Copy - UNIT 8: Photosynthesis

Project Number: 2023-1-PL01-KA220-SCH-000164042

Dział 8: Fotosynteza

Projekt współfinansowany przez Komisję Europejską. Publikacja odzwierciedla jedynie stanowisko autora, a Komisja nie ponosi odpowiedzialności za sposób wykorzystania zawartych w niej informacji. Nr projektu: 2023-1-PL01-KA220-SCH-000164042

Wstęp

W tym dziale poznasz, jak przebiega fotosynteza i jakie czynniki wpływają na jej szybkość.

Źródło: freepik.com

Cele lekcji:

Cele lekcji:

• Znaczenie fotosyntezy w produkcji składników odżywczych przez rośliny.
• Wnioski na temat czynników wpływających na tempo fotosyntezy.

Źródło: freepik.com

Fotosynteza

• Fotosynteza to wieloetapowy proces, który wymaga światła słonecznego, dwutlenku węgla i wody jako substratów.
• Produkuje tlen i aldehyd-3-fosfoglicerynowy (G3P lub GA3P), proste cząsteczki węglowodanów, które są bogate w energię i mogą być następnie przekształcane w glukozę, sacharozę lub inne cukry.
• Te cząsteczki cukru zawierają wiązania kowalencyjne, które magazynują energię. Organizmy rozkładają te cząsteczki, aby uwolnić energię do wykorzystania w pracy komórkowej.

Źródło: freepik.com

Photosynthesis

Fotosynteza to złożony proces chemiczny, w którym zielone rośliny produkują cukier i tlen. Równanie fotosyntezy wygląda następująco: Roślina wykorzystuje cukier, który produkuje w procesie fotosyntezy, aby rosnąć i wytwarzać więcej liści, łodyg i korzeni — biomasy rośliny. Proces fotosyntezy nie zachodzi jednak cały czas, a to, kiedy zachodzi, zależy od wielu czynników środowiskowych.

Dwutlenek węgla (CO2)

Cukier (C6H12O6)

Woda (H2O)

Tlen (O2)

Woda (H2O)

Fotosynteza

Na przykład rośliny potrzebują wody, dwutlenku węgla i energii świetlnej, aby fotosynteza mogła zachodzić. Rośliny muszą pobierać te zasoby z otaczającego środowiska. Proces fotosyntezy może również zwalniać lub przyspieszać w zależności od czynników środowiskowych. W tym badaniu laboratoryjnym będziesz badać, w jaki sposób różne czynniki środowiskowe wpływają na szybkość przebiegu fotosyntezy w roślinie. Następnie opracujesz model koncepcyjny, który wyjaśni, dlaczego.

Źródło: freepik.com

Fotosynteza

Energia ze światła słonecznego napędza reakcję dwutlenku węgla i cząsteczek wody, aby wytworzyć cukier i tlen, jak widać w równaniu chemicznym fotosyntezy. Chociaż równanie wygląda prosto, jest ono przeprowadzane przez wiele złożonych kroków. Przed poznaniem szczegółów dotyczących tego, jak fotoautotrofy przekształcają energię świetlną w energię chemiczną, ważne jest, aby zapoznać się ze strukturami zaangażowanymi w ten proces.

Rysunek1: Fotosynteza: Fotosynteza wykorzystuje energię słoneczną, dwutlenek węgla i wodę do produkcji węglowodanów magazynujących energię. Tlen jest wytwarzany jako produkt uboczny fotosyntezy.

Fotosynteza i liść

W roślinach fotosynteza zazwyczaj zachodzi w liściach, które składają się z kilku warstw komórek. The process of photosynthesis occurs in a middle layer called the mesophyll. The palisade layer contains most of the chloroplast and principal region in which photosynthesis is carried out. The airy spongy layer is the region of storage and gas exchange.

Rysunek 2: Budowa liścia (przekrój)

Photosynthesis and the leaf

Wymiana gazowa dwutlenku węgla i tlenu zachodzi przez małe, regulowane otwory zwane szparkami (liczba pojedyncza: szparka), które również odgrywają rolę w regulacji równowagi wodnej rośliny. Szparki są zazwyczaj zlokalizowane na spodniej stronie liścia, co minimalizuje utratę wody. Każda szparka jest otoczona komórkami szparkowymi, które regulują otwieranie i zamykanie szparek poprzez pęcznienie lub kurczenie się w odpowiedzi na zmiany osmotyczne.

Rysunek 2: Budowa liścia (przekrój)

Fotosynteza i liść

Zeskanuj kod QR z boku, aby lepiej poznać proces fotosyntezy i liść.

Przyjrzyjmy się temu razem

Pytanie badawcze: W jaki sposób temperatura i natężenie światła wpływają na szybkość fotosyntezy u roślin? Twoje zadanie: Zaprojektuj serię eksperymentów, aby określić, jak temperatura i intensywność światła wpływają na szybkość fotosyntezy w szpinaku. Następnie opracuj model koncepcyjny, który wyjaśnia, dlaczego te czynniki środowiskowe wpływają na szybkość fotosyntezy w taki sposób, w jaki wpływają.

Źródło: freepik.com

Przyjrzyjmy się temu razem

Pierwsze kroki Pierwszym krokiem w opracowaniu modelu jest zaprojektowanie i przeprowadzenie serii eksperymentów, aby określić, jak temperatura i intensywność światła wpływają na tempo fotosyntezy. Dlatego potrzebujesz sposobu na obliczenie tempa fotosyntezy. Tempo fotosyntezy można obliczyć, mierząc, ile CO2 roślina zużywa lub ile O2 produkuje w czasie, korzystając z następującego równania: Szybkość fotosyntezy = (zmiana poziomu CO2 lub O2) / czas

Source: freepik.com

Przyjrzyjmy się temu razem

Observation

Zeskanuj kod QR, aby przeprowadzić eksperyment. W szczelnie zamkniętej kolbie z czujnikiem gazu CO2 lub czujnikiem gazu O2 znajduje się roślina. Obserwuj zmianę szybkości fotosyntezy poprzez zmianę zmiennych temperatury i koloru światła w środowisku AR.

Przyjrzyjmy się temu razem

Następnym krokiem jest zastanowienie się nad tym, jak będziesz zbierać dane i jak będziesz je analizować.

Aby ustalić, jak będziesz zbierać dane, zastanów się nad następującymi pytaniami:

• Co posłuży jako warunek kontrolny (lub porównawczy)?
• Jakie będą warunki leczenia? (Wskazówka: Aby zbadać wpływ temperatury na szybkość fotosyntezy, musisz ustalić, jak zmieniać temperaturę wewnątrz kolby. Aby zbadać wpływ intensywności światła na szybkość fotosyntezy, możesz użyć żarówek o różnej mocy.)
• W jaki sposób upewnisz się, że Twoje dane są wysokiej jakości (tj. w jaki sposób zredukujesz błąd)?
• W jaki sposób będziesz śledzić zbierane dane i jak je zorganizujesz?

Źródło: freepik.com

Przyjrzyjmy się temu razem

Aby ustalić sposób analizy danych, zastanów się nad następującymi pytaniami:

• Jak określisz, czy istnieje różnica między warunkami leczenia a warunkami kontrolnymi?
• Jakiego rodzaju obliczenia będziesz musiał wykonać?
• Jakiego rodzaju wykres możesz utworzyć, aby pomóc zrozumieć swoje dane?

Po przeprowadzeniu serii eksperymentów Twoja grupa będzie musiała opracować model koncepcyjny. Twój model musi wyjaśniać, dlaczego te dwa czynniki środowiskowe wpływają na tempo fotosyntezy w taki sposób, w jaki to robią. Model powinien również wyjaśniać, co dzieje się na poziomie submikroskopowym podczas procesu fotosyntezy. Gdy Twoja grupa zakończy zbieranie i analizowanie danych, przygotuj raport z uzasadnieniem, który możesz wykorzystać do przedstawienia swojego pierwszego argumentu.

Źródło: freepik.com

Sesja argumentacyjna: informacja dla nauczyciela

• Gdy Twoja grupa zakończy zbieranie i analizowanie danych, przygotuj raport z uzasadnieniem, który możesz wykorzystać do przedstawienia swojego pierwszego argumentu.
• Celem sesji argumentacyjnej nie jest przekonanie innych, że twój argument jest najlepszy; raczej celem jest zidentyfikowanie błędów lub przypadków błędnego rozumowania w argumentach, aby mogły one zostać naprawione.
• Będziesz zatem musiał ocenić treść twierdzenia, jakość dowodów użytych do poparcia twierdzenia i siłę uzasadnienia dowodów zawartych w każdym argumencie, który widzisz.

Źródło: freepik.com

Sesja argumentacyjna: informacja dla nauczyciela

Aby skrytykować argument, będziesz potrzebować więcej informacji niż te zawarte w raporcie. Może się zatem okazać konieczne zadanie prowadzącemu jednego lub większej liczby pytań dodatkowych, na przykład:

• Jak zebrałeś swoje dane? Dlaczego użyłeś tej metody? Dlaczego zebrałeś te dane?
• Co zrobiłeś, aby przeanalizować swoje dane? Dlaczego zdecydowałeś się zrobić to w ten sposób? Czy sprawdziłeś swoje obliczenia? Czy to jedyny sposób na interpretację wyników swojej analizy? Skąd wiesz, że Twoja interpretacja analizy jest właściwa?
• Jakie inne twierdzenia omawiała Twoja grupa, zanim podjąłeś decyzję o tym? Dlaczego Twoja grupa porzuciła te alternatywne pomysły?
• Jak bardzo jesteś pewien, że Twoje twierdzenie jest słuszne? Co możesz zrobić, aby zwiększyć swoje przekonanie?

Źródło: freepik.com

Sesja argumentacyjna: informacja dla nauczyciela

Po zakończeniu sesji argumentacyjnej będziesz mieć okazję omówić ją ze swoją grupą i poprawić swój oryginalny argument. Twoja grupa może potrzebować zebrać więcej danych lub zaprojektować sposób na przetestowanie jednego lub więcej alternatywnych twierdzeń jako części tego procesu. Pamiętaj, że Twoim celem na tym etapie dochodzenia jest opracowanie najbardziej trafnej lub akceptowalnej odpowiedzi na pytanie badawcze! (Dlaczego temperatura i natężenie światła wpływają na szybkość fotosyntezy u roślin?)

Źródło: freepik.com

Raport: informacja dla nauczyciela

Po zakończeniu badań musisz przygotować raport z doświadczenia, który składa się z trzech sekcji, które zawierają odpowiedzi na następujące pytania:

1. Na jakie pytanie próbowałeś odpowiedzieć i dlaczego?
2. Co zrobiłeś podczas doświadczenia i dlaczego przeprowadziłeś je w ten sposób?
3. Jaki jest twój argument?

Twój raport powinien odpowiadać na te pytania na dwóch stronach lub mniej. Raport musi być napisany na maszynie, a wszelkie diagramy, rysunki lub tabele powinny być osadzone w dokumencie.

Source: freepik.com