ж – АТФ, З – СО2

4. З яких неорганічних речовин синтезуються вуглеводи при фотосинтезі?

А – вуглекислий газ, Б – кисень, В – азот, Г – аміак, Д – вода

34

5. При розщепленні якої речовини виділяється вільний кисень у процесі фотосинтезу?

А – вуглекислий газ, Б – вода

6. У яку фазу фотосинтезу утворюються вільний кисень та АТФ?А – світлова, Б – темнова

7. Чи розщеплюється молекула СО2 при синтезі вуглеводів у процесі фотосинтезу?

А – так,Б – ні

8. Який процес відбувається під час фотолізу води?А – синтез молекули води, Б – розщеплення молекули води

9. Чому друга фаза фотосинтезу зветься темновою?А – відбувається у темряві, Б – здійснюється як на світлі, так і у темряві

10. Які речовини утворюються у темнову фазу фотосинтезу?А – органічні кислоти, Б – амінокислоти, В – глюкоза, Г – кисень

11. Що є джерелом енергії для синтезу глюкози з СО2 і Н2О у темнову фазу?

А – світло, Б – АТФ

12. У чому полягає космічна роль зелених рослин?А – перетворюють світлову енергію Сонця у хімічну, синтезуючи

хімічні речовини, Б – утворюють кисень атмосфери, В – розщеплюють органічні речовини до СО2, Г – поглинають кисень з атмосфери

35