§ 41. Фотосинтез үдерісі неге жүреді?

Жаратылыстану, 5 сынып. Оқулық: Верховцева Л.А. және т.б. (Алматыкітап баспасы, 2023). 4 тарау: Жанды және жансыз табиғаттағы үдерістер. 49–53-беттер.

Нені үйренесің

• Фотосинтез жүру үшін қажет төрт шартты атауды.
• Өсімдікке жарық, су, хлорофилл керек пе, соны тәжірибемен тексеруді.
• Жапырақтан йодтың көмегімен крахмалды табуды.
• Қызыл және қошқыл қызыл жапырақтарда да неге фотосинтез жүретінін түсіндіруді.

Ой қозғау

Өткен сабақтарды еске түсір. Алдымен ойша жауап бер, содан кейін жауабын аш.

• Фотосинтез деген не? Жасыл өсімдік жарықта судан және көмірқышқыл газынан қоректік заттар жасап, оттегін бөліп шығаратын үдеріс.
• Жапырақты қандай пигмент жасыл етеді? Хлорофилл.
• Өсімдік жарықта қандай газды сіңіреді, қандай газды бөледі? Көмірқышқыл газын сіңіреді, оттегін бөледі.
• Фотосинтез өсімдіктің өзінен басқа кімге керек? Бәрімізге: жануарлар мен адамдар өсімдіктен азық пен тыныс алатын оттегін алады.

Тақырыпты талдаймыз

Өсімдік шынымен ауамен қоректене ме?

Ұлы орыс ғалымы Михаил Ломоносов әлдеқашан, XVIII ғасырда, бір таңқаларлық нәрсені байқады. Құнары жоқ құмда қарағай өсіп тұр. Ол осынша қарамайды қайдан алады? Ломоносов: «Қалың жапырақтарымен өзіне ауадан құнарлы тыңайтқыш сіңіреді», — деп ойлады.

💡 Ломоносов дұрыс айтты ма? Көп жағынан иә! Өсімдіктің басты «құрылыс материалы» — ауадағы көмірқышқыл газы. Жапырақ осы газдан және судан жарықта қант жасайды. Бірақ тек ауамен өсімдік өсе алмайды: су, жарық және хлорофилл де керек.

Фотосинтездің төрт шарты

Фотосинтез — түскі ас дайындауға ұқсайды. Өнімдер, пеш және аспаз керек. Біреуі болмаса — ас та болмайды.

1. Күн сәулесі — «пеш», ол энергия береді.
2. Көмірқышқыл газы ($CO_2$) — бірінші «өнім», жапырақ оны ауадан алады.
3. Су ($H_2O$) — екінші «өнім», тамыр оны топырақтан минералдық заттармен бірге сорады.
4. Хлорофилл — «аспаз», жапырақтағы жасыл пигмент, ол жарықты ұстап алады.

Тақырыптағы суретте Күн жапыраққа сары жебелермен жарық жібереді. Сұр жебелер — көмірқышқыл газы, төменнен көк жебелер — су мен минералдық заттар. Жапырақтың ішінде хлорофилл бар. Нәтижесінде жапырақтан жоғары қарай оттегінің жебелері кетеді, ал өсімдік бойымен қоректік заттар жүреді.

$\text{көмірқышқыл газы} + \text{су} \xrightarrow{\text{жарық, хлорофилл}} \text{қант (крахмал)} + \text{оттегі}$

📌 Фотосинтез шарттарын табиғаттың өзі жасайды: жарық Күннен келеді, көмірқышқыл газы — атмосферадан, су — топырақтан. Ал хлорофиллді өсімдік өзі жасайды.

Бір шартты алып тастасақ, не болады? Фотосинтез тоқтайды. Жарық болмаса, хлорофилл ұстайтын ештеңе жоқ. Су мен көмірқышқыл газы болмаса, қант жасайтын ештеңе жоқ. Хлорофилл болмаса, жарықты ұстау мүмкін емес. Мұны төмендегі тәжірибелер тексереді.

Бөтелкедегі тарих

🌟 Дэвид Латимер — британдық инженер-электрик. 1960 жылы ол жай ғана байқап көру үшін 40 литрлік үлкен шыны бөтелкеге традесканция өсімдігін салып, тығындап, ашпай қойды. Бөтелкеде бұрын күкірт қышқылы сақталған екен. Латимер оған тыңайтқыш берді, сыммен тесіп, көшет отырғызды, одан кейін тек 0,12 литр ғана су құйды. Төрт көшеттің біреуі ғана өсіп шықты. 1972 жылы ол өсімдігіне соңғы рет су құйды. Содан бері өсімдік өзімен-өзі өсе береді: жарықта оттегін бөледі, тыныс алғанда көмірқышқыл газын шығарады, су буланып, қайтадан қабырғасымен ағып түседі, ал түскен жапырақтар шіріп, оны қоректендіреді. Шағын тұйық әлем пайда болған.

Бөтелке мынаны дәлелдейді: төрт шарттың бәрі болса, өсімдік адамның көмегінсіз де өмір сүре алады.

Крахмалды қалай табамыз: йод — «тыңшы»

Индикатор деген заттар бар. Олардың түсі өзгергенде, жанында басқа зат бар-жоғын біледі. Йод — крахмалға арналған индикатор. Картоптың кесілген жеріне йод ерітіндісін тамызсаң, қоңыр тамшы қою көк, қошқыл күлгін түске боялады. Демек, картопта крахмал бар.

Ал жапырақтағы крахмал — фотосинтездің ізі: жарықта жасалған қантты өсімдік крахмал түрінде қорға жинайды. Крахмалды тапсақ, фотосинтездің жүргенін дәлелдейміз.

🧪 1-тәжірибе. Жасыл жапыраққа йод. Қазоты (герань) жапырағына бір тамшы йод тамыз. Жапырақтың түсі дерлік өзгермейді — жасыл фонда қоңыр дақ қалады. Неліктен? Қою жасыл хлорофилл көк түсті көруге кедергі жасайды.

🧪 2-тәжірибе. Жапырақты түссіздендірейік. Керек: жарық терезенің жанында тұрған қазоты жапырағы, қайнаған су, ыстық су моншасындағы спирті бар сынауық, Петри ыдысы, әлсіз йод ерітіндісі.

Қорытынды. Жарықта тұрған жапырақта крахмал пайда болады. Хлорофилл йодтың түсін жай ғана жасырып тұрған.

🧪 3-тәжірибе. Қараңғы шкафтағы өсімдік. Үш күн жабық шкафта тұрған қазотыны аламыз. Жапыраққа сол әрекеттің бәрін жасаймыз: қайнаған су, ыстық спирт, жуу, йод. Нәтиже: жапырақ түссізденеді, бірақ йодтан дерлік көгермейді — сарғыш-қоңыр күйінде қалады. Қорытынды: жарықсыз жапырақта крахмал пайда болмайды, ал бұрынғы қорды өсімдік үш күнде жұмсап қойған. Жарық — фотосинтездің міндетті шарты.

🧪 4-тәжірибе. Суаруды тоқтатайық. Өсімдікті ұзақ суармаса, жапырақтары солады, бозарады, сарғаяды және құрғайды. Су болмаса, фотосинтезге «шикізат» жоқ, өсімдік қоректік зат жасай алмайды, тіпті хлорофиллді де сақтай алмайды. Қорытынды: су да міндетті шарт.

⚠️ Ыстық спиртті тек мұғалім ұстайды! Спирт оңай тұтанады, сондықтан оны отқа емес, ыстық суға салып жылытады. Қайнаған суды және сынауықтарды қысқышпен ұста. Йод теріні, киімді бояйды: қолғаппен немесе тамшуырмен абайлап жұмыс істе.

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Үйде тәжірибенің тек бір бөлігін қауіпсіз қайталауға болады: картоптың кесіндісіне, нан тілімшесіне, піскен күрішке йод тамызу (бәрі көгереді) және қияр кесіндісіне (дерлік көгермейді). Жапырақты спиртпен түссіздендіруді үйде жасаудың қажеті жоқ — бұл биология кабинетіне арналған тәжірибе.

Жапырақ жасыл болмаса ше?

Бегонияның, қызылша мен қызыл қырыққабаттың, сәндік үйеңкінің жапырақтары қызыл немесе қошқыл қызыл. Онда хлорофилл бар ма? Бар! Оны қызыл пигмент жасырып тұр. Бегония жапырағын қайнаған суға салсаң, қызыл пигмент суға өтеді де, жапырақ жасыл болып қалады. Мұны № 1 жаттығуда қарастырамыз.

Түсінгеніңді тексер

Өзіңді тексер

• Фотосинтездің неше басты шарты бар? Төртеу: жарық, көмірқышқыл газы, су, хлорофилл.
• Өсімдік көмірқышқыл газын қайдан алады? Суды ше? Көмірқышқыл газын — ауадан, жапырақтары арқылы. Суды — топырақтан, тамырлары арқылы.
• Индикатор зат дегеніміз не? Басқа белгілі бір затқа тап болғанда түсін өзгертетін зат. Йод крахмалдан көгереді.
• Тірі жасыл жапыраққа тамызылған йод тамшысы неге түсін дерлік өзгертпейді? Көк түсті жасыл хлорофилл жасырып тұр.

Жаттығуларды шығарамыз

№ 1

Бегонияның жапырағын қайнап тұрған суға сал, 5–7 минуттан кейін қара, нәтижесін суретте. Жапырақ неге жасыл болып кетеді, ал судың түсі неге өзгереді? Қорытынды жаса.

Қалай ойлаймыз. Бегония жапырағында екі пигмент бар: жасыл хлорофилл және қызыл пигмент. Қызыл пигмент ыстық суда ериді, ал хлорофилл суда ерімейді.

Шешуі.

1. Қызыл пигмент жапырақтан суға шығады — су қызғылт түске боялады.
2. Хлорофилл жапырақта қалады — енді ол көрінеді, жапырақ жасыл болады.
3. Суретте: қызғылт сулы стақан және ішінде жасыл жапырақ.

Жауабы: бегонияның қошқыл қызыл жапырағында да хлорофилл бар, оны қызыл пигмент жасырып тұрған. Демек, мұндай жапырақ та фотосинтез жасай алады.

№ 2

Фотосинтез үдерісі жүретін жағдайды ата.

Жауабы: күн сәулесі, көмірқышқыл газы, су және жапырақтағы хлорофилл.

№ 3

Жапырағы жасыл емес өсімдіктерде фотосинтез жүре ме?

Қалай ойлаймыз. № 1 жаттығудағы бегония тәжірибесін еске түсір.

Жауап үлгісі.

• Иә, жүреді.
• Қызыл, қошқыл қызыл, жолақты жапырақтарда да хлорофилл бар, оны басқа пигменттер бүркемелейді.
• Егер жапырақтың бір бөлігінде хлорофилл мүлде болмаса (жолақты өсімдіктердің ақ жолақтары), онда сол бөлікте фотосинтез жүрмейді.

Жауабы: жүреді, себебі мұндай жапырақтарда хлорофилл бар, тек көрінбейді.

№ 4

Фотосинтез жағдайларының қажет екенін қандай тәжірибелер дәлелдейді?

Жауап үлгісі.

1. Жарық: қараңғы шкафтағы өсімдіктің жапырағында крахмал жоқ (йод көгермейді); жарықтағы өсімдікте крахмал бар.
2. Хлорофилл: жолақты жапырақта йодтан тек жасыл бөліктер көгереді. Қайнаған судағы бегония қызыл жапырақта да хлорофилл бар екенін көрсетеді.
3. Су: суарусыз жапырақтар солады, сарғаяды және құрғайды.
4. Көмірқышқыл газы: шыны қалпақ астындағы, көмірқышқыл газын сіңіретін затпен бірге тұрған өсімдікте крахмал пайда болмайды.

Жауабы: қараңғылықпен, жапырақты түссіздендіріп йодпен тексерумен, суаруды тоқтатумен, көмірқышқыл газы жоқ қалпақпен жасалған тәжірибелер.

№ 5

Өлеңді оқы, сосын фотосинтез жүру жағдайын жазып ал.

Қалай ойлаймыз. Жолдардан ізде: сабақ бойымен не көтеріледі, ол немен қосылады, бұл қайда болады және кім көмектеседі.

Шешуі. Су сабақ бойымен жапыраққа барады → $CO_2$-мен қосылады → қант «жарықта» пайда болады → мұның бәрін «мейірімді хлорофилл» жасайды. Қант — шарт емес, нәтиже.

Жауабы: су, көмірқышқыл газы, жарық, хлорофилл.

№ 6

Сурет пен тәжірибе сипаттамасы арасындағы сәйкестікті анықта, бұл тәжірибе нені дәлелдейді? Суреттер: 1 — жарықта шыны қалпақ астындағы өсімдік, қасында сұйықтығы бар стақаншық; 2 — екі қалпақ астындағы екі өсімдік, әрқайсысына түтеп тұрған шырпы жақындатылады; 3 — күнде тұрған өсімдік, оның жапырағы Петри ыдыстарында, жапырақ көгерген; 4 — бір қалпақ астында тышқан қимылсыз жатыр, екіншісінде тышқан өсімдіктің қасында тірі. Тұжырымдар: а — жарықта жасыл өсімдіктердің оттегі бөлуі; ә — фотосинтез үшін көмірқышқыл газының қажеттілігі; б — жарықта жапырақта крахмалдың пайда болуы; в — тірі организм тыныс алу үшін өсімдіктерден оттегінің бөлінуі.

Қалай ойлаймыз. Көк жапырақ — крахмал туралы. Тышқан — тыныс алу туралы. Шырпы оттегіде жарығырақ жанады. Қалпақ пен стақаншық қалды: стақаншықта көмірқышқыл газын сіңіретін зат бар.

Шешуі. 1 — ә; 2 — а; 3 — б; 4 — в.

Жауабы: 1ә, 2а, 3б, 4в.

№ 7

(нөмірсіз тапсырма: «Енді фотосинтез мәселесі бойынша білікті маман ретінде сұраққа жауап бер») Мектеп кабинетін көгалдандыруға неге үлкен мән беріледі?

Жауап үлгісі.

• Өсімдіктер жарықта оттегін бөледі және сабақ кезінде сыныпта көп жиналатын көмірқышқыл газын сіңіреді.
• Жапырақтар шаңды ұстап, ауаны ылғалдандырады.
• Жасыл өсімдік тынышталдырады, көзді аз шаршатады.
• Тірі өсімдіктерде тәжірибе жасап, тікелей сабақта бақылауға болады.

Жауабы: өсімдіктер сынып ауасын тазартады, ылғалдандырады, оқуға көмектеседі.

№ 8

(нөмірсіз тапсырма: шығармашылық жоба) Сенің пікірің бойынша, сыныпта болуы қажет өсімдіктер туралы ақпарат жина. Олардың сол кабинетте болуы тиіс мақсатын анықта. Сенің сыныбыңдағы немесе мектептің қандай болсын кабинетіндегі гүлдердің санын және олардың орналасуын суретке сал. Оларды өсіру үшін қажетті жағдайды анықта.

Қалай ойлаймыз. Алдымен сыныпта не жетіспейтінін шеш: оттегі ме, ылғал ба, әсемдік пе. Содан кейін өсімдікке қажетті жарық бар-жоғын тексер: терезелер қай жаққа қараған, оңтүстікке ме, солтүстікке ме.

Жоспар.

1. Күтуге қиын емес 4–5 өсімдікті жаз: хлорофитум, сансевиерия, спатифиллум, традесканция, қазоты.
2. Әрқайсысына мақсатты (ауаны тазартады, ылғалдандырады, гүлдейді) және жағдайды (жарық, суару, температура) көрсет.
3. Сынып жоспарын жоғарыдан сыз: терезелер, парталар, тақта. Құмыраларды белгімен таңбала.
4. Санап шық: мысалы, әр терезе алдына бір құмыра және бұрыштарға 2–3.

Үлгі. Біздің сыныптың үш терезесі оңтүстікке қараған. Терезе алдына үш қазоты қоямыз: олар күнді және құрғақ ауаны жақсы көреді. Тақта жанындағы бұрышқа үлкен спатифиллум қоямыз, ол көлеңкеге төзеді және ауаны ылғалдандырады. Шкафтың үстіне екі хлорофитум қоямыз: олардың ұзын жапырақтары әдемі салбырап тұрады, ауаны да жақсы тазартады. Кезекшілер кесте бойынша аптасына бір-екі рет суарады. Барлығы 6 өсімдік.

Жауабы: жоба әрқайсысында өзінше; әр өсімдіктің мақсатын және жағдайын: жарықты, суды, жылуды көрсету маңызды.

№ 9

(нөмірсіз тапсырма: «Табиғатта және адам өміріндегі фотосинтездің маңызы» тақырыбы бойынша эссе жаз)

Жоспар.

1. Фотосинтез деген не — бір сөйлеммен.
2. Табиғат үшін маңызы: оттегі, барлығына азық, көмірқышқыл газының айналымы.
3. Адам үшін маңызы: тамақ, ағаш, маталар, дәрі-дәрмек, көне өсімдіктерден түзілген көмір мен мұнай.
4. Қорытынды: неге ормандар мен жасыл өсімдіктерді қорғау керек.

Үлгі. Фотосинтез — жасыл өсімдіктердің жарықта су мен көмірқышқыл газын қант пен оттегіне айналдыратын үдерісі. Онсыз Жерде тіршілік болмас еді. Біз жасайтын әр тыныс — өсімдіктер бөлген оттегі. Біз жейтін бәрі — нан, күріш, алма, тіпті ет те — фотосинтезден басталады: жануарлар өсімдікпен қоректенеді. Өсімдіктер көмірқышқыл газын сіңіріп, ауада көбейіп кетпеуін қадағалайды. Көне өсімдіктерден тас көмір түзілді, ал ағаштан үй мен қағаз жасаймыз. Сондықтан ормандарды шектен тыс кесу қауіпті, ал үйіңнің қасына бір ағаш отырғызу — планета өміріне қосқан үлесің.

Жауабы: эссе әркімде өзінше.

Жадынама

• Фотосинтезге жарық, көмірқышқыл газы, су және хлорофилл керек. Біреуі болмаса — фотосинтез де жоқ.
• Жапырақтағы крахмалды йодпен табады, бірақ алдымен хлорофиллді ыстық спиртпен кетіреді.
• Қараңғыда жапырақта крахмал пайда болмайды.
• Қызыл жапырақтарда да хлорофилл бар, тек көрінбейді.

Шағын тест