Тема урока: «Энергетический обмен в клетке»
Обеспечить усвоение учащимися знаний об энергетическом обмене
в клетке и животных и растений на примере расщепления углеводов.
Способствовать развитию у учащихся умению анализировать, делать выводы.
Воспитывающая – продолжить воспитание убежденности в
возможности познания закономерностей живой природы.
Оборудование : презентация « Энергетический обмена »
Ход урока
I.Организационный момент (Приветствие, проверка списочного состава класса, готовность класса к уроку).
II.Проверка знаний учащихся.(по вопросам)
1.Что такое пластический обмен?
2.Что такое энергетический обмен?
3.Что такое метаболизм?
III.Изучение нового материала ( изложение материала а приближенной лекционной форме).
Отразить следующие вопросы.
Образование АТФ происходит главным образом в митохондриях . В клетках человека, многих животных и некоторых микроорганизмов главным поставщиком энергии для синтеза АТФ является глюкоза. Расщепление глюкозы в клетке, в результате которого происходит синтез АТФ, осуществляется в две следующих друг за другом стадии: первую называют гликолизом (греч. "glycos" - сладкий, "lysis" - расщепление), или
бескислородным расщеплением, вторую - кислородным расщеплением.
Подготовительный этап расщепления заключается в том, что крупные молекулы белков, углеводов, жиров и нуклеиновых кислот распадаются на более мелкие: из крахмала образуется глюкоза, из жиров - глицерин и жирные кислоты, из белков - аминокислоты, из нуклеиновых кислот - нуклеотиды. При таком распаде выделяется незначительное количество энергии, которая рассеивается в виде тепла.
Глюкоза - один из основных источников энергии для всех клеток.
Бескислородное расщепление глюкозы (гликолиз) осуществляется ступенчато с участием многих ферментов. С6Н12О6 последовательно расщепляется и образуется много промежуточных продуктов,но конечным продуктом является молочная кислота:
С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 = 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О
глюкоза молочн.к-та
40% энергии сохраняется, а 60% рассеивается в виде тепла.
У растений анаэробный гликолиз идет по типу спиртового брожения:
Большая часть реакций гликолиза и брожения совпадает полностью. Различие состоит лишь в том, что на заключительной стадии при гликолизе процесс заканчивается образованием молочной кислоты, а при брожении появляется еще одно звено: из
молочной кислоты под влиянием фермента, содержащегося в дрожжах, выделяется СО2 и
образуется этиловый спирт:
С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 = 2СО2 + С2Н5ОН.+ 2АТФ + 2Н2О
глюкоза этил.спирт
Ни в брожении, ни в гликолизе кислород не участвует, поэтому их называют бескислородными процессами. Каждая реакция сопровождается, как указывалось выше, выделением небольшого количества энергии. Если бы энергия, освобождающаяся при превращении глюкозы в молочную кислоту, выделилась бы сразу, в результате одной реакции, то это привело бы к опасному перегреву и повреждению клетки. Постепенное выделение энергии предохраняет клетку от теплового повреждения.
Суммарное уравнение реакций кислородного процесса выглядит так:
2С3Н6О3 + 6О2 + 36АДФ + 36Н3РО4 = 6СО2 +6Н2О + 36АТФ.
В сумме кислородное расщепление дает громадную величину освобождающейся энергии - 2600 кДж (650 000 г/кал) на две молекулы трехуглеродной органической кислоты. Суммировав уравнения гликолиза и кислородного процесса, получаем
итоговое уравнение:
С6Н12О6 + 6О2 + 38АДФ + 38Н3РО4 = 6СО2 + 44Н2О + 38АТФ.
Это уравнение показывает, что в результате полного расщепления глюкозы образуются конечные продукты - вода и оксид углерода, а самое главное - 38 молекул АТФ, в которых запасается большая часть (55%) энергии, освобождающаяся при распаде 1 г/мол глюкозы. Если провести небольшой расчет, то получается, что в ходекислородно-го расщепления из 650 000 г/кал на синтез 36 молекул АТФ пошло 360 000 г/кал, а оставшиеся 290 000 г/кал выделяются в виде тепла.
Если сравнить эти величины с запасанием энергии при гликолизе в виде двух молекул АТФ (20 000 г/кал) и ее выделением (30 000 г/кал), то видно явное преимущество кислородного процесса расщепления, при котором большая часть энергии, высвобождающейся при расщеплении глюкозы, запасается в виде АТФ, т.е. 36 молекул АТФ. Таким образом, кислородный процесс расщепления почти в 20 раз эффективнее бескислородного. Кроме того, синтез АТФ при бескислородном расщеплении происходит без участия мембран, а при кислородном процессе наличие мембран является непременным условием. Однако при сжигании органического топлива вся освобождающаяся энергия переходит в теплоту, а при расщеплении глюкозы в клетке в теплоту переходит около 45% освободившейся энергии, а большая часть - 55% - сберегается в виде АТФ. Состав продуктов горения непостоянен, он меняется в зависимости от соотношения окисляемого вещества и кислорода, зависит от температуры и других условий. Дыхание в клетке происходит в результате высоко упорядоченного процесса ряда последовательных ферментативных реакций, а образование СО2 при горении происходит в результате прямого присоединения кислорода к углероду. Поэтому даже в самых совершенных машинах КПД не превышает максимума - 45%, но при этом энергия расходуется полностью и не происходит ее запасания (все попытки создания "перпетуум мобиле" заканчиваются неудачей - энергия поступает извне и расходуется полностью при сжигании, выделяясь в виде тепла).
При дефиците кислорода или полном его отсутствии в клетках происходит анаэробный гликолиз. Существуют организмы, обитающие в бескислородной среде, например, черви, паразитирующие в кишечнике, некоторые простейшие и микробы. Эти организмы лишены ферментов, позволяющих им осуществлять кислородное расщепление органических веществ. Они удовлетворяют свою потребность в энергии с помощью лишь малоэффективного бескислородного расщепления, в результате которого образуются лишь две молекулы АТФ. Благодаря этому даже человек может обходиться
короткое время без кислорода.
IV.Закрепление нового материала.
Вопросы 1-3 ,с.64 учебника.
V.Домашнее задание.§ 2.9.,работа с терминами.
3
