В конце XVIII века рядом ученых было установлено, что растения не только погло­щают углекислый газ, но и выделяют его. Это открытие получило название процесс дыхания растений .

История изучения химизма дыхания

В конце XIX столетия А. Н. Бахом была разработана теория активации молекулярного кислорода. Молекулярный кислород не может вступать в соединения с окисляемым веществом, так как обе его связи за­няты. Для того чтобы его активировать, необходимо освобо­дить связи. Активированный кислород может соединяться с окисляемым веществом, образуя перекись, которая, распадаясь, осуществляет дальнейшее окисление. В работах В. И. Палладина указывается, что в процессе ды­хания происходит активация водорода дыхательного вещества. Активация водорода заключается в том, что ферменты дегидрогеназы отнимают водород от дыхательного материала, вследст­вие чего последний окисляется, а активированный водород со­единяется с кислородом. В настоящее время общепризнано, что в процессе дыхания активируется как кислород, так и водород. В дальнейшем рабо­тами С. П. Костычева была доказана связь между дыханием и брожением. Начальная фаза превращения сахара происходит одинаково и при дыхании, и при брожении и образуются одина­ковые промежуточные продукты. Затем при дыхании эти про­дукты окисляются до СО 2 и Н 2 О, а при брожении образуются спирт и СО 2 . В последнем случае выделяется мало энергии: на одну грамм-молекулу сахара - 48 ккал. В разработке химизма дыхания принимали участие многие ученые. Л. А. Иванов показал значение фосфорной кислоты в процессе дыхания: окислению подвергается не свободная молекула сахара, а ее фосфорный эфир. Это указывает на то, что в процессе дыхания не только распадаются, но и синтезируются сложные органические соединения. А. Сент-Джорджи , X. Кребс и С. М. Джонсон детально исследовали химизм дыхания и пока­зали роль органических кислот в этом процессе.

Дыхание это процесс, свойственный всем живым организмам. Оно представляет собой окислительный распад сложных органических соединений (в первую очередь углеводов), конечными продуктам которого являются углекислый газ и вода с выделением энергии. Дыхание как физиологический процесс может быть представлено следующей схемой: С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 → 6СО 2 + 6Н 2 О + 686 ккал. Однако процесс окисления не столь прост, как показано на схеме, а идет через ряд промежуточных этапов. Значение дыха­ния состоит не только в освобождении энергии, но и в том, что при постепенном распаде углеводов образуется ряд различных промежуточных соединений, которые могут служить для синтеза органических веществ, например белков, жиров и других.
Дыхание и фотосинтез. Таким образом дыхание - окислительный распад сложных органиче­ских соединений - является главным руслом превращения веществ и энергии в растении. Сравнивая суммарные уравнения фотосинтеза и дыхания, видим, что при образуются органические вещества с использованием солнечной энергии, а при дыхании растений эта энергия, накопленная в органическом веществе, освобож­дается: 6СО 2 + 6Н 2 O → (энергия света(686ккал)/хлорофилл) → С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 (фотосинтез), С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 → 6СО 2 + 6Н 2 О + 686 ккал (дыхание). При образовании одной грамм-молекулы сахара в процессе фотосинтеза затрачивается 686 ккал солнечной энергии; такое же количество энергии выделяется и при ее окислении в про­цессе дыхания. Таким образом, в энергетическом отношении ды­хание - прямая противоположность . У растений в отличие от животных нет специальных органов дыхания, и кислород непосредственно поступает в каждую жи­вую клетку. Благодаря большому развитию поверхностей, тесно связанных с воздушным питанием, доступ воздуха к каждой клетке облегчен, и поэтому для поступления кислорода в клетку и освобождения ее от образовавшегося углекислого газа не тре­буется никаких дополнительных органов. Процесс дыхания у разных и их органов неодина­ков и его сравнивают по интенсивности, т. е. по количеству вы­деленного в процессе дыхания углекислого газа на единицу веса в единицу времени. Дыхание тесно связано с ростом, поэтому чем интенсивнее идет рост растения, тем сильнее процесс дыхания. Интенсив­ность дыхания также зависит от возраста растений: у молодых растений дыхание протекает более энергично, с возрастом интен­сивность дыхания уменьшается. Ниже показано изменение ин­тенсивности дыхания в процессе индивидуального развития (по Б. А. Рубину).

Листья капусты белокочанной (сорт Амагер)
Возраст растений (в сутках)	3	8	24	31	70
	314	155	52	67	27
Листья подсолнечника
Возраст растений (в сутках)	22	36	50	64	99
Дыхание (в мг С0 2 на кг сырого веса в час)	300	87	46	59	25

Интенсивность дыхания различных ор­ганов растения зависит от наличия в клет­ках живого содержимого. Наиболее интен­сивно дышат цветки . При дыхании массив­ных цветков, например Амазонской Виктории регии (Victoria regia), внутри цветков поднимается температура, пре­вышающая температуру воздуха на 12°.
При дыхании цветков кувшинки Виктории регии температура в них поднимается выше температуры воздуха. Процесс дыхания растений можно наглядно наблюдать на прорастающих семенах пшеницы. Прорастающие семена также отличаются высокой интенсивностью дыхания. Если их поместить в хорошо изолированный от потери тепла приемник, например в дьюаровский сосуд, то можно наблюдать значительное повышение температуры, достигающее 30 -50°.
Прорастающие семена пшеницы в дьюаровском сосуде. В этом случае семена могут даже погибнуть в связи с высокой температурой.

Может происходить благодаря совершенно разным, подходящим для данных условий обитания системам. Это могут быть устьица и чечевички – специальные органы, способные получать и усваивать кислород напрямую из окружающего воздуха и служащие для газообмена между всеми органами и окружающей средой. Дышат растения и корнями, поглощающая жизненно необходимый газ в условиях заболоченной местности. У большелистных растений, а также у тропических видов в процессе поглощения газа участвует вся живая поверхность сразу, всеми частями и те растения, которые растут в воде.

Процесс дыхания

Известно, что в процессе самого дыхания образуются два главных вещества: углекислый газ, выпускаемый в атмосферу, и обыкновенная вода, аккумулируемая самим растением. Вся энергия, сопровождающая подобную реакцию распада органических составляющих на более простые, идет на становление и поддержание нормального уровня жизнедеятельности растения, дальнейший рост и активное развитие его ветвей, корней и плодов.

Не стоит путать дыхание и сложный процесс фотосинтеза. Эти явления абсолютно противоположны. Если первый проходит с непосредственным поглощением кислорода всеми имеющимися элементами растения и активным выделением энергии и углекислого газа, то второй скорее наоборот использует энергию солнца, газ и воду для создания особо сложных веществ, таких как, например, сахар и газ кислород.

Особенности дыхательного процесса

В почве растения дышат корнями, при этом выделяется не газ, а углекислота. Любопытно, что луковичные растения ведут более активный процесс поглощения кислорода, чем растения с корнями, однако это вовсе не значит, что, к примеру, декоративные комнатные луковичные растения поглотят весь кислород в комнате. Они не только дышат, но и «выдыхают».

Сама интенсивность дыхания живых растений конечно же не сравнима с дыханием и напрямую зависит от возраста и текущей потребности. Так особенно молодым, быстро побегам для роста всех клеток и дальнейшего образования цветов кислорода требуется, безусловно, больше, нежели отцветшим и пожелтевшим растениям, готовящимся уйти в своеобразную зимнюю спячку, замедлив все биологические процессы. Важно отметить, что дыхание цветов гораздо интенсивнее, нежели дыхание листьев того же растения, которые, в свою очередь, более активны в этом процессе по сравнению с обычными стеблями и плодами.

Опытным путем доказано, что дыхание напрямую зависит от уровня сложившихся температур и усиливается с ростом столбика термометра. Свет также способствует увеличению уровня углеводов, тех соединений, которые становятся активными участниками системы поглощения кислорода. Высшие растения наделены особой способностью бескислородного, анаэробного процесса, происходящего с задействованием всего внутреннего потенциала живого существа, с использованием реакций распада органических соединений.

Цели урока:

образовательные

• организовать изучение и обеспечить понимание учащимися зависимости жизненных процессов от дыхания.

развивающие

• продолжить формирование умений устанавливать причинно-следственные связи, используя приемы технологии развития критического мышления "знаю, хочу знать, узнал".

воспитательные

• создать условия для увлеченного учения;
• продолжить формированиеинформационных, коммуникативных компетентностей.

Оборудование: стаканы с притертым стеклом, проросшие семена гороха, корнеплоды моркови, комнатные растения, стакан с водой с бальзамином, пульверизатор, свечи, известковая вода, спички, таблицы "Схема процессов дыхания и фотосинтеза", "Стебель", "Строение листа".

Ход урока

I. Организационный момент.

Друзья мои, я очень рада
Войти в приветливый ваш класс,
И для меня уже награда
Вниманье ваших умных глаз.
Я знаю, каждый в классе - гений,
Но без труда талант не впрок.
Скрутите шпаги ваших мнений,
Мы вместе сочиним урок.
Мои соавторы и судьи,
Оценкой вас не накажу,
За странный слог не обессудьте,
А дальше прозой я скажу.

Ребята, чтобы разобрать тему урока, давайте вспомним о чём мы говорили на прошлых уроках. Для этого ответим на вопросы.

II. Проверка знаний. Разминка.

Около 300 лет назад М.В. Ломоносова написал тракт "Слово о явлениях воздушных", где отметил, что растения "строят свое тело из воздуха, который поглощают". Докажите правильность или ошибочность взглядов М.В. Ломоносова (воздух - это смесь газов, в своем составе содержит углекислый газ, который используется для образования углеводов, а углеводы входят в состав тела или органов растения, значит растения "строят свое тело из воздуха").

Что образуется в листьях на свету? Как в этом можно убедиться? (В листьях на свету есть образуется крахмал. Убедиться в этом можно, проводя опыт. Если срезать лист комнатного растения традесканции, опустить его в кипящую воду, а затем на несколько минут в горячий спирт, в котором хлорофилл растворится, а лист обесцветится. Промыть лист водой, расправить и облить слабым раствором йода, то лист посинеет. Следовательно, в зеленом листе содержится крахмал, который посинел от йода).

• Какие условия необходимы для условия фотосинтеза? (свет, наличие хлорофилла)
• Что такое фотосинтез? (процесс образования углеводов из углекислого газа и воды на свету в присутствии хлорофилла при этом происходит выделение кислорода).
• Какую роль играет фотосинтез в природе? (при этом образуются органические вещества - углеводы, которые используются самими растениями и другими организмами, а также кислород, который необходим для дыхания).
• Ребята, вы догадались, о чем пойдет речь на уроке? (О дыхании)

III. Актуализация знаний. Ввод в проблему (стадия вызова)

Итак, сегодня на уроке изучим тему: "Дыхание растений".

(Учащиеся записывают тему в тетрадях).

Ребята, вспомните и назовите, что вам известно о дыхании?

(Ответы учащихся: дыхание - это один из процессов жизнедеятельности живых организмов:

Дыхание - это свойство живых тел, организмов;

При дыхании поглощается кислород, выделяется углекислый газ.)

Давайте в тетрадях начертим таблицу, состоящую из трех граф.(Слайд 2)

знаю, хочу знать, узнал

и запишем, что вы уже знаете о дыхании и обсудим, что хотели бы вы узнать на уроке по этой теме? Чему научиться?

(Ответы учащихся: как растения дышат? Как поступает воздух в растения? Зачем нужен кислород? Все ли органы растения дышат?)

Наша задача выяснить в чем сходство дыхания и горения и установить, есть ли взаимосвязь между процессами дыхания и фотосинтеза.

(Работа с тетрадью. Заполнение граф "знаю", "хочу знать")

"Знания только тогда знания, когда они приобретены усилиями своей мысли, а не памятью".
Л. Н. Толстой (Слайд 3)

IV. Изучение нового материала и его закрепление (осмысление содержания).

1. Демонстрация опыта, показывающий необходимость воздуха для дыхания корней. (Слайд 4)

1) Для чего в первом варианте используется пульверизатор? (для насыщения воды воздухом, так как корни растений дышат)

2) Для чего во второй стакан налили растительное масло? (чтобы не было доступа воздуха)

3) Почему растение во втором стакане погибло? (если доступ воздуха - кислорода к корням прекращается, то растение погибает)

4) Каким образом поступает воздух в растение? (стр. 109, 117 учебника В.В. Пасечник Биология 6 кл., М. Дрофа 2002. ч ерез устьица листа, стебля, чечевички пробки запись в графе "узнал")

2. Демонстрация опыта, доказывающий дыхание других органов . (Слайд 5)

1) Почему свечи погасли? (органы растения использовали кислород на дыхание, а горение без кислорода тоже не происходит)

Вывод: все органы растения, состоящие из живых клеток дышат. (Слайд 6)

(запись в графе "узнал")

2) Как вы думайте, какой газ находится в банках № 1 и № 2? (углекислый газ, который не поддерживает горение)

3) Как протекает процесс горения? (учащиеся высказывают свои суждения: при дыхании поступает кислород, а выделяется углекислый газ, на горение тоже используется кислород и т.д.)

4) Что выделяется при горении кроме углекислого газа? (тепло)

Вывод: при горении выделяется большое количество энергии. (Слайд 7)

ФИЗКУЛЬТМИНУТКА.Физкульминутка.

(звучит музыка В.С.Высоцкого "Гимнастика")

Вздох глубокий. Руки шире.
Не спешите, три - четыре!
Бодрость духа, грация и пластика.
Общеукрепляющая,
Утром ободряющая,
Если жив пока ещё -
Гимнастика!

Если вы уже устали_
Сели - встали, сели - встали.
Не страшны вам Арктика с Антарктикой.
Главный академик Иоффе
Доказал - жиры и кофе
Вам заменят спорт и профилактика.

3. Самостоятельная работа учащихся.

Чтение текста учебника "как протекает процесс дыхания у растений"

(сравнение суждений учащихся с научной информацией)

1) В чем проявляется сходство дыхания и горения?

(при горении органические вещества взаимодействуют с кислородом. Сложные органические вещества распадаются на более простые, из которых они образовались, - воду и углекислый газ. А световая энергия, которая была, использована растениями в процессе фотосинтеза для образования органических веществ, освобождается в виде тепла и света.

Дыхание сходно с горением. При дыхании разложение органических веществ происходит постепенно, поэтапно, на каждом этапе выделяется энергия, которую растение использует на различные процессы жизнедеятельности (рост, размножение).

4. Самостоятельная работа учащихся.

Чтение текста учебника "взаимосвязь процессов дыхания и фотосинтеза" и составьте таблицы

"Сопоставление процессов фотосинтеза и дыхания". (Слайд 8)

Признаки процесса	Фотосинтез	Дыхание
Где происходит?	В клетках, содержащих хлоропласты	Во всех живых клетках
Какой газ поглощается?	Углекислый газ	Кислород
Какой газ выделяется?	Кислород	Углекислый газ
Что происходит с органическими веществами?	Образуется	Расходуется
В какое время суток происходит?	Необходима	Происходит и на свету, и в темноте
Энергия	Накапливается	Освобождается

Вывод: процессы фотосинтеза и дыхания взаимосвязаны (продукт фотосинтеза - органические вещество - используется при дыхании). (Слайд 9)

Фронтальная проверка содержания записей в таблице.

V. Подведения итогов урока (рефлексия)

1. Анализ записей в тетради учащимися.

2. Формулировка вывода.

Дыхание - сложный процесс, при котором разрушается, органические вещества при участии кислорода и выделяется энергия, необходимая для процессов жизнедеятельности. (Слайд 10)

(запись учащимися в графе "узнал"

3. Беседа о вредном влиянии загрязнения воздуха на интенсивности дыхания растений, о защите комнатных растений от пыли, о необходимости рыхления почвы, соблюдении воздушного режима при хранении семян в зернохранилищах.

Стихотворение. (Слайд 11)

Мы дышим, дышим, дышим,
И потому живем.
Конечно, для дыхания
Нам нужен только он.
Дыханье днем и ночью
Идет у нас, друзья.
И нам без кислорода
Никак прожить нельзя.
А он уж в наших клетках
Разрушит вещества,
Которые съедаем
Не раз мы и не два.
И будет в организме
Энергия кипеть,
На мир это позволит
Нам весело смотреть.

4. Выставление оценок.

Выставлено: "5" - 2, "4" - 2, "3" - 1

VI. Домашнее задание: (Слайд 12)

2) решить проблемную задачу: когда (утром или вечером) один и тот же лист весит меньше? Ответ пояснить.

По желанию: подобрать материал о вредном влиянии загрязнения воздуха на интенсивность дыхания растений;

• о защите комнатных растений от пыли;
• о необходимости рыхления почвы;
• о соблюдении воздушного режима при хранении семян.

Литература.

1. В.В. Пасечник Биология 6кл. Бактерии, грибы, растения. Учебник для общеобразовательных заведений - М.Дрофа 2007 год.

2. Биология в школе № 2/2004 год.

3. С.Л. Островский "Как сделать презентацию к уроку?", Первое сентября, 2010

Дыхание растений - совокупность процессов, осуществляющих окисление органических веществ и получения энергии для жизнедеятельности. Дыхание является одним из основных проявлений обмена веществ между организмом и средой, в результате чего происходит образование энергии в виде АТФ и формирования промежуточных продуктов для различных реакций синтеза. Субстратом для окисления у растений служат в основном углеводы, но в отдельных органах и тканях могут использоваться жиры и белки (например, в семени для прорастания). У растений различают внешнее и внутреннее дыхание.

■ внешнее дыхание (газообмен ) - совокупность процессов, обеспечивающих обмен газов между организмом растения и средой;

■ внутреннее (внутриклеточное ) дыхания - совокупность биохимических процессов расщепления с участием клеточных ферментов, которые сопровождаются выделением энергии.

В растительных клетках наблюдается аэробное дыхание, однако для них свойственно и анаэробное:

■ аэробное дыхание - совокупность процессов, осуществляющих окисление органических веществ и получения энергии с участием кислорода, который является приемником (акцептором) электронов; расщепления органических веществ является полным и происходит с образованием конечных продуктов окисления Н2О и СО2; характерно для подавляющего большинства растительных организмов и проходит в митохондриях клетки;

■ анаэробное дыхание - совокупность процессов, осуществляющих окисление органических веществ и получения энергии при отсутствии кислорода; расщепления органических веществ является неполным и происходит с образованием промежуточных соединений; характерно для многих растительных тканей и может происходить даже при доступа воздуха (например, в поспевающие плодов можно выявить запах этилового спирта, выделяется в результате анаэробного дыхания).

В низших растений обмен газов осуществляется путем диффузии через поверхность клеток. В высших растений для дыхания есть специальные приспособления: устьица на листьях и зеленых стеблях, чечевички в коре древесных форм, многочисленные межклетники в губчатой паренхиме листьев. Дыхание у растений происходит как в темноте, так и на свету, причем на свете результате фотосинтеза из воздуха поглощается гораздо больше углекислого газа, чем выделяется в процессе дыхания. На дыхание зеленые растения теряют 20-25% органических соединений, образующихся в процессе фотосинтеза. Интенсивные процессы дыхания в растущих тканях верхушек побегов и корней, стеблей, почек, прорастающих семян. Основным субстратом дыхания у растений есть углеводы. Жиры и белки используются в основном при дыхании ростков растений, развивающихся из богатых жирами или белки семян. Долгое время считали, что процессы фотосинтеза и дыхания противоположны. Но в действительности они взаимосвязаны и родственные, причем в обоих процессах важное значение имеет вода. Выявлено, что дыхание выполняет те же функции, что и фотосинтез, а именно они обеспечивают клетку необходимыми для роста и жизнедеятельности промежуточными продуктами и энергией.

1. Какой газ при дыхании поглощается, а какой - выделяется?

В ходе дыхания поглощается кислород и выделяется углекислый газ.

2. Назовите газ, поддерживающий горение.

Кислород поддерживает горение.

Вопросы

1. Какое значение имеет дыхание?

Живые организмы в процессе дыхания получают энергию, необходимую для жизнедеятельности.

2. Как можно доказать, что органы растения дышат?

Возьмём три ёмкости из бесцветного прозрачного стекла, например бутылки. В одну из них поместим 30- 40 набухших, прорастающих семян гороха, фасоли или других растений. Сухие семена брать не следует. Они находятся в состоянии покоя, и поэтому все процессы жизнедеятельности, в том числе и дыхания, у них протекают очень слабо.

Во вторую бутылку положим корнеплоды моркови. Чтобы активизировать их клетки, перед опытом корнеплоды следует 2-3 дня подержать в воде.

В третью бутылку поместим свежесрезанные стебли растений с листьями. Плотно закроем бутылки пробками и поставим в тёмное тёплое место. На следующий день проверим, изменился ли состав воздуха в бутылках.

Опустим в каждую из бутылок зажжённую свечу, прикреплённую к проволоке. Свечи гаснут, потому что в процессе дыхания органы растения поглотили кислород из воздуха, находящегося в бутылках, и выделили большое количество углекислого газа. В этом легко убедиться с помощью известковой воды, которая мутнеет, взаимодействуя с углекислым газом.

Если вместо бутылок взять термос, хорошо сохраняющий тепло, то, опустив в него термометр, легко заметить повышение температуры. Это часть энергии при дыхании выделилась в виде тепла.

3. Почему нельзя закладывать на хранение влажные семена?

Во влажных семенах все процессы жизнедеятельности, в том числе и дыхание, протекают очень интенсивно. Такие семена за одни сутки расходуют на дыхание столько питательных веществ, сколько за целый год хранения в сухом состоянии. В семенах истощается запас питательных веществ, необходимый для прорастания. Они в короткий срок полностью теряют пищевые и посевные качества.

Семена влажные и с примесью впитывающего влагу мусора (мезга, полова, шелуха) быстро разогреваются, покрываются плесенью и портятся.

Закладывать на хранение необходимо только сухие семена.

4. Почему культурные растения плохо растут на заболоченных почвах?

При избыточном увлажнении воздух, необходимый для дыхания корней, вытесняется водой, что приводит к гибели растений.

На заболоченной почве культурные растения развиваются очень плохо и по другой причине: именно в сырых местах много растений, выделяющих в почву токсичные для садовых культур вещества.

Почвы болот имеют очень высокую кислотность, которую большинство культурных растений не переносит.

Торф является теплоизолятором, и это его самое коварное свойство. На кустарнике или дереве уже распускается листва, а корни у растения еще не проснулись, поскольку скованы льдом. Растения гибнут от голода.

Подумайте

Каковы отличительные особенности процессов фотосинтеза и дыхания и какова взаимосвязь между ними?

Во время фотосинтеза поглощается энергия солнечного света и из неорганических создаются органические вещества. Во время дыхания растение расходует органические вещества, а энергия, необходимая для жизнедеятельности, освобождается.

Дыхание во всех живых клетках органов растения происходит непрерывно. Фотосинтез происходит только на свету.

На свету растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Но они и дышат, т. Е. поглощают кислород, но в гораздо меньших количествах, чем выделяют при фотосинтезе. Углекислого газа при фотосинтезе растения поглощают гораздо больше, чем выделяют при дыхании.

Задания

1. Изучив текст параграфа, заполните таблицу «Сравнение процессов фотосинтеза и дыхания».

2. Рассмотрите рисунок 74. Объясните, почему растение во второй банке погибло.

Для дыхания корней необходим воздух. Во втором варианте опыта воздух не проходил через слой масла.