Усі уроки біології 10 клас - Р. С. Євсеєв 2018

Обмін речовин і перетворення енергії
Особливості обміну речовин в автотрофних організмів

Цілі уроку:

освітня: сформувати знання про особливості обміну речовин у автотрофних організмів;

розвивальна: розвивати навички наукового мислення, вміння аналізувати інформацію та знаходити зв'язки між ефективністю біологічних процесів і умовами їх перебігу;

виховна: виховувати розуміння єдності всіх біологічних процесів у живих організмах і важливості цих процесів для існування життя.

Обладнання і матеріали: таблиці «Будова рослинної клітини», «Будова хлоропласта», «Будова клітини бактерії», схема фотосинтезу, зображення фотосинтезуючих та хемосинтезуючих організмів.

Базові поняття і терміни: фототрофні та хемотрофні організми, хемосинтез, світлова та темнова фази фотосинтезу.

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Ключові компетентності: спілкування державною мовою; наукове розуміння природи; уміння аналізувати, формулювати висновки; знання та розуміння фундаментальних принципів біології.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ І МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ УЧНІВ

Питання для бесіди

1. Які організми за особливостями обміну речовин належать до автотрофів?

2. У чому полягає їх істотна відмінність від гетеротрофів?

3. Наведіть приклади автотрофних організмів з вашого повсякденного життя. Доведіть свій вибір.

ІІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Розповідь учителя з елементами бесіди

1. Загальна характеристика автотрофів

Автотрофи — організми, що синтезують необхідні для життя органічні речовини з неорганічних (води, карбон(IV) оксиду, неорганічних сполук Нітрогену та деяких інших), використовуючи при цьому енергію світла або енергію, що вивільняється під час хімічних реакцій.

Вони є першим ярусом у харчовій піраміді (першими ланками харчових ланцюгів) і забезпечують їжею гетеротрофів.

Іноді чіткої межі між автотрофами та гетеротрофами не існує: наприклад, евглена зелена на світлі є автотрофом, а у темряві — гетеротрофом.

Автотрофні організми за джерелом енергії поділяють на хемо- та фотоавтотрофів.

2. Особливості обміну речовин у хемотрофів

Хемотрофи — організми, що здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних за рахунок енергії, що вивільняється під час певних хімічних реакцій. До них належать деякі групи бактерій: нітрифікуючі, залізобактерії, безбарвні сіркобактерії та інші.

Нітрифікуючі бактерії послідовно окиснюють амоніак (NH3) до нітритів (солей нітратної кислоти HNO2), а потім — до нітратів (солі нітратної кислоти HNO3), збагачуючи ними ґрунт. Нітрати потрібні рослинам для повноцінного життя.

Залізобактерії одержують енергію за рахунок окиснення сполук Феруму(ІІ) до сполук Феруму(ІІІ). Унаслідок їхньої діяльності утворюється ферум(ІІІ) оксид Fe2O3. цю сполуку бактерії відкладають у своїй слизовій капсулі, утворюючи з часом поклади залізних руд.

Карбон(IV) оксид, що утворюється внаслідок реакції, використовується в синтезі органічних сполук.

Безбарвні сіркобактерії окиснюють сірководень H2S та інші сполуки Сульфуру до молекулярної сірки або солей сульфатної кислоти (H2SO4). Мешкають у сірчистих джерелах. Накопичують у своїх клітинах сірку, яка є для них запасною енергетичною речовиною. З часом утворюють родовища сірки.

Тіонові бактерії — здатні окиснювати тіосульфати, сульфіти, сульфіди та молекулярну сірку до сульфатної кислоти (процес має відмінності від сіркобактерій — зокрема, тіонові бактерії не відкладають сірки всередині клітин).

Водневі бактерії — використовують водень, який утворюється внаслідок розкладання решток організмів іншими бактеріями. цей водень вони окиснюють, а отриману енергію використовують для перетворення CO2 на метан та інші органічні сполуки.

На відміну від фотосинтезу, хемосинтез:

• здійснюється без участі світла;

• відбувається з використанням кисню (тобто є аеробним процесом). Значення хемотрофних організмів:

• продукують органічні речовини там, де фотосинтез неможливий, утворюючи «оази життя»;

• беруть участь у процесах кругообігу певних хімічних елементів в екосистемах (Сульфуру, Нітрогену, Феруму);

• утворюють гірські породи та корисні копалин (сполуки Сульфуру, Феруму, Мангану та ін.);

• споживаючи, знешкоджують отруйні речовини — амоніак та сірководень;

• нітробактерії збагачують ґрунт нітратами й нітритами;

• водневі бактерії відіграють важливу роль у процесах перетворення речовин у ґрунті;

• сіркобактерії застосовуються для очищення стічних вод;

• деякі залізобактерії здатні витримувати високі концентрації важких металів, що дозволяє розробляти біотехнології для вилуджування металів із певних порід.

3. Особливості обміну речовин у фототрофів

Фототрофи — це організми, які здійснюють фотосинтез (синтез органічних сполук з вуглекислого газу та води з використанням енергії світла за участі фотосинтетичних пігментів — хлорофілів a, b, c, d та каротиноїдів). При цьому відбувається виділення кисню як побічного продукту.

Рівняння фотосинтезу має такий загальний вигляд:

Хлорофіли поглинають червоне та світло-фіолетове світло, відбивають зелене — саме тому рослини виглядають зеленими. Молекули хлорофілу в мембранах тилакоїдів об’єднані у фотосистеми. У рослин та ціанобактерій є фотосистема-1 та фотосистема-2. У фотосинтезуючих бактерій — тільки фотосистема-2. Розкладати воду з вивільненням кисню і вилучати електрони у Гідрогену води може лише фотосистема-2.

Фотосинтез складається з двох етапів: світлової та темнової фаз. Світлова відбувається лише за наявності світла, за допомогою пігментів, що містяться в хлоропластах. Для темнової фази світло не потрібно (може відбуватися і на світлі, і у темряві), процеси відбуваються у стромі хлоропластів.

Значення фототрофних організмів:

• під час фотосинтезу відбувається утворення органічних речовин з неорганічних з використанням енергії сонячного світла, вона акумулюється в хімічних зв’язках;

• накопичення кисню в атмосфері та підтримка життєдіяльності організмів, що дихають ним (на світлі фототрофами виробляється у 20 разів більше кисню, ніж поглинається);

• утворення з кисню шару озону, який захищає живі організми Землі від ультрафіолетового сонячного випромінювання;

• поглинання з атмосфери під час фотосинтезу великої кількості CO2;

• запасання сонячної енергії у вигляді кам’яного вугілля, нафти, газу, торфу;

• є джерелом їжі для багатьох тварин, а також середовищем їхнього життя.

IV. УЗАГАЛЬНЕННЯ, СИСТЕМАТИЗАЦІЯ Й КОНТРОЛЬ ЗНАНЬ І ВМІНЬ УЧНІВ

1. Надайте коротку характеристику автотрофним організмам.

2. Які особливості обміну речовин у хемотрофів? Наведіть приклади таких груп організмів.

3. Які особливості обміну речовин у фототрофів? Які процеси відбуваються у світлову та темнову фази фотосинтезу?

V. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Опрацювати відповідний параграф підручника.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити