Конспект урока на тему: Биологическое окисление и горение. Анаэробный и аэробный гликолиз. Митохондрии – энергетические станции клетки.

Биологическое окисление и горение. Анаэробный и аэробный гликолиз. Митохондрии – энергетические станции клетки.
ЗАДАЧИ:
Сравнить биологическое окисление и горение, изучить анаэробный и аэробный гликолиз.
ОБОРУДОВАНИЕ:
Таблица «Схема энергетического обмена углеводов».
ХОД УРОКА
Опрос:
А. 1. Где располагается пигмент хлорофилл и какую роль он выполняет в реакциях фотосинтеза?
2. Назовите три основные реакции, вызываемые светом. Напишите суммарное уравнение световых реакций с учетом всех веществ, вступивших и получившихся в их результате. Объясните дальнейшую судьбу трех продуктов реакции.
Б. 1. Что такое фотосинтез воды? Напишите уравнение реакции. Кто открыл этот процесс и какой вывод был из него сделан?
2. В каких структурах хлоропластов протекают реакции темновой фазы фотосинтеза? Какие вещества, синтезированные в световой фазе, участвуют в темновой фазе? Назовите углевод, который образуется в результате фотосинтеза. За счет какой энергии идет синтез углевода?
Изучение нового материала:
Сравнение биологического окисления и горения. Окисление – распад вещества в присутствии кислорода. При биологическом окислении участвуют ферменты, которые превращают более высокомолекулярные вещества в низкомолекулярные. В большинстве случаев происходит выделение энергии. Горение – химический процесс, при котором происходит окисление веществ с выделением теплоты и света. (Беседа с использованием знаний из курса химии 8 кл., анатомии 9 кл.)
Энергетический обмен в клетках животных и растений на примере расщепления углеводов. (Рассказ с использованием таблицы).
Энергетический обмен – это совокупность реакций, сопровождающихся освобождением энергии, используемой клеткой для своего энергообеспечения. Он осуществляется в 3 этапа: 1) подготовительный; 2) бескислородный; 3) кислородный.
I этап подготовительный происходит в пищеварительной системе человека. Под действием ферментов полисахариды расщепляются до моносахаридов, например:
птиалин
(С6Н10О5)n n С6 Н12 О6
крахмал амилаза глюкоза
мальтаза
При этом выделяется незначительное количество энергии, которая рассеивается в виде тепла.
II этап – бескислородный – анаэробный гликолиз происходит в мышечных клетках человека. Образовавшаяся глюкоза всасывается в кровь и разносится ко всем органам, но больше ее поступает к мышечным органам, т.к. полосатой мышечной ткани, которые образованы мышечными клетками. Глюкоза проникает через мембрану внутрь мышечной клетки. На внутриклеточных мембранах располагаются ферменты (13), по которым как по конвейеру перемещается глюкоза, в результате происходит много промежуточных реакций и образуется много промежуточных продуктов, но конечным продуктом является молочная кислота:
С6Н12О6 + 2 Н3РО4 + 2 АДФ 2С3, Н6О3 + 2 АТФ + 2 Н2О
глюкоза молочная
кислота
40% энергии сохраняется, а 60% рассеивается в виде тепла. У растений анаэробный гликолиз идет по типу спиртового брожения:

С6Н12О6 + 2 Н3РО4 + 2 АДФ 2 СО2 + 2 С2Н5ОН + 2 АТФ + 2 Н2О
глюкоза этиловый
спирт
III этап – кислородный – аэробный гликолиз происходит в митохондриях мышечных клеток (в данном случае). Митохондрии – двумембранные структуры, внутренняя мембрана образует выросты – кристы, на них располагаются ферменты (около 10). Главное условие этого этапа целостность митохондриальных внутренних мембран. Образовавшаяся молочная кислота проходит ряд ферментальных реакций. Сюда же через поры в клетке поступает кислород. В результате окончательное расщепление продуктов гликолиза до углекислого газа и воды:
2 С3
·Н6О3 + 6 О2 + 36 Н3РО4 + 36 АДФ 6 СО2 + 36 АТФ + 42 Н2О
Большая часть энергии сохраняется, а меньшая расходуется в виде тепла. Естественно, что здесь тоже происходили промежуточные реакции и при каждой выделялось небольшое количество энергии, а в сумме получается немалая величина. Если бы такое количество энергии освободилось сразу, то это привело бы к опасному перегреву и повреждению клетки. Разделение же процесса предохраняет клетку от теплового повреждения. Суммарное уравнение II и III этапа:
С6Н12О6 + 6 О2 38 Н3РО4 + 38 АДФ 6 СО2 + 38 АТФ + 44 Н2О
АТФ по каналам ЭПС направляется в те участки клетки, где возникает в ней потребность.
Закрепление полученных знаний:
Решение задач.
Задача № 1
Рассчитайте энергетическую эффективность двух типов брожения глюкозы по формуле:
Е (запасенная энергия)
Эффективность = Е (общая энергия) 100%
Спиртовое брожение Е общ. = 150 к Дж/моль
Молочнокислое брожение Е общ. = 210 к Дж/моль.
Энергия, запасенная в 1 моль АТФ, составляет 30,6 кДж/моль. При расчете учтите количество образующихся молекул АТФ в анаэробных условиях. Сделайте вывод об эффективности двух типов брожения.
Решение: 1) При анаэробном гликолизе выделяется 2 моль АТФ, т.е. 2 -30,6 к Дж/моль =61,2 кДж/моль.
Рассчитываем эффективность спиртового брожения.
61,2 кДж/моль
Эсп.бр. = 150кДж/моль 100%
· 40,8%
Рассчитываем эффективность молочнокислого брожения:
61,2 кДж/моль
Эмол.бр. = 210 кДж/моль 100% = 29,1%
Ответ: Эффективным является спиртовое брожение.
Задача № 2
Рассчитайте эффективность полного окисления глюкозы на двух этапах по формуле:
Е (запасенная энергия)
Эффективность = Е (общая энергия) 100%
Е общ. = 2880 кДж/моль
Е (АТФ) = 30,6 кДж/моль (1 АТФ)
В чем особенность процессов дыхания в отличие от брожения? Сравните эффективность процессов дыхания и брожения с К. П. Д. бензинового (25%) и парового (10%) двигателей? Сделайте вывод.
Решение: 1) Рассчитываем эффективность полного окисления глюкозы на двух этапах:
30,6 кДж/моль 38 АТФ
Э ок – я = 2880 кДж/моль 100%
· 40.4%.
2) Процесс дыхания идет в присутствии кислорода, а брожение без участия кислорода.
3)Эспр. бр.
· 40,8% Эбенз. дв. = 25%
Эмол. бр.
· 29,1% Эпар. дв. = 10%
30.6 к Дж/моль 36 АТФ

Эдых.
· 38,5% (Эдых. = 2600кДж/моль 100%)
Вывод: по эффективности преобразования энергии живая клетка превосходит все известные преобразователи энергии в технике.
2) Вопросы к изученной теме:
а) Полное расщепление 1 молекулы С6Н12О6 в мышцах в процессе дыхания дает около 25 молекул АТФ. Сравните эту величину с количеством молекул АТФ, образующихся при гликолизе. Какой процент энергии теряет в этом случае мышца? При каких условиях процесс гликолиза все же идет в мышцах? Насколько это выгодно организму?
б) Большинство клеток в процессе биологического окисления (дыхания) используют в первую очередь углеводы. Клетки головного мозга млекопитающих вообще не способны использовать в процессе дыхания ничего, кроме глюкозы. Почему? Объясните эти факты.
в) АТФ синтезируется в митохондриях и хлоропластах. Объясните, в чем сходство и различие процессов, приводящих к синтезу молекул в органеллах.

Д/з; § 32.

Приложенные файлы


Добавить комментарий