Изучение процессов фотосинтеза зеленых растений

Цель работы.

Обучаемый должен знать:

1. Механизмы поглощения света и трансформации энергии фотонов в химическую энергию биоструктур.

2. Основные этапы фотосинтеза световой и темновой фазы. Основные процессы, протекающие на мембранах гран хлоропластов.

3. Общебиологическое значение фотосинтеза в развитии биосферы на Земле.

Обучаемый должен уметь:

1. Экспериментально регистрировать процесс фотолиза воды.

2. Изучать влияние абиотических факторов (температуры и освещенности) на скорость фотосинтеза зеленых растений.

Практическое значение.

Процесс фотосинтеза обеспечивает усвоение солнечной энергии для синтеза органических соединений растений. Животные способны использовать только энергию, уже связанную в органические соединения, т.е. процесс фотосинтеза обеспечивает все энергетические потребности всех живых организмов Земли. Кроме того, кислород, выделяющийся при фотосинтезе, поддерживает состав атмосферы Земли.

Оборудование: лабораторная посуда, химические реактивы: растворы Ва(ОН)₂, НСl, 4% СuSO, 1% K₂Cr₂O₇, KMnO₄, раствор фенолфталеина, часы, листы черной бумаги.

Объект исследования: веточки комнатных зеленых растений, веточки аквариумных растений – элодеи или валиснерии.

Бюджет времени

На изучение темы отводится 4 часов, из них 2 часа лабораторные занятия и 2 часа на самоподготовку.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рубин А.В. Биофизика: В 2 кн.- М.: Высш. шк., 1987.- Кн. 2

2. Страйер Л. Биохимия: В 3 т.- М.: Мир, 1985.- Том 2

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО I ЭТАПУ

“САМОПОДГОТОВКА”

Цель этапа.

Повторить исходную информацию, необходимую для понимания изучаемой темы. Проверить качество усвоения новой информации (понятия и законы) перед выполнением работы.

I. Исходный уровень знаний.

Для изучения темы необходимо повторить:

1. Понятие фотосинтеза растительного и бактериального типа.

2. Понятие электронно-транспортной цепи.

II. Изучив блок информации и учебную литературу, обучающийся для самоконтроля должен ответить на следующие вопросы:

1. Дайте характеристику процессу фотосинтеза.

2. Объясните роль фотосинтеза в глобальных преобразованиях биосферы.

3. Какие факторы регулируют интенсивность и продуктивность фотосинтеза?

4. Каковы особенности фотосинтеза различных растений (водные и наземные)?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО II ЭТАПУ:

“Выполнение лабораторной работы”

Цель этапа.

Изучить зависимость интенсивности процессов фотосинтеза от различных факторов окружающей среды (освещенность, спектральный состав света).

Для достижения цели необходимо:

I. Исследование влияния различной освещенности на интенсивность фотосинтеза.

Возьмите две конические колбы, предварительно выдержанные открытыми в течение 20- 30 минут в одинаковых условиях для заполнения воздухом. Срежьте веточку комнатного зеленого растения и поставьте ее в пробирку с водой, эту пробирку опустите в первую колбу (назовем ее опытной), а вторую колбу (назовем ее контрольной) оставьте пустой, затем обе колбы практически одновременно плотно закройте пробкой. Выставьте колбы на хорошо освещенное и теплое место. Время экспозиции 60 минут.

По окончании опыта извлеките растения из обеих колб одновременно, быстро закройте каждую колбу вновь пробкой с трубочкой. Налейте в каждую колбу по 20 мл раствора Ва(ОН)₂ и добавьте по 2 капли раствора фенолфталеина. Оттитруйте полученные растворы в колбах раствором НСl. Интенсивность фотосинтеза определите по формуле:

,

где А- количество НСl в опытной колбе, В - количество НСl в контрольной колбе, К- поправка к титру НСl, 0,55- стандартная величина, S_х- площадь листа, t - продолжительность опыта в минутах, 60 - коэффициент перевода минут в часы.

Повторите опыт, но задайте иные условия освещенности. Например: поместите колбы в плохо освещенное, холодное место. Сравните полученные результаты и сделайте вывод о влиянии освещенности на интенсивность фотосинтеза.

II. Изучение влияния света на возможность фотосинтеза.

Возьмите три пробирки. В каждую налейте по 2 мл баритовой воды подкрашенной фенолфталеином. В две пробирки поместите веточку комнатного зеленого растения, третью оставьте контрольной. Все пробирки плотно закройте пробками. Одну изолируйте от света, плотно завернув в черную бумагу.

Время экспозиции 40 минут. По истечении времени возьмите пробирки в руку и хорошо встряхните их до тех пор, пока станут заметными изменения окраски раствора. Какие изменения произошли в двух опытных пробирках? Опишите эти изменения в тетради и объясните возможные причины этих событий.

III. Изучение влияния внешних условий на интенсивность фотосинтеза водных растений.

Привяжите веточку живой элодеи или валиснерии ниткой к стеклянной палочке и поместите ее в пробирку с водой. Добавьте в воду щепотку соды. Из срезанного листа водного растения начнут выделяться пузырьки воздуха, при подсчете которых судите об интенсивности фотосинтеза за определенный интервал времени. Подсчитайте количество пузырьков, выделившихся за 30 минут и запишите эти сведения в тетрадь.

Повторите опыт, но задайте при этом иные условия. Например, поместите пробирку в плохо или в хорошо освещенное место, подкрасьте воду 4% раствором СuSО₄ в синий цвет или в красно-розовый 1% раствором дихромата или перманганата калия. Сравните полученные результаты и дайте им грамотное объяснение.