солнце жизнь и хлорофилл
Солнце, жизнь и хлорофилл
к 175-летию русского учёного К.А. Тимирязева
30 мая 2018 — 29 июля 2018
Расположение: Основное здание / 2 этаж
«…Доказать солнечный источник жизни — такова была задача, которую я поставил себе с первых шагов своей научной деятельности и упорно и всесторонне осуществлял в течение полувека».
К. А. Тимирязев «Солнце, жизнь и хлорофилл», 1920.
Есть имена, которые прочно вошли в нашу повседневную жизнь. В Москве есть улица, станция метро, район, памятники, посвящённые выдающемуся русскому учёному К.А. Тимирязеву. Биологический музей, Российский государственный аграрный университет, Институт физиологии растений РАН, названия сортов сельскохозяйственных культур также увековечили память о великом учёном. Кто же такой К.А. Тимирязев?
С первых шагов своей научной деятельности К.А. Тимирязев поставил перед собой две задачи – «Работать для науки и писать для народа». Основные исследования учёного по физиологии растений были посвящены изучению процесса фотосинтеза. Для экспериментального изучения этого явления К.А. Тимирязев изобретал точнейшие приборы и аппаратуру, необходимую ему для опытов. Многие приборы, созданные учёным, и разработанные им методики до сих пор успешно служат современным исследователям.
Не менее важна была и популяризация научных достижений. Уже первая книга К.А. Тимирязева с изложением теории эволюции Ч. Дарвина «Чарльз Дарвин и его учение», написанная в студенческие годы, получила массовое признание читателя и до сих пор не устарела. Им был сделан лучший перевод (1896г.) книги Ч. Дарвина «Происхождение видов». В 1877 году К.А. Тимирязев лично посетил Ч. Дарвина. Великий английский учёный жил в маленьком провинциальном местечке Даун. Он был слаб, постоянно болел, и семья оберегала его от посетителей, которые со всех стран стекались в имение. Но учёного из России Ч. Дарвин принял.
«Передо мной,— вспоминал К. А. Тимирязев,— стоял величавый старик с большой белой бородой и спокойным ласковым взглядом глубоко впалых глаз».
Их беседа длилась довольно долго, так много было необходимо обсудить — ведь тогда, в Дауне, встретились тот, кто открыл общий закон развития жизни на Земле, и тот, кто хотел разгадать, каким образом возникает живое вещество.
Научные труды учёного неоднократно переиздавались и в XXI веке по-прежнему не потеряли своего значения.
На выставке вы познакомитесь с биографией Климента Аркадьевича Тимирязева —великого русского естествоиспытателя, пионера-исследователя фотосинтеза, историка науки, заслуженного профессора Московского университета.
Солнце, жизнь и хлорофилл
Растения питаются, растут. Откуда же они получают необходимые для этого вещества? Издавна люди думали, что растения получают питательные вещества только из почвы. Более 300 лет назад голандский учёный Ван Гельмонт решил проверить, так ли это. Он взвесил молодое деревцо и посадил его в почву, которая тоже была взвешена. Растение он поливал только дождевой водой. Прошло пять лет. Дерево выросло. Ван Гельмонт снова взвесил и дерево, и почву. Прирост дерева составил 63 кг. 63 кг! А почва потеряла только 56 граммов. Значит, решил Ван Гельмонт, растения питаются, в основном, не веществами почвы, а водой.
Столетием позже, Михаил Васильевич Ломоносов не раз видевший деревья растущие на бесплодном песке высказал другую мысль: растения поглощают питательные вещества из воздуха. Теперь-то мы знаем: оба учённых были правы. Растения питаются водой с растворёнными в ней минеральными солями почвы и углекислым газом из воздуха. Что же происходит при этом в зелёном листе?
Видите, весь лист пронизан жилками. По ним вода протекает в клетки. Микроскоп позволяет увидеть устьица. Через них вместе с воздухом в лист проникает углекислый газ.
Внутри листа в токах цитоплазмы движутся хлоропласты. Зелёную окраску им придаёт удивительное вещество хлорофилл. Чем же замечательно это вещество? Давайте извлечём его из листьев. Для этого нарезанные листья разотрём в ступке, подливая спирт. Теперь профильтруем. Осталась одна несложная операция: добавить в раствор бензин и взболтать. Зелёный хлорофилл всплывает вместе с бензином, а внизу остаются жёлтые пигменты листа.
Хлорофилл зелёный, но если его осветить сбоку, становится видно красное свечение. Хлорофилл обладает способностью улавливать энергию света. Но здесь в растворе он отдаёт её в виде красного свечения.
А в живых листьях свечения не видно. Значит, в хлоропластах энергия света на что-то используется. На что же? Приготовим препарат из листа растения, долго стоявшего на свету. Окрасим ткань листа раствором йода. Посмотрите: внутри хлоропластов видны тёмные пятнышки. Это окрасились зёрна крахмала.
Другое растение выдерживали в темноте. Здесь крахмальных зёрнышек нет.
Теперь понятно: энергия света, поглощённая хлорофиллом, идёт на образование крахмала из углекислого газа и воды.
А теперь посмотрите: освещённое растение выделяет пузырьки. Что это за газ? Давайте проверим это с помощью простого школьного опыта.
Важно запомнить, что выделение кислорода всегда наблюдается при образовании органических веществ в листьях.
А теперь проверим действительно ли при этих процессах растения поглощают углекислый газ.
Удалим из воды воздух. Для этого прокипятим её и остудим. Будет ли в такой воде растение выделять кислород? Нет. Пузырьков не видно. Кислород не выделяется. Поэтому нет его и в пробирке. Но стоит насытить воду углекислым газом, как растение начинает выделять кислород.
Сделаем вывод. Зелёные растения поглощают углекислый газ и воду, из которых под действием света образуется крахмал, при этом выделяется кислород.
Вдумайтесь в слова Тимирязева: «Солнце, жизнь и хлорофилл». Под действием энергии солнечного света растения создают органические вещества, при этом поглощается углекислый газ и выделяется кислород. Всё живое на Земле дышит и питается благодаря удивительной способности зелёного листа использовать энергию солнечного света.
Работа по теме: «Солнце. Жизнь. Хлорофилл»
Муниципальное общеобразовательное учреждение Телешовская основная общеобразовательная школа
Солнце. Жизнь. Хлорофилл.
Ментюкова Наталия Алексеевна
2.Теоретическое положение обсуждаемой проблемы
2.1.История открытия фотосинтеза.
2.2.Процессы, происходящие в листе
2.5.Современные представления о фотосинтезе
2.6.Фотосинтез и урожай
2.7.Значение фотосинтеза в природе
Приспособления растений к фотосинтезу
6. Источники информации:
Цель работы: Изучить процесс фотосинтеза
познакомиться с историей открытия фотосинтеза;
изучить строение хлоропластов и хлорофилла и современное представление о фотосинтезе:
Выяснить, какие особенности строения растения свидетельствуют о приспособленности его к процессу фотосинтеза.
История открытия фотосинтеза
К самому неожиданному, но правильному предположению о воздушном питании растений ученые пришли лишь к началу девятнадцатого века. Важную роль в понимании этого процесса сыграло открытие, совершенное английским химиком Джозефом Пристли в 1771 году. Он поставил опыт, в результате которого он сделал вывод: растения очищают воздух и делают его пригодным для дыхания. Позднее выяснилось: для того, чтобы растение очищало воздух, необходим свет. Десять лет спустя, учёные поняли, что растение не просто превращаетуглекислый газ в кислород. Углекислый газ необходим растениям для жизни, он служит для них настоящей пищей (вместе с водой и минеральными солями). Воздушное питание растений называется фотосинтезом. Кислород в процессе фотосинтеза выделяется в качестве побочного продукта. В 1852 году немецкий ботаник Юлиус Сакс с помощью опытов доказал, что растение не только выделяет кислород, но и создаёт органические вещества. Начиная с семидесятых годов прошлого столетия, крупные успехи в области фотосинтеза были получены в России. Работами русских учёных Пуриевича, Ивановского, Риктера, Иванова, Костычева были изучены многие стороны этого процесса
Процессы, происходящие в листе
Лист осуществляет три важных процесса – фотосинтез, испарение воды и
газообмен. В процессе фотосинтеза в листьях из воды и двуокиси углерода под действием солнечных лучей синтезируются органические вещества. Днем, в результате фотосинтеза и дыхания, растение выделяет кислород и двуокись углерода, а ночью – только двуокись углерода, образующуюся при дыхании.
Большинство растений способно синтезировать хлорофилл при слабом освещении.
При прямом солнечном освещении хлорофилл синтезируется быстрее.
Необходимая для фотосинтеза световая энергия в известных пределах поглощается тем больше, чем меньше затемнен лист. Потому у растений в процессе эволюции выработалась способность поворачивать пластину листа к свету так, чтобы на нее падало больше солнечных лучей. Листья на растении располагаются так, чтобы не притеснять друг друга.
Тимирязев доказал, что источником энергии для фотосинтеза служат
преимущественно красные лучи спектра. В хлоропластах вместе с хлорофиллом имеются пигменты каротин и ксантофилл.
Оба этих пигмента поглощают синие и, отчасти, зеленые лучи и пропускают
красные и желтые. Некоторые ученые приписываю каротину и ксантофиллу роль экранов, защищающих хлорофилл от разрушительного действия синих лучей. Процесс фотосинтеза слагается из целого ряда последовательных реакций, часть
которых протекает с поглощением световой энергии, а часть – в темноте.
Устойчивыми окончательными продуктами фотосинтеза являются углеводы (сахара, а затем крахмал), органические кислоты, аминокислоты, белки.
Фотосинтез при различных условиях протекает с разной интенсивностью.
Интенсивность фотосинтеза также зависит от фазы развития растения.
Максимальная интенсивность фотосинтеза наблюдается в фазе цветения.
Обычное содержание углекислоты в воздухе составляет 0,03% по объему.
Уменьшение содержания углекислоты в воздухе снижает интенсивность
фотосинтеза. Повышение содержания углекислоты до 0,5% увеличивает
Процесс фотосинтеза и постоянное протекающее дыхание живых клеток листа требуют газообмена между внутренними тканями листа и атмосферой. В процессе фотосинтеза из атмосферы поглощается углекислый газ и выделяется кислород.
Применение изотопного метода анализа показало, что кислород, возвращаемый в атмосферу ( 16 О) принадлежит воде, а не углекислому газу воздуха При дыхании живых клеток (окисление свободным кислородом органических веществ внутри клетки до углекислого газа и воды) необходимо поступление из атмосферы кислорода и возвращение углекислоты. Этот газообмен также в основном осуществляется через
Хлоропласты имеют наиболее высокую степень организации внутренних мембранных структур по сравнению с другими органоидами клетки. В клетках высших растений имеют форму двояковыпуклой линзы. Наружная мембрана гладкая, внутренняя имеет складчатую структуру. Наименьшая складка называется тилакоидом. Группа тилакоидов, уложенных стопкой, называется граной. В мембраны тилакоидов встроены фотосинтетические ферменты и пигменты. Главный фотосинтетический пигмент – хлорофилл. По степени упорядоченности структур хлоропласты можно сравнить только с рецепторными клетками сетчатки глаза, также выполняющими функцию преобразования световой энергии.
Хлорофилл состоит из атомов углерода и азота, соединённых в сложное кольцо в центре с атомом магния. Существуют 4 вида хлорофилла. Хлорофилл поглощает красные и синие лучи света.
Солнце жизнь и хлорофилл
Документальные учебные фильмы. Серия «Биология».
Благодаря энергии солнечного света в растительной клетке происходит синтез АТФ и молекул некоторых других веществ, например углеводов, играющих роль своеобразных аккумуляторов энергии. Энергия, запасенная в этих веществах, используется для синтеза нуклеиновых кислот, белков, углеводов, жиров. Процесс синтеза органических веществ за счет энергии света называют фотосинтезом.
Организмы, которые способны из неорганических соединений синтезировать органические вещества, называют автотрофными. Фотосинтез свойствен только клеткам автотрофных организмов. Растения являются фотосинтезирующими автотрофами. Гетеротрофные организмы не способны синтезировать органические вещества из неорганических соединений. Они должны получать их готовыми с пищей. Животные — гетеротрофные организмы.
Клетки зеленых растений и некоторых бактерий имеют специальные структуры и комплексы химических веществ, которые позволяют им улавливать энергию солнечного света.
Роль хлоропластов в фотосинтезе. В клетках растений, как мы знаем, имеются микроскопические образования — хлоропласты. Это органоиды, в которых происходит поглощение энергии света и превращение ее в энергию АТФ и иных молекул — носителей энергии. В гранах хлоропластов содержится хлорофилл — сложное органическое вещество. Хлорофилл улавливает энергию света для использования ее в процессах биосинтеза глюкозы и Других органических веществ. Ферменты, необходимые для синтеза глюкозы, расположены также в хлоропластах.
Ионы водорода (Н + ) и электроны (ё), необходимые для восстановления молекул-носителей энергии, образуются при расщеплении молекул воды. Расщепление молекул воды в хлоропластах осуществляется специальным белком под воздействием света. Называется этот процесс фотолизом воды.
Таким образом, энергия солнечного света непосредственно используется растительной клеткой для: 1) возбуждения электронов хлорофилла, энергия которых далее расходуется на образование АТФ и иных молекул-носителей энергии; 2) фотолиза воды, поставляющего ионы водорода и электроны в световую фазу фотосинтеза При этом выделяется кислород как побочный продукт реакций фотолиза. Этап, в течение которого за счет энергии света образуются богатые энергией соединения — АТФ и молекулы-носители энергии, называют световой фазой фотосинтеза.
Темновая фаза фотосинтеза. В хлоропластах есть пятиуглеродные сахара, один из которых рибулозодифосфат, является акцептором углекислого газа. Особый фермент связывает пятиуглеродный сахар с углекислым газом воздуха. При этом образуются соединения, которые за счет энергии АТФ и иных молекул-носителей энергии восстанавливаются до шестиуглеродной молекулы глюкозы. Таким образом, энергия света, преобразованная в течение световой фазы в энергию АТФ и иных молекул-носителей энергии, используется для синтеза глюкозы. Эти процессы могут идти и в темноте.
Из растительных клеток удалось выделить хлоропласты, которые в пробирке под действием света осуществляли фотосинтез — образовывали новые молекулы глюкозы, при этом поглощали углекислый газ. Если прекращали освещать хлоропласты, то приостанавливался и синтез глюкозы. Однако если к хлоропластам добавляли АТФ и восстановленные молекулы-носители энергии, то синтез глюкозы возобновлялся и мог идти в темноте. Это означает, что свет действительно нужен только для синтеза АТФ и зарядки молекул-носителей энергии. Поглощение углекислого газа и образование глюкозы в растениях называют темновой фазой фотосинтеза., поскольку она может идти в темноте.
Интенсивное освещение, повышенное содержание углекислого газа в воздухе приводят к повышению активности фотосинтеза. Повышая интенсивность фотосинтеза сельскохозяйственных растений, можно повысить их урожайность.
Презентация по теме «Солнце, жизнь и хлорофилл»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Солнце, жизнь и хлорофилл
Лист – главный орган фотосинтеза Ткани листа: Эпидермис (верхний и нижний) Ассимиляционная ткань. (Мезофилл листа) а) столбчатая б) губчатая 3. Проводящая ткань.
Фотодыхание Фотодыхание снижает потенциальнуюурожайность С-3 растений на 30-40%.
Факторы, влияющие на фотосинтез
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс повышения квалификации
Современные педтехнологии в деятельности учителя
Курс профессиональной переподготовки
Биология: теория и методика преподавания в образовательной организации
Онлайн-конференция для учителей, репетиторов и родителей
Формирование математических способностей у детей с разными образовательными потребностями с помощью ментальной арифметики и других современных методик
Номер материала: ДВ-075954
Международная дистанционная олимпиада Осень 2021
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Стартовал Всероссийский конкурс «Лучшая столовая школы»
Время чтения: 1 минута
В России в науке и образовании женщин больше, чем мужчин, но ученых степеней у них меньше
Время чтения: 1 минута
Рособрнадзор оставил за регионами решение о дополнительных школьных каникулах
Время чтения: 1 минута
Решение по формату сдачи ЕГЭ в 2022 году будет принято в ближайшее время
Время чтения: 1 минута
Рособрнадзор проведет исследование качества образования в школах
Время чтения: 2 минуты
В Москве подписан Меморандум о развитии и поддержке классного руководства
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.