51598

Энергетический обмен в клетке

Конспект урока

Педагогика и дидактика

Цель урока: раскрыть сущность энергетического обмена подвести учащихся к выводу о значении АТФ как универсального аккумулятора энергии в клетке. Учитель: Вспомните вещество связанное со всеми выписанными словами определите его роль в клетке Ученики: вспоминают АТФ и ее роль в клетке. Учитель: – Итак источником энергии для подавляющего большинства процессов в живых организмах является следующая реакция: АТФ Н2О = АДФ Н3РО4 Q 40 кДж – Известно что в среднем содержание АТФ в клетках составляет от 005 до 05 ее массы. Но...

Русский

2014-02-12

64.5 KB

11 чел.

Конспект урока: «Энергетический обмен в клетке».

Цель урока: раскрыть сущность энергетического обмена, подвести учащихся к выводу о значении АТФ как универсального аккумулятора энергии в клетке.

Задачи урока:

  •  Образовательные:  познакомить учащихся с особенностями трех этапов энергетического обмена на уровне восприятия, осмысления и первичного запоминания.
  •  Воспитательные: воспитывать интеллектуальных качеств личности - интерес, наблюдательность, решение проблемных вопросов, умение делать выводы и обобщения.
  •  Развивающие:  развитие диалектико-материалистического мировоззрения на основе знаний об энергетике клетки, о законах термодинамики.

Тип урока: изучение нового материала.

Методы урока:

  •  Общие – объяснительно–иллюстративный.
  •  Частные – словесно–наглядный.
  •  Конкретные – рассказ, объяснение.

Оборудование: конспект урока, презентация.

Ход урока

I. Актуализация знаний: На доске записаны слова:

Аденин, рибоза, энергия, остаток фосфорной кислоты, митохондрия, аккумулятор, макроэргическая связь.

Учитель: Вспомните вещество, связанное со всеми выписанными словами, определите его роль в клетке?

Ученики: вспоминают АТФ и ее роль в клетке.

Учитель: Зачем организмам необходима энергия?

Ученики: Рост, дыхание, питание и т.д.

Учитель: – Итак, источником энергии для подавляющего большинства процессов в живых организмах является следующая реакция:

АТФ + Н2О = АДФ + Н3РО4 + Q (40 кДж)

– Известно, что в среднем содержание АТФ в клетках составляет от 0,05% до 0,5% ее массы. Но практически все идущие в клетке биохимические реакции требуют затрат энергии молекул АТФ. Запаса АТФ в мышцах хватает только на 20–30 сокращений. Поэтому в клетках идет постоянный процесс синтеза АТФ.

Следовательно, запас АТФ должен непрерывно пополняться на основе обратной реакции, идущей с затратой энергии:

АДФ + Н3РО4 + Q = АТФ + Н2О.

Фронтальная беседа:

Учитель: Что же такое АТФ?

Ученики: АТФ – это нуклеотид, состоящий из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты.

– Откуда организмы ее могут получить? (Питательные вещества.)

Итак, сегодня на уроке мы познакомимся с сущностью энергетического обмена, рассмотрим этапы энергетического обмена. Выясним, какое значение имеет энергетический обмен?

II. Изучение нового материала.

Некоторые организмы, например, растения, могут преобразовывать в энергию АТФ энергию солнечных лучей на первом этапе фотосинтеза; хемосинтезирующие бактерии способны запасать энергию в форме АТФ, получаемую при химических реакциях окисления различных неорганических соединений. Особенности этих процессов мы рассмотрим на следующем занятии.

В ходе биологического окисления расщепление сложных органических веществ осуществляется поэтапно и может идти двумя принципиально различными путями:

1) бескислородное окисление органических веществ;

2) кислородное окисление органических веществ до углекислого газа и воды.

Учитель: Рассмотрим этапы энергетического обмена (работа с таблицей).

Этапы энергетического обмена

Этапы

Химические реакции

Выход энергии

Образование АТФ

КПД

I этап Подготовительный

6Н10О5)n → С6Н12О6 

Ферменты: птиалин, амилаза, мальтоза.

II этап (анаэробный) Гликолиз. Идет без О2 в цитоплазме клетки.

С6Н12О6 → 2ПВК (2С3H4O3) → 2С3Н6О3 (общий вид)

С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ → 2С3Н6О3 + 2 АТФ + 2Н2О

С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ → 2СО2↑ + 2С2Н5ОН + 2АТФ + 2Н2О

200 кДж (50000 Ккал)

2АТФ

40%

III этап (аэробный) 

Идет в присутствии О2 в митохондриях (дыхание).

2ПВК + 6О2 + 36АДФ + 36Ф →  6СО2 + 42Н2О + 36АТФ

2600 кДж (650000 Ккал)

36АТФ

55%

Итоговое суммарное уравнение:

1 .Упрощенный вариант:

С6Н12О6 + 6О2↑ →  6СО2 + 6Н2О

2C3H6O3 + 6О2 + 36АДФ + 36Н3РО4 → 6СО2↑ + 42Н2О + 36АТФ

2800 кДж (~700000)

38АТФ

55%

1) В первую, подготовительную стадию, крупные молекулы распадаются на более простые: белки расщепляются до аминокислот, полисахариды – до моносахаридов; липиды – до глицерина и высших жирных кислот.

Этот процесс осуществляется в пищеварительном канале многоклеточных организмов, затем – в клетках под действием ферментов лизосом. Выделившаяся энергия в ходе превращения веществ, полностью рассеивается в виде тепла.

2) Второй этап – бескислородный, или неполное окисление. Он называется также анаэробным дыханием (гликолизом) или брожением. Термин “брожение” обычно применяют по отношению к процессам, протекающим в клетках микроорганизмов или растений.

Брожению могут подвергаться многие органические соединения, но чаще всего – углеводы, в результате чего образуются: этиловый спирт, кислоты (молочная, масляная и др.), ацетон и другие органические соединения, углекислый газ, а в некоторых случаях и водород.

Гликолиз осуществляется в цитоплазме клеток и не требует кислорода. Он состоит из девяти последовательных реакций, каждая из которых катализируется общим ферментом. В ходе реакций гликолиза молекула глюкозы распадается на две трехуглеродные молекулы пировиноградной кислоты (ПВК), при этом суммарно образуются две молекулы АТФ. Дальнейшая судьба ПВК может быть различной в зависимости от того, какой тип извлечения энергии предпочитают организмы  – анаэробный (бескислородный) или аэробный (кислородный).

3) Третья стадия энергетического обмена – полное кислородное расщепление или клеточное дыхание. При этом вещества, образовавшиеся на втором этапе, разрушаются до конечных продуктов — СО2 и Н2О. Этот этап можно представить себе в следующем виде: 

3Н6О3 + 6О2 + 36Н3РО4 + 36АДФ → 6СО2↑ + 42 Н2О + 36АТФ.

Таким образом, окисление двух молекул трехуглеродной кислоты, образовавшихся при ферментативном расщеплении глюкозы до СО2 и Н2О, приводит к выделению большого количества энергии, достаточного для образования 36 молекул АТФ. Клеточное дыхание происходит на кристах митохондрий. Коэффициент полезного действия этого процесса выше, чем у гликолиза, и составляет приблизительно 55% . В результате полного расщепления одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ.

Процесс полного окисления глюкозы в клетке можно выразить общим суммарным уравнением:

С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2↑ + 38АТФ.

III. Первичная проверка усвоения знаний.

Учитель: Какой этап энергетического обмена наиболее выгоден и почему?

Ученики: Кислородное дыхание гораздо эффективнее гликолиза, так как полное окисление органических веществ приводит к выделению большого количества энергии, причем примерно 60% ее запасается в молекулах АТФ, а 40% рассеивается в виде тепла.

Учитель: Сколько всего образуется молекул АТФ в результате окисления одной молекулы глюкозы?

Ученики: Всего на трех этапах биологического окисления одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ.

IV. Закрепление

Задача. 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;

5C6H12O+ 5*2H3PO+ 5*2АДФ = 5*2C3H6O3 + 5*2АТФ + 5*2H2O;

3) составляет суммарное уравнение полного расщепления 2 моль глюкозы:

6H12O6 + 2*6O2 +2*38H3PO+ 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


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

37521. Наука 20.83 KB
  Проблема начала науки ее возникновения имеет важное методологическое значение для формирования теоретических подходов к определению природы науки ее статуса этапов развития. Античная наука Страна происхождения науки в европейском понимании Древняя Греция. Для этой науки характерна органичная связь с философией.
37522. Сравнительный анализ философских школ 119.35 KB
  Бытие первоначально имеет огонь и является равновесием двух потоков. Все появляется через отдельные промежутки времени. Отношение к рабовладению и роль рабов в государстве В государстве Платона рабство сохраняется в частности одной из задач сословия стражей является ведение завоевательных войн с целью добычи рабов. Если целью правящих является не благо государства а собственный корыстный интерес единолично правящего то монархия вырождается в тиранию.
37525. Основные концепции теории познания и истории философии (эмпиризм, рационализм, иррационализм) 17.74 KB
  Такая философия – это методологическая ориентация познания которая признает основным по источникам и критериям чувственный опыт интегрируемый в материалистический эмпиризм как результат воздействия связей и предметов внешнего мира на человеческие чувства в результате чего они выступают образами этого мира. Иррационализм – это направление философской мысли которое признает основой процесса познания и преобразования мира – внерациональные аспекты духовной жизни человека: интуиция вера воля ограничивая или отрицая возможности разума в этом...
37526. Экзаменационные вопросы по философии с ответами для поступающих в аспирантуру 654.18 KB
  Специфика философского рассмотрения человека. Религиозные учения о сотворении человека. Проблема смысла жизни человека в истории религиозных и философских учений. Свобода и ответственность человека в современном мире.
37527. Философия. Шпаргалки 52.56 KB
  Роль философии определяется прежде всего тем что она выступает в качестве теоретической основы мировоззрения а также тем что она решает проблему познаваемости мира наконец вопросы ориентации человека в мире культуры в мире духовных ценностей. Функции: 1 мировоззренческая с помощью философии у человека формируется мировоззрение. Структура философии: 1Онтология сердцевина онто бытие логосучение фил. Основной вопрос философии метафилософская и историкофилософская концепция согласно которой основной проблемой философии на...
37528. Сравнение человека и животного 23.32 KB
  Отличается ли сознание и мышление животных от сознания и мышления человека Человек обладает абстрактным мышлением у животных предметное мышлениездесь и сейчас У животных нет самозознания. Шеллер утверждал: человек может посмотреть на себя со стороны животное же не выделяет себя из окружающей среды они привязаны к природе Шеллер: точто делает человека человеком есть причины противоположные жизнидух У человека между системой рецепторов и системой эффекторов есть третье звено. Животное на внешний стимул дает прямой непосредственный...
37529. ФИЛОСОФИЯ БЕЛАРУСИ 42.57 KB
  ФИЛОСОФИЯ БЕЛАРУСИ комплекс философских идей и представлений включая социальную философию этику эстетику философское осмысление религиозных атеистических педагогических естественнонаучных и т. взглядов сложившихся в Беларуси с древнейших времен до настоящего времени. выступает как сложный многоэтапный и многовекторный процесс задаваемый спецификой развития Беларуси как страны белорусов как нации белорусской культуры включая ее философскую рефлексию как уникальной самодостаточной целостности в контексте эволюции европейского...