Обеспечение клеток энергией 10 класс конспект

Обновлено: 04.07.2024

Урок по биологии для учащихся 9 класса, можно провести и в 10 классе.

Цель урока: продолжить углубленние и расширение знаний о процессе метаболизма, раскрыв сущность энергетического обмена.

ВложениеРазмер
konspekt_uroka_po_teme_etapy_energeticheskogo_obmena.docx 21.12 КБ
prezentatsiya.ppt 1.9 МБ
prilozhenie_2.doc 30.5 КБ
prilozhenie_3.docx 69.27 КБ

Предварительный просмотр:

Урок по биологии в 9 классе "Энергетический обмен клетки"

Цель урока : продолжить углубление и расширение знаний о процессе метаболизма, раскрыв сущность энергетического обмена

Образовательные: - изучить процесс энергетического обмена у гетеротрофных организмов

-подвести учащихся к выводу о значении АТФ - как универсального источника энергии

Развивающие: - продолжить развитие умений сравнивать биологические процессы, анализировать, формулировать выводы, развивать умения работать самостоятельно

Воспитательные: - воспитывать внутреннюю мотивацию к учению, создание ситуации успеха у учащихся

Оборудование: учебные таблицы : “Строение и расщепление АТФ”, “Энергетический обмен”, бланки опорных конспектов, схема метаболизма, листы бумаги, фломастеры, презентация к уроку.

Базовые понятия и термины: метаболизм, катаболизм, диссимиляция, анаболизм, ассимиляция, энергия, АТФ, митохондрии, ферменты, гетеротрофное питание, автотрофное питание, анаэробные условия, аэробные условия, гликолиз.

Концепция урока: изучить этапы энергетического обмена , объяснить роль АТФ в живых организмах.

Личная значимость изучаемого для обучающихся: иметь представление о процессе энергетического обмена в своем организме, виде энергии в живых организмах.

Планируемый результат: учащиеся расширяют знания о процессе метаболизма в живых организмах, используют теоретический материал для решения практических задач.

Форма организации учебной деятельности: комбинированный урок с элементами групповой работы

Методы: фронтальная беседа, проблемные вопросы, групповая работа.

  1. Организационный момент
  2. Мотивация учебной деятельности
  3. Изучение нового материала
  4. Рефлексия
  5. Применение приобретенных знаний
  6. Домашнее задание

1. Организационный момент . Класс делится на три группы , каждая группа занимает свое рабочее место в классе.

2. Мотивация учебной деятельности . Здравствуйте! Садитесь. На прошлом уроке мы начали изучение сложного процесса жизнедеятельности живых организмов - обмена веществ и энергии, с прекращением которого, жизнь останавливается. Процесс обмена веществ и энергии (метаболизм) включает в себя два процесса- анаболизма ( ассимиляции) и катаболизма ( диссимиляции).

Взаимосвязаны ли эти процессы друг с другом? Давайте разберемся, проанализировав схему: “Обмен веществ и энергии”, которая лежит у вас на рабочих столах ( Приложение 1)

Учащиеся вместе с учителем прорабатывают схему, делают вывод: метаболизм - это сложный процесс в живых организмах, анаболизм и катаболизм - два противоположных взаимосвязанных процесса обмена веществ и энергии.

Сегодня на уроке мы должны изучить процесс энергетического обмена- катаболизм (диссимиляция). У вас на столах находятся схемы опорного конспекта, который вы будете заполнять в ходе урока. ( Приложение 2)

3. Изучение нового материала . Энергию можно определить, как способность совершать работу. По закону сохранения энергии - энергия не создается, не уничтожается, а только взаимопревращается из одного вида в другой.

Вопрос: За счет чего же клетка может совершать различного вида работу: химический синтез веществ, активный транспорт веществ через мембрану, проведение нервных импульсов и так далее?

Источником энергии почти для всех видов активности служат питательные вещества.

Вопрос: Какие химические вещества входят в состав питательных веществ?

Органические вещества- белки, жиры, углеводы.

Вопрос: Где в них содержится энергия?

Энергия содержится в химических связях между атомами углерода, водорода, кислорода. При разрыве этих связей выделяется энергия. Самое большое количество энергии. Заключено в химических связях в молекуле глюкозы и составляет 2800 кДж на 1 моль глюкозы. При расщеплении глюкозы с участием ферментов энергия выделяется поэтапно.

Вопрос: Изучая физику, вы знакомитесь с несколькими видами энергии, Вспомните их? А в клетке, какой вид энергии? (учащиеся высказывают свои предположения)

Энергия в клетке аккумулируется в виде АТФ - аденозинтрифосфорной кислоты, макроэргические связи которой богаты энергией. АТФ накапливается в митохондриях, оттуда поступает в разные участки клетки, обеспечивая процессы жизнедеятельности организма.

Используя таблицу: “Строение и расщепление АТФ” изучаем строение АТФ, процесс ее расщепления, отмечаем, что во время разрыва одной из макроэргических связей выделяется 40 кДж энергии, чем при разрыве любых других ковалентных связей-12 кДж (учащиеся делают записи в опорном конспекте)

Вопрос: Органические вещества - источник энергии, а где берут организмы эти вещества?

Все живые организмы по источнику получения органических веществ делятся на две группы:

1.Автотрофы ( учащиеся объясняют, что это за организмы)

2.Гетероторфы (учащиеся объясняют, что это за организмы)

Сегодня нас интересуют гетеротрофные организмы. Наша задача - разобрать этапы энергетического обмена у гетеротрофных организмов. Вы будете работать группами. Каждая группа получает задание, выполняет его в течении 10 минут и представляет другим группам (Приложение 3)

Задание первой группе

Используя стр.27-28 и дополнительный материал изучите подготовительный этап в клетке. Какие процессы протекают на этом этапе, что происходит с энергией. Изобразите этап схематично.

Задание второй группе

Задание третьей группе

Используя стр.29 и дополнительный материал изучите аэробное дыхание. Отметьте условия протекания процесса. Какие конечные продукты процесса. Что происходит с энергией. Изобразите этап схематично.

После выполнения задания группы представляют свою схему на доске, остальные учащиеся работают с опорным конспектом.

А, сейчас давайте сравним нашу схему с таблицей “Энергетический обмен” и исправим свои недочеты.

Молодцы! А теперь давайте запишем общее уравнение энергетического обмена.

Глюкоза + кислород + 38 АДФ + 38Ф = углекислый газ + вода + 38 АТФ (2800 кДж)

Вопрос: А почему в клетке не может сразу произойти такое большое количество накопления энергии? ( учащиеся высказывают свое мнение)

Мы рассмотрели интересную и непростую тему. Давайте сделаем выводы, по изученному материалу, начиная со схемы “Обмен веществ и энергии” и используя ваш опорный конспект.

  1. Энергетический обмен сложный биохимический процесс, протекающий в живых организмах
  2. Катаболизм и анаболизм две взаимосвязанные стороны процесса метаболизма.
  3. Глюкоза богатое энергией химическое соединение.
  4. Энергия аккумулируется в виде АТФ в митохондриях.
  5. Процесс энергетического обмена происходит в три этапа, при участии ферментов.
  6. Энергия необходима для процессов жизнедеятельности всех живых организмов

5.Применение приобретенных знаний.

Учащимся предлагается решить задачу.

Рассчитайте эффективность окисления глюкозы на двух этапах энергетического обмена по формуле

Е= Е( запасенная в АТФ)* количество АТФ/ Е общую *100%.

Сравните эффективность процессов гликолиза и дыхания с КПД бензинового (25%) и парового (10%) двигателей. Сделайте выводы из полученных результатов.

Урок комплексного применения знаний для 10 класс по теме "Клетка как целостная система" по программе Министерства образования и науки РФ для 10-11 классов. Место урока в учебной теме - текущий. Для разработки использовались раздаточный материал, интерактивные средства, таблицы, схемы и иллюстрации. Для лучшего усвоения знаний предлагается просмотр документального фильма и представление материала в готовом виде. Основное внимание уделяется постановке и решению проблемного вопроса урока, каков эпиграф урока.Кон

ВложениеРазмер
Конспект урока "Обмен веществ" 10 класс 84.79 КБ

Предварительный просмотр:

МБОУ СОШ № 6 г. Морозовск, Ростовской обл.

Тема урока. Обмен веществ и энергии в клетке.


Аннотация к уроку:

Задачи.
Образовательная. Расширить у учащихся знания об обмене веществ и энергии, полученные в 9 классе; ознакомить с разделением обмена веществ на пластический и энергетический; раскрыть особенности процессов метаболизма.
Развивающая. Развивать умение сравнивать реакции пластического и энергетического обменов и умение раскрывать взаимосвязь между ними; развивать внимание, память, наблюдательность и уверенность в своих взглядах.
Воспитательная . Воспитывать в понимании учеников понимание того, что все живые системы связаны между собой посредством обмена веществ и энергии и окружающей средой.

Тип урока. Усвоения новых знаний.
.
Место урока в учебной теме. Текущий.

Материалы и оборудование : схемы, рисунки, таблицы, г. \ м доска.

Основные понятия и термины: метаболизм, анаболизм, катаболизм, пластический обмен, энергетический обмен, автотрофы, гетеротрофы, миксотрофы, аэробы, анаэробы.

I. Актуализация опорных знаний учащихся.

II. Мотивация учебно-познавательной деятельности учащихся.

Клетка - наименьшая структурная и функциональная единица живого, которая сложилась исторически. Какие важнейшие процессы делают клетку единым целым? Что является источником энергии для ее жизнедеятельности?

III. Восприятие и усвоение учениками нового материала.

IV. Осмысление объективных связей и взаимозависимостей в изученном материале.

Работа с раздаточным материалом, учебником над этапами энергетического обмена: подготовительным, беcкислородным, кислородным.

Опорная схема №1.

Опорная схема №2.

Этапы энергетического обмена: - подготовительный
- безкислородный
- кислородный


Важнейшим на бескислородной этапе энергетического обмена является расщепление в клетках молекул глюкозы путем гликолиза на две молекулы пировиноградной (С3Н4О3) или молочной кислоты (С3Н6О3) в мышечных клетках.

Опорная схема №3 .

Бескислородное (анаэробное) расщепление глюкозы, гликолиз.

В процессе распада глюкозы участвуют 13 различных ферментов, фосфорная кислота и АДФ. При гликолиза выделяется 200 кДж энергии. 84 кДж используется на синтез 2х молекул АТФ, а остальные (116 кДж) используется в виде теплоты.
Значение гликолиза: организм получает энергию в условиях дефицита кислорода.
После завершения гликолиза наступает вторая стадия - кислородное расщепление. Процесс кислородного расщепления описывается уравнением.

Опорная схема №4 .

Кислородное (аэробная) расщепление глюкозы.

Это дыхание. При этом выделяется энергия (2600 кДж) часть которой рассеивается в виде тепла (45%), 55% превращается в энергию химических связей АТФ (1440 кДж).

Метаболизм (обмен веществ) - сложная цепь превращений веществ в организме начиная с момента их поступления из внешней среды и кончая удалением продуктов распада. Представляет собой совокупность процессов энергетического обмена (катаболизма диссимиляции) и пластического обмена (анаболизма, ассимиляции).

Энергетический обмен – это совокупность химических реакций постепенного распада органических соединений, сопровождающихся высвобождением энергии, часть которой расходуется на синтез АТФ. Синтезированная АТФ становится универсальным источником энергии для жизнедеятельности организмов. Значение энергетического обмена – снабжение клетки энергией, которая необходима для жизнедеятельности.

Пластический обмен – это совокупность химических реакций образования (синтеза) из простых веществ с затратой энергии более сложные. Непосредственным поставщиком энергии в клетках выступает АТФ.

Фотосинтез – процесс образования органических веществ из неорганических (углекислого газа и воды) с использованием солнечной энергии. Проходит в два этапа: световая фаза (происходит улавливание и фиксация энергии света в АТФ) и темновая (связывание углекислого газа в молекулы глюкозы с затратой энергии АТФ).

Хемосинтез - процесс образования органических веществ из неорганических (углекислого газа и воды) с использованием энергии окисления неорганических веществ. Например, такой тип питания используют азотфиксирующие бактерии.

Клеточное или тканевое дыхание — совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов, в ходе которых происходит окисление углеводов, липидов и аминокислот до углекислого газа и воды.

Основная и дополнительная литература по теме урока :

Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017.: с 115 - 118.

Электронные ресурсы:

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Обязательным условием существования биологических систем являются потоки энергии. В этом заключается ключевое различие между живой и неживой природой. Энергия не хранится в клетке, а поступает извне. Ключевую роль в трансформации энергии обеспечивает клетка, как элементарная структура живого. Специальные биохимические механизмы трансформируют одни виды энергии в другие, для обеспечения необходимых функций клетки.

Некоторые виды микроорганизмов (хемоавтотрофы) приобрели способность к использованию энергии, выделяемой при окислении неорганических веществ.

Таким образом, из всего многообразия существующих форм энергии живые существа на нашей планете используют только две – световую и энергию химических связей.

Главный переносчик энергии в клетке

Световая энергия Солнца и энергия, заключённая в потребляемой пище, запасаются в особых бимолекулярных аккумуляторах – молекулах АТФ (аденозинтрифосфат). В молекулах АТФ энергия запасается в виде высокоэнергетических химических связях между остатками фосфорной кислоты, которая освобождается при отщеплении фосфата: АТФ → АДФ + Ф + E.

Выделяемая энергия используется клетками для процессов выработки тепла, мышечных сокращений (мышечная клетка), для проведения нервного импульса (нервные клетки) и т.п.

Обратный процесс образования АТФ с затратой энергии, получил название энергетический обмен.

Синтез макромолекул важнейших органических соединений, необходимых для построения структур клетки, обеспечения всех процессов жизнедеятельности клеток – пластический обмен - обеспечивается также энергией АТФ.

Независимо от типа питания, универсальным аккумулятором энергии живых организмов выступают молекулы АТФ, где добытая энергия извне запасается в виде химических связей. Такая схожесть иллюстрирует единство происхождения всего живого.

Поступившие вместе с пищей (или в результате фотосинтеза) органические вещества расщепляются на более простые (катаболизм или диссимиляция), которые служат для постройки макромолекул органических соединений (анаболизм или ассимиляция). Эти процессы происходят в организме одновременно. Совокупность этих процессов получила название – метаболизм. В результате его организм осуществляет обмен веществом и энергией с окружающей средой. Наибольшее значение для энергетического обмена являются многостадийные реакции расщепления глюкозы.

На стадии гликолиза в цитоплазме клетки происходит ферментативное расщепление молекулы глюкозы с образованием более простой пировиноградной кислоты и молекул АТФ: С6Н12О6 + 2 АДФ + 2 Ф → 2С3Н4О3 + 4Н + + 2АТФ

Молекулы пировиноградной кислоты обладают значительной энергией, высвобождение которой происходит в митохондриях. В ходе так называемого клеточного дыхания (аэробного расщепления), вещество распадается на углекислый газ, который впоследствии выделяется из клетки и воду. По последним исследованиям, при этом образуется 30 молекул АТФ.

Суммарную реакцию окисления глюкозы можно представить следующим образом:

Некоторые микроорганизмы при недостатке кислорода расщепляют глюкозу в процессе анаэробного дыхания или брожения. В зависимости от конечных продуктов такого расцепления различают спиртовое брожение (с образование этанола), молочнокислое (молочная кислота). Последнее происходит и в мышцах, при недостатке кислорода, например во время длительной тренировки. Энергетический выход такого типа расщепления менее энергоэффективен.

Основным источником энергии для организмов является окисление глюкозы в митохондриях. При этом также может происходить окисление других органических соединений (белков, жиров), потребляемых, например, вместе с пищей.

В так называемой, световой фазе, кванты света выбивают электроны из молекулы хлорофилла, и он начинает передаваться по специальным белковым переносчикам, расположенных на мембране хлоропластов. Под действием света одновременно происходит разложение воды (фотолиз). В реакции высвобождается, в том числе катион водорода (Н + ), необходимый для последующего биосинтеза, который захватывает молекула НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат): НАДФ + + Н + →НАДФ∙Н

Энергия возбуждённого электрона заряжает известный нам биологический катализатор АТФ и молекулу НАДФ – в этом заключается биологический смысл световой фазы фотосинтеза.

Заметим, что побочными продуктами фотолиза воды становятся свободный кислород и свободные электроны, восстанавливающие хлорофилл: 2Н2О→ Н + + 4е - + О2

Дальнейший процесс может уже проходить без света. Сущность реакций темновой фазы можно выразить следующим уравнением: СО2 + НАДФ∙Н + АТФ = С6Н12О6 +АДФ + НАДФ +

Не сложно заметить, что выделяются вещества необходимые на начальном этапе фотосинтеза, что замыкает цикл. Энергия молекулярных аккумуляторов была использована для фиксации углекислого газа в энергию химических связей углевода.

Фотосинтез, таким образом, является процессом превращения одной (световой) формы энергии в другую(химическую). Вся энергия биосферы запускается благодаря этому процессу. Другими словами, фотосинтез является отражением космических потоков энергии. Помимо этого, фотосинтезирующие организмы не только обеспечивают первичный синтез органических соединений, но и создают условия необходимые для существования других живых организмов.

Взаимосвязь энергетического и пластического обмена

Не сложно заметить, что процессы аккумулирования энергии в молекулах АТФ (энергетический обмен) и использование запасённой энергии для синтеза необходимых веществ (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот) неразрывно связаны. Так синтез АТФ не возможен без разложения органических веществ, а синтез веществ клетки не возможен без энергии АТФ. Причём, заметим, что и фотосинтез представляет собой единство этих процессов: темновая фаза – пластический обмен, световая фаза – энергетический.


Оба процесса протекают одновременно и неотделимы друг от друга, обеспечивая жизнедеятельность организма. Таким образом, в клетках происходит трансформация вещества и энергии, которые лежат в основе существования жизни и непрерывного самообновления. Сходство процессов энергетического обмена в клетках всех живых организмов является доказательством единства их происхождения.

В клетках происходят одновременно процессы энергетического и пластического обмена, это лежит в основе сохранения жизни. Взаимообмен энергией и веществом между живой и неживой природой является иллюстрацией принципа единства и взаимосвязи материального мира.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1. Выберите один ответ:

  • Универсальным аккумулятором энергии в клетке является:
  • Жиры;
  • Белки;
  • АТФ;
  • НАДФ∙Н.

Задание 2. Исправьте ошибки, анализируя текст с позиции энергетического обмена:

В рационе питания человека помимо белков растительных и животных не обязательно должны присутствовать углеводы и жиры. Отсутствие жиров в пище не приводит к истощению. Человек толстеет, если употребляет в пищу избыточное количество углеводов. На сое и рисе можно прожить.

Ответ: В рационе питания человека помимо белков растительных и животных не обязательно должны присутствовать углеводы и жиры. Отсутствие жиров в пище не приводит к истощению. Человек толстеет, если употребляет в пищу много жиров. Исключительно на сое и рисе можно благополучно прожить.


Из урока ваши ученики узнают о процессах ассимиляции и диссимиляции. Изучат этапы энергетического обмена: подготовительный, бескислородный и кислородный. В данном уроке приводятся следующие понятия: пластический обмен, энергетический обмен, гликолиз, спиртовое брожение.


В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности




Конспект урока "Обмен веществ и энергии в клетке"

За счёт энергии света при фотосинтезе в клетках зелёных растений из неорганических веществ образуются органические, например, глюкоза.


Из листьев глюкоза поступает и в другие органы растений. Где она используется для синтеза более сложных соединений.

Все реакции биосинтеза веществ и их последующая сборка в более крупные структуры называются ассимиляцией, или анаболизмом. Ещё одно название этого набора реакций – пластический обмен. Для этих процессов требуется затрат энергии.

Особенно интенсивный биосинтез веществ происходит в период развития и роста организмов. В отличие от зелёных растений другие организмы в первую очередь животные не сами синтезируют органические вещества, а используют уже готовые.

Вся жизнедеятельность требует огромное количество энергетических затрат.

Клетки расходуют энергию на химические реакции, которые обеспечивают обновление и рост организмов.

В нервных клетках энергия идёт на биоэлектрические процессы. Разряд электрического ската – яркое проявление их.

Энергия также расходуется на механическую работу в мышечных клетках.

Энергию для всех процессов жизнедеятельности поставляют процессы диссимиляции – это совокупность реакций распада, которые сопровождаются выделением и запасанием энергии. Процессы диссимиляции, так же называют катаболизмом или энергетическим обменом.

При диссимиляции в клетках зелёных растений окислительному распаду подвергаются продукты фотосинтеза.

А в организме животного богатые энергией органические вещества превращаются в углекислый газ, воду и другие энергетически бедные соединения.

Ассимиляция и диссимиляция — это противоположные процессы. В первом случае происходит образование веществ, на что тратиться энергия.


А во втором распад веществ с выделением и запасанием энергии. Эти процессы невозможны друг без друга. Таким образом реакции ассимиляция и диссимиляция – это две стороны единого процесса обмена веществ и энергии в клетке, который называется − метаболизмом.

Реакции метаболизма в живых организмах проходят очень быстро благодаря действию ферментов и АТФ.

Роль ферментов и АТФ в процессах обмена веществ

В состав внутриклеточных структур входят многочисленные ферментные системы.

Все ферменты вещества белковой природы. Их молекулы состоят в основном из аминокислотных звеньев.

Ферменты действуют в строго определённой последовательности. Они специфичны для каждого вещества и ускоряют только определённые реакции. Избирательность действия ферментов на разные химические вещества связана с их строением.



Одни ферментные системы направляю процессы биосинтеза. Этот процесс требует затрат энергии. Другие ферментные системы регулируют распад и окисление веществ. При этих реакциях энергия выделяется.

Как переходит энергия от одной группы реакций к другой? Роль поставщика этой энергии выполняет аденозинтрифосфорная кислота – АТФ.


Молекула АТФ как вы помните содержит 3 остатка фосфорной кислоты. Химические связи между остатками богаты энергией. Под действием очередного фермента, от молекулы АТФ отщепляется 1 или 2 остатка фосфорной кислоты. Такие реакции сопровождаются высвобождением большого количества энергии. После отрыва одного остатка фосфорной кислоты АТФ превращается в АДФ аденозин дифосфорную кислоту. АДФ может соединится с фосфорной кислотой и перейти в АТФ.

На эту реакцию затрачивается энергия, которая была выделена в процессе диссимиляции, то есть в реакциях расщепления органических веществ в клетке.

У растений в хлоропластах АТФ образуется при фотосинтезе за счёт энергии света.

В митохондриях животных клеток АТФ синтезируется за счёт энергии окислительных процессов.

Ферментные системы катализируют цепи процессов обмена веществ.

АТФ связывает реакции ассимиляции и диссимиляции.

Энергетический обмен или диссимиляция может проходить в два или три этапа.


Количество этапов зависит от того относиться организм к аэробам или анаэробам. Вы помните, что аэробы используют в процессе обмена веществ кислород из окружающей среды. А анаэробы обитают в бескислородной среде и не нуждаются в кислороде.

У аэробов энергетический обмен происходит в три этапа: подготовительный, бескислородный и кислородный.

У анаэробов в два этапа: подготовительный и бескислородный.

Рассмотри этапы энергетического обмена.

Подготовительный этап энергетического обмена

У многоклеточных животных процессы подготовительного этапа диссимиляции совершаются в органах пищеварения. Происходит расщепление крупных органических молекул до более простых -питательных веществ.

Полимерные углеводы превращаются в глюкозу. Белки в аминокислоты. Жиры в глицерин и жирные кислоты. Продукты расщепления пищевых веществ всасываются в кровь и приносятся ко всем клеткам организма. Все эти процессы составляют подготовительную стадию энергетического обмена.

На этом этапе выделяется небольшое количество энергии, которая не запасается в молекулах АТФ и рассеивается в виде тепла.

Наступает второй этап энергетического обмена – бескислородный. Он заключается в ферментативном расщеплении органических веществ, которые были получены в ходе подготовительного этапа.

Как же освобождается в клетки энергия, заключённая в питательных веществах? Основным источником энергии для процессов жизнедеятельности является глюкоза.


Однако глюкоза не поддаётся ферментативному окислению. Поэтому в системе ферментов мембран эндоплазматической сети происходит сначала активирование глюкозы за счёт энергии АТФ.

Затем в цитоплазме клеток наступает многоступенчатый процесс бескислородного расщепления глюкозы, до двух молекул трехуглеродной пировиноградной кислоты.

Это неполное бескислородное окисление глюкозы называется гликолизом.

Итак, каждая молекула глюкозы под действием ферментов расщепляется на 2 меньшие молекулы пировиноградной кислоты, которые становятся доступны для окисления.


На данном этапе на каждую молекулу глюкозы выделяется уже 200 кДж энергии.

Из них 80 кДж сберегается (по 40 кДж на 1 АТФ).

Вы помните, что для того что бы превратить АДФ в АТФ необходимо затратить 40 кДж.

Поэтому 80 кДж достаточно для превращения двух молекул АДФ в 2 молекулы АТФ.

А 120 кДж образовавшийся при расщеплении глюкозы - рассеивается в виде тепла.

Итак, в процессе гликолиза образуется 2 АТФ.

Благодаря многостадийности гликолиза выделяющиеся небольшие порции тепла не успевают нагреть клетку до опасного уровня.

Далее пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту-это основной продукт второго этапа энергетического обмена.

В большинстве растительных клеток, а также в клетках некоторых грибов (например, дрожжей) вместо гликолиза происходит спиртовое брожение. Где молекула глюкозы в анаэробных условиях превращается в этиловый спирт и углекислый газ.

Существуют также и такие микроорганизмы, в клетках которых в бескислородных условиях образуется не молочная кислота и не этиловый спирт, а, например, уксусная кислота. Однако во всех случаях распад одной молекулы глюкозы приводит к запасанию двух молекул АТФ.


У аэробных после гликолиза следует третий этап энергетического обмена – кислородный. Это полное кислородное расщепление, или клеточное дыхание. Этот процесс происходит на кристах митохондрий клетки. Где образовавшиеся в процессе второго этапа вещества (молочная кислота, этиловый спирт например) окисляются до конечных продуктов углекислого газа и воды.


Молочная кислота

Рассмотрим кислородный этап более подробно.

Вы помните, что главной функцией митохондрий является захват высокомолекулярных веществ из цитоплазмы и их окислительное расщепление с образованием углекислого газа и воды, связанное с синтезом АТФ.

Здесь на кристах митохондрий пировиноградная кислота превращается в ацетил-кофермент А. Сокращённо ацетил-КоА ─ это важное соединение в обмене веществ, которое используется во многих биохимических реакциях.

Ацетил-КоА является основным субстратом, который необходим для реакций цикла трикарбоновых кислот – цикла Кребса.

Ацетил-КоА доставляет атомы углерода с ацетил-группой в цикл трикарбоновых кислот (или цикл Кребса), чтобы те были окислены с выделением энергии.


Цикл Кребса проходит так же внутри митохондрий. Это очень сложный ряд последующих реакций ключевой этап дыхания всех клеток, использующих кислород, центр пересечения множества метаболических путей в организме.

Цикл трикарбоновых кислот является промежуточным этапом между гликолизом и электронтранспортной (дыхательной) цепью.

В ходе цикла Кребса ацетильные остатки (остатки ацетил-КоА) окисляются до углекислого газа.

При этом за один цикл образуется 2 молекулы углекислого газа, 3 НАДН, 1 ФАДН2 и 1 АТФ.

Итак, в процессе гликолиза и Цикла Кребса образуются необходимые молекулы НАДН, которые переносят водороды из одной реакции в другую.

Водороды, находящиеся на НАДН и ФАДН2, в дальнейшем переносятся на дыхательную цепь, где образуется АТФ.


Итак, на мембране митохондрии атомы водорода, полученные от НАДН и ФАДН2, разделяются на протоны и электроны. Электроны начинают проходить через комплексы 1,2,3,4 − это белки, которые встроены в мембрану.

А протоны водорода переносятся через комплексы и накапливаются в межмембранном пространстве.

В результате чего и образуется градиент концентрации протонов, необходимый для синтеза молекулы АТФ.

Вы помните, что протоны при прохождении через АТФ-синтазу… помогают образованию самой АТФ.

Итак, на третьем этапе в митохондриях при клеточном дыхании (кислородном процессе) 2 молекулы пировиноградной кислоты окисляются до углекислого газа, воды и 36 молекул АТФ.

Невидимые нашему глазу биохимические превращения в клетках, составляют основу существования всех живых организмов.

В результате биохимических реакций в клетке происходит синтез универсального для всего органического мира вещества АТФ которая обеспечивает энергией любое проявление жизни.

Таким образом, суммарно энергетический обмен клетки в случае распада глюкозы можно представить следующим образом.

Читайте также: