Версия 14:22, 1 ноября 2010

Гіпермаркет Знань>>Біологія>>Біологія 7 клас. Повні уроки >> Біологія: Живлення рослин. Фотосинтез. Повні уроки

Мета: охарактеризувати процеси фотосинтезу та мінерального живлення рослин.

Хід роботи:

1 Надати визначення фотосинтезу

2 Описати загальну реакцію фотосинтезу

3 Описати процес фотосинтезу на клітинному рівні.

4 Розказати про фази фотосинтезу

5 Розказати про мінеральне живлення, як ще одну складову автотрофічності рослин.

Фотосинтез – це утворення живими клітинами рослини органічних сполук, таких, як цукри та крохмаль, з неорганічних СО2 та Н2О, за допомогою енергії світла, що поглинається пігментами рослин. У всіх наземних рослин і у більшості водних в ході фотосинтезу виділяється кисень. Однак деяким організмам притаманні інші види автотрофного живлення без виділення кисню.

Головну реакцію фотосинтезу, що проходить з виділенням кисню можна записати в наступному вигляді:

До органічних речовин відносять всі сполуки вуглецю крім його оксидів та нітридів. При фотосинтезі в найбільшій кількості утворюються такі органічні речовини, як вуглеводи (цукри та крохмаль), амінокислоти (з них складаються білки), жирні кислоти (матеріал для синтезу жирів). З неорганічних речовин для утворення всіх цих сполук необхідні вода та вуглекислий газ. Для амінокислот необхідні, крім того, азот та сірка. Рослини поглинають ці елементи у формі оксидів, нітрату (NO3-) і сульфату, або у формі аміаку та сірководню. В склад органічних сполук можуть включатись при фотосинтезі також фосфор та іони металів – заліза та магнію. У наземних рослин всі ці неорганічні сполуки, за виключенням СО2, потрапляють через коріння.  СО2 рослина отримує з атмосферного повітря, в якому середня його концентрація складає 0,03%. Вуглекислий газ потрапляє в листя, а кисень виділяється з них через невеликі отвори в епідермісі – продихи. Відкриття та закриття продихів регулюють особливі замикаючі клітини, які теж містять хлорофіл і здатні до фотосинтезу. Коли на замикаючі клітини потрапляє світло в них розпочинається процес фотосинтезу. Накопичення продуктів фотосинтезу  призводить до розтягування цих клітин. При цьому отвір продиху відкривається ширше і СО2 потрапляє до глибших шарів листа, клітини яких теж починають фотосинтезувати. 

Водні рослини добувають всі необхідні їм поживні речовини з води. СО2 та йон бікарбонату також присутні в морській та в прісній воді. 

Світло в процесі фотосинтезу не лише каталізатор, але й один з реагентів. Більша частина світлової енергії запасається у вигляді хімічної потенційної енергії в продуктах фотосинтезу. Для фотосинтезу, що йде з виділенням кисню, підходить будь – яке видиме світло від фіолетового (довжина хвилі 400 нм) до середнього червоного (довжина хвилі 700 нм). 

Органела, яка відповідає за фотосинтез – хлоропласт. Ознайомитись з дуже складною будовою хлоропластів дозволив електронний мікроскоп.

За допомогою нього в хлоропластах виявлені дуже тонкі мембранні структури – тилакоїди. Це пласкі мішечки, зімкнуті з краю і зібрані у купки – грани. Всередині мішечків є простір, а самі тилакоїди занурені у желеподібну масу розчинних білків, що заповнюють внутрішній простір хлоропласта – строму. В тилакоїдах сконцентровані фотосинтетичні пігменти, в них відбувається фотосинтез.  Хлорофіл та каротиноїди, занурені в тилакоїдні мембрани хлоропластів, зібрані у функціональні одиниці – фото системи, кожна з яких налічує приблизно 250 молекул пігментів. Кожна фото система побудована так, що зі всіх цих молекул, здатних поглинати світло, тільки одна, розташована певним чином, молекула хлорофілу може використовувати енергію в фотохімічних реакціях. Ця молекула – реакційний центр фото системи. Інші молекули пігментів, поглинаючи світло, передають його енергію на реакційний центр. Ці світлозбираючі молекули називаються антенами. 

Процес фотосинтезу поділяється на світлову та темнову стадії. Світлова стадія – це процес використання світла для розщеплення води. При цьому виділяється кисень та утворюються багаті енергією сполуки.  Темнова стадія складається з групи реакцій, які використовують високоенергетичні продукти світлової стадії для відновлення СО2 до простого цукру, тобто асиміляції вуглеводу. Тому темнову стадію називають стадією синтезу. Сам термін «темнова стадія» означає лише те, що світло безпосередньо в ній не використовується. 

Не слід забувати, що автотрофність рослин полягає не лише в здатності до фотосинтезу, але й в умінні видобувати та метаболізувати мінеральні елементи грунтового та водного оточення. Рослини слугують для тварин та людини джерелом не лише вуглеводів, а й мінеральних елементів, що потрапляють в гетеротрофні організми у складі органічних молекул та комплексів, а також у вигляді іонів у збалансованих концентраціях. Після загибелі організмів та розкладенню їх залишків мінеральні речовини можуть бути знову використані рослинами.  Кожен з елементів мінерального живлення підлягає такому коло обігу. Рослини та мікроорганізми – центральна ланка, що забезпечує циркуляцію в природі елементів мінерального живлення, необхідних для життєзабезпечення всієї планети. 

В рослинах можна знайти майже всі елементи таблиці Менделєєва. Але було з’ясовано, що рослинам життєво необхідні такі елементи: азот, фосфор, калій, кальцій, марганець, залізо, мідь, магній, молібден, цинк, бор.  На основі кількісних потреб та вмісту в рослині, мінеральні елементів були розділені на мікроелементи та макроелементи. Критерій необхідності було введено Арноном і Стоутом (1937 рік). За ним необхідний елемент – це той, що має бути включений в процеси метаболізму, а при його відсутності в оточенні рослина не може пройти весь цикл розвитку. 

Особливість мінерального обміну рослин – накопичення елементів в тканинах в концентраціях значно більших, ніж в зовнішньому середовищі. Також рослинам притаманна специфічність в потребі , накопиченні та розподіленні по органам окремих елементів у різних рослин.  Специфічність в накопиченні елементів, в тому числі токсичних для людини, має значення при оцінці якості сільськогосподарської проукції.

Контролюючий блок:

1 Фотосинтез – це….?

2 Яку будову має хлоропласт?

3 Які є фази фотосинтезу? Чим вони відрізняються?

4 Що таке критерій необхідності?

5 Які особливості мінерального обміну рослин ви знаєте?