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

12 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

36044. Экологические проблемы сельского хозяйства. Принципы безопасного применения пестицидов и агрохимикатов в сельском хозяйстве 32.5 KB
  Пестициды это химические или биологические препараты используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений сорными растениями вредителями хранящиеся в сельскохозяйственной продукции бытовыми вредителями и внешними паразитами животных а также для регулирования роста предуборочного удаления листьев дефолианты предуборочного подсушивания растений десиканты. В зависимости от объекта воздействия сорная растительность вредные насекомые теплокровные животные и химической природы пестициды подразделяются на: акарициды для...
36045. Понятие о фонеме и звуке. Система гласных и согласных фонем в РЯ 32.5 KB
  В языке действует строгий закон: отождествляются звуки различия между которыми связаны с разными условиями их произнесения. Звуки это разные звуки но говорящий обычно этой разницы не замечают: для них и [з˙] – одна языковая еденица. В словах бар бор бур звуки [а] [о] [у]. Все звуки находящиеся в пределах этой зоны отождествляются говорящими и воспринимаются как один и тот же звук.
36046. Консервативная политическая мысль России 19 века, ее черты 30.5 KB
  Основа К: идея традиции и преемственности как основа всякой творческой жизни сохранение традиции но что считать традицией Пол традиции Др Руси утрачены благодаря П1 петровские преобразования нельзя было считать традицией тк они еще не были укоренены в народе только в верхах инновации как традиции еще не закрепились прошло 100 лет. Чаадаев Философическое письмо славянофилы Хомяков Киреевский Аксаков Самарин поздние славянофилы Данилевский Россия и Европа теория лок цций Леонтьев Россию нужно подморозить задержать...
36047. Предмет и методология международных отношений 32.45 KB
  Во всех этих работах внимание исследователей концентрируется на определение предметной области науки о МО разграничении или неразграничении предметных полей наук международнополитических МО и мирополитических мировая политика исследований. Разграничение понятий объект и предмет науки о МО проводит П. Как у всякой науки понятие предмета уже чем понятие объекта.
36048. Физические характеристики Земли 32 KB
  Расстояние Земли от Солнца 1496 млн. км от Земли вокруг неё вращается естественный спутник Луна. С вращением Земли вокруг Солнца связана смена на Земле времён года а с вращением её вокруг оси – смена дня и ночи. Ось вращения Земли наклонена на 234 относительно её орбитальной плоскости это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год 36524 солнечных суток.
36049. Среда жизни 32 KB
  Среды жизни: почвенная водная наземновоздушная и среду организмов когда одни организмы становятся средой для других. К высокой плотности воды организмы адаптируются имея обтекаемую форму тела млекопитающие. Для регулирования водного баланса организмы используют 3 механизма: морфологический форма тела физиологический высвобождения воды из жиров белков и углеводов через испарение и органы выделения поведенческий выбор основного расположения в пространстве.
36050. Типы и причины колебания численности популяций. Стратегии выживания 32 KB
  К числу важнейших свойств П относится динамика численности особей и механизмы ее регулирования. Значительное отклонение численности особей в П от оптимальной связано с отрицательными последствиями для ее существования. В связи с этим П обычно имеют адаптационные механизмы способствующие как снижению численности если она значительно превышает оптимальную так и ее восстановлению если она уменьшается ниже оптимальных значений.
36051. Экологический менеджмент 32 KB
  Экологический менеджмент является одним из видов специального менеджмента представляет собой часть общей системы менеджмента изучающего основные принципы и закономерности управления организационная структура функции управления управленческий цикл стратегия управления планирование мотивация лидерство и др. Практическая реализация принципов устойчивого развития во многом определяется организацией и развитием систем производственноэкологического управления и экологического менеджмента. Основные принципы экологизированного менеджмента: –...
36052. Софисты и Сократ 32 KB
  Софисты делились на старших софистов к ним относятся: Протагор Горгий Гиппий на софистов Эристов которых так не любил Сократ: Продик Антифонт и на софистов политиков: Критий Фрасимах. Именно с эристами и вступил в схватку Сократ. Что касается самого Сократа то он родом из бедной семьи.