Цели:
- Углубить, расширить знания о метаболизме на основе изучения сущности энергетического обмена и особенностей трёх этапов.
- Убедить учащихся в большом значении АТФ как важнейшего энергетического вещества клетки.
- Основные понятия: подготовительный этап (фосфорилирование); бескислородный этап (гликолиз, спиртовое брожение); полное кислородное расщепление, или клеточное дыхание.
Оборудование: таблицы или схемы энергетического обмена, трёх этапов; презентация.
Этапы урока
I. Проверка знаний и умений учащихся.
О сущности гомеостаза, метаболизме и составляющих его процессов; о роли ферментов в метаболизме. Беседа с использованием следующих вопросов:
1) Почему нарушение гомеостаза, какой – либо биологической системы опасно?
2) В чём сущность метаболизма? Назовите типы его обменов. Что такое ассимиляция?
3) Какое название получила совокупность реакций органических веществ?
4) Приведите пример пластического обмена в жизнедеятельности растений?
5) Какова главная особенность энергетического обмена?
6) Сформулируйте свое определение метаболизма.
7) Что означает выражение “специфичность фермента”?
8) Какие условия можно считать оптимальными для функционирования ферментов в биологических системах?
II. Изучение нового материала.
Универсальным источником энергии во всех клетках служит АТФ (аденозинтрифосфат). Это вещество синтезируется в результате реакции фосфорилирования, т.е. присоединения одного остатка фосфорной кислоты к молекуле АДФ (аденозиндифосфата). На эту реакцию затрачивается энергия, и теперь эта энергия находится в форме энергии химических связей АТФ. Вы уже знаете, что при распаде АТФ до АДФ клетка за счёт макроэргической связи в молекуле АТФ получит приблизительно 40 кДж энергии.
Откуда же берется энергия для синтеза АТФ из АДФ? Она выделяется в процессе диссимиляции, т.е. в реакциях расщепления органических веществ в клетке. В зависимости от специфики организма и условий его обитания диссимиляция может проходить в два или три этапа. Большинство живых существ, обитающих на Земле, относится к аэробам, т.е. используют в процессах обмена веществ кислород из окружающей среды. У аэробов энергетический обмен происходит в три этапа: подготовительный, бескислородный и кислородный. В результате этого органические вещества распадаются до простейших неорганических соединений. У организмов, обитающих в бескислородной среде и не нуждающихся в кислороде, - анаэробов, а также у аэробов при недостатке кислорода ассимиляция происходит в два этапа: подготовительный и бескислородный. В двухэтапном варианте энергетического обмена энергии запасается гораздо меньше, чем в трехэтапном.
Беседа о подготовительном и бескислородном этапах диссимиляции, локализации их в клетке. О значении ферментов для нормального осуществления этапов энергетического обмена. Изучение сведений о гликолизе и спиртовом брожении в тексте учебника (стр. 84-85).
Особенности третьего этапа энергетического обмена – полного кислородного расщепления или клеточного дыхания. В процессе этого этапа органические вещества, образовавшиеся в ходе второго этапа при бескислородном расщеплении и содержащие большие запасы химической энергии, окисляются до конечных продуктов СО2 и Н20. Этот процесс, так же как и гликолиз, является многостадийным, но происходит не в цитоплазме, а в митохондриях. В результате клеточного дыхания при распаде двух молекул молочной кислоты синтезируются 36 молекул АТФ. Запись в тетрадях реакций, свойственных третьему, кислородному этапу энергетического обмена.
III. Подведение итогов урока.
Беседа о сущности энергетического обмена с сопоставлением исходных и конечных продуктов бескислородного и кислородного этапов диссимиляции, обсуждении их энергетической ценности, примерные вопросы:
- На протяжении, каких этапов осуществляется диссимиляция?
- Какое вещество является универсальным источником энергии для всех клеток?
- Какие этапы энергетического обмена свойственны анаэробам?
- В каких структурах клеток происходит подготовительный и кислородный этапы катаболизма?
- Как называется многоступенчатый процесс бескислородного расщепления молекулы глюкозы до двух молекул ПВК?
- Каким образом проявляется ступенчатый характер реакций биологического окисления?
- Почему аминокислоты подвергаются расщеплению в самую последнюю очередь?
Дополнительная информация.
Перенос в клетке протонов и электронов от одной реакции к другой осуществляют особые молекулы – коферменты. Например, кофермент А – переносчик ацетильных групп, НАД (плюс) и НАДФ (плюс) – переносчики атомов водорода и электронов. Участвующие в реакциях коферменты практически не изменяются, поэтому используются многократно.
При расщеплении 1 грамм- молекулы глюкозы в процессе энергетического обмена освобождается 625000 калорий. Если бы эта энергия освобождалась сразу, клетка погибла бы от перегрева. Этого не происходит, так как энергия в ходе окислительно-восстановительных реакций освобождается постепенно.
IV. Домашнее задание.
Изучить параграф 22, ответить на вопросы на странице 87.