Transcript Урок биологии по теме «Фотосинтез» 10 класс.

Световая фаза
фотосинтеза
1.
2.
Цели урока:
Сформировать знания о фотосинтезе как о
пластическом обмене веществ у растений.
Изучить химические реакции, протекающие в
световую фазу фотосинтеза, механизм
преобразования энергии солнца в энергию
химических связей.
План урока
1.
2.
3.
4.
История открытия фотосинтеза.
Доказательства наличия фотосинтеза.
Строение хлоропластов, хлорофилл.
Механизм и химизм фотосинтеза. Световая
фаза.
Историческая справка

Ван Гельмонт 1579-1644 (голландский исследователь ):
Опыты с вербой: посадил ветку вербы 1,8кг в бочку с почвой 71,6кг. 5 лет
ухаживал за растением, поливал водой. Через 5 лет аккуратно вытянул
дерево, очистил корни от почвы и взвесил. Вес – 58,8кг, а почва весила
71кг. Почва потеряла всего 0,6кг.
Вывод – растения питаются только водой. - Водная теория питания
растений.

Джозеф Пристли – 1772г (английский химик):
Опыты с мышами. Вывод – растения улучшают воздух и делают его
пригодным для дыхания. Предположение о роли света в жизни
растений.

Жан Сенебье – 1800 г. (швейцарский ученый )
Установил, что растения разлагают углекислый газ и выделяют кислород под
действием света

Тимирязев К.А. – ( русский учёный)
Исследовал влияние различных участков спектра солнечного света на
процесс фотосинтеза доказал космическую роль зелёных растений в
круговороте веществ и преобразовании энергии. Доказал, что фотосинтез
проходит в 2 фазы: световую и темновую. Сделал вывод, что, усваивая
углерод, растение усваивает и солнечный свет, переводя его энергию, в
энергию органических веществ.
Опыт Ван Гельмонта.
2,3 кг
80 кг
растение увеличилось в
размерах и массе за 5 лет
на 74 кг
76,3кг
79 кг 943 г
Опыты Джозефа Пристли
1771г.
Опыт №1
« Обнаружение кислорода,
выделяющегося при фотосинтезе».
Опыт №2
«Обнаружение крахмала при фотосинтезе»
Фотосинтез (от греч. photos — свет и synthesis — соединение)
Фотосинтез- это процесс образования органических веществ из
неорганических при участии световой энергии.
Фотосинтез- это процесс совокупность процессов поглощения,
превращения и использования световой энергии для
образования органических веществ из неорганических.
Суммарное уравнение фотосинтеза
Строение хлоропластов
Хлоропласт –
двумембранный
органоид
двояковыпуклой
формы. Это
обеспечивает лучшее
поглощение света.
Цвет зависит от
наличия хлорофилла.
Количество в клетке
40-60 штук. Размер: 3-4
до 16-20 мкм.
Строение и свойства хлорофилла
В состав хлоропластов входит два вида хлорофилла:
COOCH3
С32Н30ОN4Mg
COOC20H39
COOCH3
С32Н28О2N4Mg
COOC20H39
Хлорофилл а
С55Н72О5N4Мg
сине-зеленого цвета
Хлорофилл в
С55Н70О6N4Мg
желто-зеленого цвета
- Хлорофилл имеет зелёную окраску, нерастворим в воде, растворим
в органических растворителях- спиртах, эфирах.
- Хлорофилл поглощает почти все красные и сине – фиолетовые лучи.
Зелёные лучи поглощаются слабо, чем и обусловлена зелёная окраска растений.
По современным данным фотосинтез включает два типа реакций:
световые (светозависимые) и темновые (не зависящие от света).
Световые реакции протекают в пространстве, ограниченном
тилакоидами.
Темновые проходят в строме хлоропласта.
Световая фаза
Протекает только под действием солнечной энергии. Реакции световой
фазы происходят на мембранах тилакоидов, где располагается
фотосинтезирующий пигмент — хлорофилл.
В световую фазу происходит несколько процессов:
1) возбуждение хлорофилла квантами света и перемещение
возбужденных электронов;
2) фотолиз воды под действием света, образование
кислорода и протонов водорода;
3) синтез молекул АТФ за счет энергии возбужденных
электронов;
4)соединение водорода с переносчиком НАДФ+
(никотинамид-адениндинуклеотидфосфат) и образование
НАДФ-Н2.
НАДФ+
СВЕТ
СВЕТ
н
НАДФ•Н2
ē
фотосистема1
Фотосистема 2
ē
1) Квант света поглощается фотосистемой I (Р700), возбуждённые светом
электроны по цепи переносчиков переносятся на наружную сторону
мембраны и создают отрицательно заряженное электрическое поле.
Возникшая в Р700 «Дырка» заполняется возбуждённым под действием
света электроном из фотосистемы II (680).
«Дырка» в фотосистеме II заполняется электронами, образующимися
в результате фотолиза воды (разрушение воды под действием света).
2) Фотолиз воды
А)
Под действием света вода разлагается на :
H2O → H+ +OHБ) Ионы гидроксила отдают свои электроны,
превращаясь в реакционно-способные радикалы ОН:
OH- - e- → OH
В) Образующиеся электроны передаются переносчиками
к молекулам хлорофилла и восстанавливают их, а
ради-калы ОН объединяются, образуя воду и
свободный кислород
4OH→ 2H2O + O2↑
Фотолиз воды идет на внутренней поверхности мембраны
тилакоида, которая непроницаема для ионов водорода. Они
скапливаются в тилакоидном пространстве, в так называемом
протонном (Н+)-резервуаре, образуя положительно заряженное
электрическое поле, что приводит к увеличению разности
потенциалов по обе стороны мембраны тилакоида
3) При достижении критической разности потенциалов
(200 миллиВ) протоны Н+ устремляются по
протонному ка- налу в ферменте АТФ-ситетаза,
встроенном в мембрану тилакоида, наружу. На
выходе из протонного канала создаётся высокий
уровень энергии, которая идёт на синтез АТФ (АДФ
+ Ф = АТФ). Далее молекулы АТФ переходят в
строму, где участвуют в реакциях фиксации
углерода.
4). Протоны Н+, вышедшие на поверхность мембраны
тила-коида, соединяются с электронами, образуя
атомарный водород Нo , который идёт на
восстановление переносчика НАДФ+:
2е + 2Н++ НАДФ+ = НАДФ∙Н2.
Фазы
фотосинт
еза
Процессы, происходящие в этой фазе
Результаты
процессов
I. а) хлорофилл –––(свет)–––> хлорофилл* +
e
Образоваб) e + белки-переносчики ––> на наружную ние
поверхность мембраны тилакоида
НАДФ·H2
в) НАДФ+ + 2H+ + 4 e –––> НАДФ·H2
Световая
фаза
II. Фотолиз воды
H2O –––(свет)–––> H+ + OH–
H+ –––> в протонный резервуар тилакоида
OH– –––> OH– – e –––> OH –––> H2O и O2?
e + хлорофилл* –––> хлорофилл
O2 – в
атмосферу
III. H+ протонного резервуара – источник
энергии, необходимой АТФ фазе для
синтеза АТФ из АДФ +ФН
Образование АТФ