Цели урока:
- Выяснить, что является источником энергии для всех живых организмов?
- В результате каких процессов осуществляется образование энергии и ее аккумулирование в клетках?
- Сколько этапов выделяют в этом процессе?
- По каким законам термодинамики осуществляется превращение энергии?
- Составление и решение авторских задач на тему “Энергетический обмен”.
Задачи урока:
Приобретение и
усвоение знаний учащегося по теме
“Энергетический обмен клетки”.
Характер познавательной деятельности:
- Репродуктивная - слушаю, запоминаю, работа с книгой.
- Продуктивная - поисково-исследовательская - решить задачу, что-то отыскать.
- Творческая - решении той или иной задачи повышенной сложности.
ХОД УРОКА
I. Повторение ранее изученных тем:
1. Индивидуальный опрос
- Углеводы, их виды и значение
- Строение и значение АТФ
2. Фронтальный опрос
- Какие уровни организации живой материи существуют на нашей планете?
- Перечислите основные признаки живого.
- Какие уровни живой материи мы изучили и изучаем в настоящее время? (молекулярный, клеточный)
- Какая наука изучает состав клетки? (молекулярная биология или биохимия)
- Какая наука изучает клетки живых организмов? (цитология)
- Назовите основные группы химических веществ, входящих в состав клетки?
- Перечислите неорганические и органические вещества клетки.
- На какие виды по особенностям строения делятся органоиды клетки?
- Назовите 1-мембранные органоиды (ЭПС, аппарат Голъджи, лизосомы), 2-х мембранные органоиды (митохондрии, пластиды, ядро) и немембранные (рибосомы, клеточный центр и цитоскелет, состоящий из микротрубочек и белковых нитей)
- Как называются вещества, ускоряющие химические реакции? Из каких веществ они состоят? (белки)
- Назвать составные части фермента:
а) активная часть (голофермент)
б) все белковые молекулы (апофермент)
в) небелковое соединение (кофермент)
ИЗУЧЕНИЕ НОВОЙ ТЕМЫ
“Энергетический обмен в клетке”
Вступление учителя: Как мы уже отмечали, одним из свойств живого является обмен веществ между организмом и окружающей средой.
Вопросы к учащимся:
- Как еще научно называется этот процесс? (метаболизм)
- Дать, определение этому процессу (совокупность реакций ассимиляции и диссимиляции)
- Что представляет собой процесс ассимиляции веществ? (реакции синтеза)
- Что представляет собой процесс диссимиляции? (химическоерасщепление – распад вегцеств до конечных продуктов)
Схема на доске.
Задача нашего урока:
- Выяснить, как осуществляется энергетический обмен в клетках.
- Как трансформируется полученная энергия?
- Где аккумулируется (запасается) полученная энергия?
Учитель:
Энергетические процессы связаны с освобождением энергии из сложных органических соединений, находящихся изначально в пищевых продуктах, поступающих в наш организм, и происходят во всех живых клетках.
ТАБЛИЦА: III этапа энергетического обмена
I этап - Подготовительный
II этап - Неокислительное - бескислородное расщепление органических веществ
III этап - Окислительное О2 - кислородное расщепление органических веществ
Каждый из этих этапов делится на отдельные звенья и представляет собой цепь биохимических процессов. Процессы строго упорядочены. Все реакции осуществляются при участии ферментов - ферментативный конвейер.
Этапы | Химические реакции | Выход энергии | Образование АТФ | КПД |
I этап - Подготовительный в пищеварительной системе | (С6Н10О5)n —>С6Н12О6 Ф-ты: птиалин, амилаза, мальтоза | |||
II этап (анаэробный) - Гликолиз или цикл пировиноградной кислоты. Идет без О2 в цитоплазме клетки | С6Н2О —> 2ПВК —> 2С3Н6Оз СбН2О6
+ 2Н3РО4 + 2АДФ —> У растений анаэробный гликолиз идет по типу спиртового брожения. С6Н12Об + 2Н3РО4 + 2АДФ —> 2СО2 + 2С2Н5ОН (этиловый спирт) + 2АТФ + 2Н2О Брожение отличается тем, что образуется конечное органическое соединение. |
50000 Ккал 200 КДж
Большая часть глюкозы > |
2 АТФ 20000 Ккал 80 КДж > поступает в мышечные органы, т.к. > |
40%
> они совершают работу. |
III этап (аэробный) - идет в присутствии О2 в митохондриях (дыхание) |
Делится на 3 подэтапа: 1.Окислительное декарбоксилирование ПВК с отщеплением СО2 на наружной мембране 2. Цикл Кребса (англ. ученый Ганс Кребс, открыл цикл в З0-е годы 1953 г. Нобелевская премия) З. а) цепь переноса на внутрен. мембр. электронов б) окислительное фосфорилирование в) дыхательная цепь открыл в 1931 г. выдающийся русский биохимик В.А.Энгельгард 2ПВК + 6О2 + 36АДФ + 36Ф —> —> 6СО2 + 42Н2О + 36АТФ |
650000 Ккал
2600КДЖ |
2АТФ
34АТФ 36 АТФ 360000 Ккал или 1440 КДж |
55% |
Итоговое суммарное уравнение: | 1 .Упрощенный вариант: С6Н12О6 + 6О2 —> 6СО2 + 6Н2О 2. C6H206 + 6О2 + 38АДФ + 38Н3РО4 —> 6СО2 + 44Н2О + 38 АТФ |
700000 ~ 2800 КДж |
38 г-м АТФ ~ 1520КДж |
Т.е. 55% |
II. Закрепление полученных знаний путём решения задач
1) В процессе диссимиляции произошло расщепление 7 моль глюкозы, из которых полному (кислородному) расщеплению подверглось только 2 моль. Определите:
а) сколько молей молочной кислоты и углекислого газа при этом образовано;
б) сколько молей АТФ при этом синтезировано;
в) сколько энергии и в какой форме аккумулировано в этих молекулах АТФ;
г) Сколько молей кислорода израсходовано на окисление образовавшейся при этом молочной кислоты.
Решение.
1) Из 7 моль глюкозы 2 подверглись полному расщеплению, 5 – не полому (7-2=5):
2) составляем уравнение неполного расщепления 5 моль глюкозы; 5C6H12O6 + 5•2H3PO4 + 5•2АДФ = 5•2C3H6O3 + 5•2АТФ + 5•2H2O;
3) составляет суммарное уравнение полного расщепления 2 моль глюкозы: 2С6H12O6 + 2•6O2 +2•38H3PO4 + 2•38АДФ = 2•6CO2+2•38АТФ + 2•6H2O + 2•38H2O;
4) суммируем количество АТФ: (2•38) + (5•2) = 86 моль АТФ; 5) определяем количество энергии в молекулах АТФ: 86•40кДж = 3440 кДж.
Ответ:
а) 10 моль молочной кислоты, 12 моль CO2;
б)86 моль АТФ;
в) 3440 кДж, в форме энергии химической связи макроэргических связей в молекуле АТФ;
г) 12 моль О2
2) В результате диссимиляции в клетках образовалось 5 моль молочной кислоты и 27 моль углекислого газа. Определите:
а) сколько всего молей глюкозы израсходовано;
б) сколько из них подверглось только неполному и сколько полному расщеплению;
в) сколько АТФ при этом синтезировано и сколько энергии аккумулировано;
г) сколько молей кислорода израсходовано на окисление образовавшейся молочной кислоты.
Ответ:
а) 7 моль;
б) 4,5 моль полному + 2,5 моль неполному;
в) 176 моль АТФ, 7040 кДж;
г) 27