План урока гликолиз 10 класс

Обновлено: 06.07.2024

Катаболизм

Расщепление происходит в 3 этапа. Давайте запишем таблицу этапов энергетического обмена.

I этап - подготовительный

В пищеварительном тракте, внутри клетки

Под действием ферментов.

Углеводы  глюкоза + энергия

Липиды  глицерин +жирные кислоты +Е

Нуклеиновые кислоты  нуклеотиды +Е

Энергия не запасается, а выделяется только в тепловой форме

II этап – бескислородный, анаэробный гликолиз

В цитоплазме клеток

Не связано с мембранами.

С 6 Н 12 О 6  2 C 3 H 6 O 3 ( молочная кислота )+200кДж (80 кДж запасается в виде 2 моль АТФ)

III этап – кислородный – аэробный гликолиз

В митохондриях клетки, связан с внутренними мембранами митохондрий

2 C 3 H 6 0 3 +6 O 2  6 CO 2 + 6 H 2 O +2600кДж (из них запасается 1440 в виде 36 моль АТФ)

Итоговая формула II и III этапа

С6Н12О6 + 6О2  6 CO 2 +6 H 2 O + 2800кДж (из них 1520кДж запасается в виде 38 моль АТФ)

Суть третьего этапа.

А) в матриксе митохондрий идет цикл трикарбоновых кислот – при помощи ряда ферментов окислению подвергается молочная кислота. При этом СО2 выделяется в окружающую среду. Атом водорода включается в цепь реакций конечный результат которых - синтез АТФ:

Атом Н с помощью ферментов-переносчиков поступает во внутреннюю мембрану митохондрий, образующую кристы, где он окисляется до протона.

Протон Н+ выносится на наружную поверхность мембраны крист, но для протонов эта мембрана непроницаема, поэтому они накапливаются межмембранном пространстве, образуя протонный резервуар

На внутренней мембране накапливаются отрицательно заряженные анионы кислорода О2- ( появившиеся в результате работы фермента-оксидазы)

Катионы и анионы по обе стороны мембран образуют разность потенциалов. Когда она достигает 200мВ Н+проходят внутрь и с О2- образуют Н2О. Энергия же идет на образование АТФ.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Тема: Энергетический обмен – катаболизм. Его этапы.

Цель урока: и зучить процесс энергетического обмена.

Задачи урока:

Углубить и расширить знания об обмене веществ и превращении энергии.

Подвести учащихся к выводу о значении АТФ как универсального аккумулятора энергии в клетке.

Продолжить умение классифицировать и обобщить сложный материал по этапам, по видам, по месту их образования.

Вид урока: урок-презентация.

Оборудование: заготовки таблиц, слайдов

II . Повторение изученного материала. Фронтальный опрос по вопросам 1-7 с. 123 учебника

III. Изучение новой темы

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) — совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии. Энергия, освобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме АТФ и других высокоэнергетических соединений. АТФ — универсальный источник энергообеспечения клетки. Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования — присоединения неорганического фосфата к АДФ .

У аэробных организмов (живущих в кислородной среде) выделяют три этапа энергетического обмена: подготовительный, бескислородное окисление и кислородное окисление; у а наэробных организмов (живущих в бескислородной среде) и аэробных при недостатке кислорода — два этапа: подготовительный, бескислородное окисление.

I этап, подготовительный

II этап, гликолиз (бескислородный)

Этот этап заключается в дальнейшем расщеплении органических веществ, образовавшихся во время подготовительного этапа, происходит в цитоплазме клетки и в присутствии кислорода не нуждается. Главным источником энергии в клетке является глюкоза. Процесс бескислородного неполного расщепления глюкозы — гликолиз. Потеря электронов называется окислением, приобретение — восстановлением, при этом донор электронов окисляется, акцептор восстанавливается.

Гликолиз — сложный многоступенчатый процесс, включающий в себя десять реакций. Во время этого процесса происходит дегидрирование глюкозы, акцептором водорода служит кофермент НАД + (никотинамидадениндинуклеотид). Глюкоза в результате цепочки ферментативных реакций превращается в две молекулы пировиноградной кислоты (ПВК), при этом суммарно образуются 2 молекулы АТФ и восстановленная форма переносчика водорода НАД·Н ₂ :

Дальнейшая судьба ПВК зависит от присутствия кислорода в клетке. Если кислорода нет, у дрожжей и растений происходит спиртовое брожение, при котором сначала происходит образование уксусного альдегида, а затем этилового спирта:

У животных и некоторых бактерий при недостатке кислорода происходит молочнокислое брожение с образованием молочной кислоты: С₃Н₄О₃ + НАД·Н₂ → С₃Н₆О₃ + НАД + .

В результате гликолиза одной молекулы глюкозы высвобождается 200 кДж, из которых 120 кДж рассеивается в виде тепла, а 80% запасается в связях АТФ.

III этап, клеточное дыхание (кислородный)

Осуществляется в митохондриях, связан с матриксом митохондрий и внутренней мембраной, в нём участвуют ферменты, расщеплению подвергается молочная кислота. СО₂ выделяется из митохондрий в окр. среду. Атом водорода включается в цепь реакций, конечный результат которых синтез АТФ.

Суммарная реакция расщепления глюкозы до углекислого газа и воды выглядит следующим образом:С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ → 6СО₂ + 6Н₂О + 38АТФ + Q_т, где Q_т — тепловая энергия. IV .Закрепление.

1. В процессе диссимиляции произошло расщепление 17 моль глюкозы, из которых кислородному расщеплению подверглось только 3 моль. Определите:

А) сколько моль молочной кислоты и углекислого газа при этом образовалось?

Б) сколько моль АТФ при этом синтезировалось?

В) сколько энергии и в какой форме аккумулировано в этих молекулах АТФ?

Г) сколько моль кислорода израсходовано на окисление образовавшейся при этом молочной кислоты?

2. В процессе гидролиза образовалось 972 молекулы АТФ. Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления. Ответ поясните.

Ответ: 1) при гидролизе (кислородный этап катаболизма) из обной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ, следовательно, гидролизу подверглось: 972 : 36 = 27 молекул глюкозы;

2) при гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется до 2-х молекул ПВК с образованием 2-х молекул АТФ, поэтому количество молекул АТФ равно: 27 х 2 = 54;

3) при полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, следовательно, при полном окислении 27 молекул глюкозы образуется : 27 х 38 = 1026 молекул АТФ (или 972 + 54 = 1026).

3. Какое из двух типов брожения – спиртовое или молочнокислое является энергетически более эффективным? Эффективность рассчитать по формуле:

где Е _зап. – запасённая энергия; Е _общ. – общая энергия.

Энергия, запасённая в 1 моль АТФ, составляет 30,6 кДж/моль. Энергия общая – 150 кДж/моль (спиртовое брожение); энергия общая – 210 кДж/моль (молочнокислое брожение). Ответ поясните. Ответ: 1) и спиртовое и молочнокислое брожение протекает в анаэробных условиях (без кислорода), и в результате синтезируется 2 моль АТФ, т.е. 2 х 30,6 кДж/моль = 61,2 кДж/моль;

2) эффективность спиртового брожения:

Эф _{сп. бр.} =

3) эффективность молочнокислого брожения:

Эф _{мол. бр.} =

4) энергетически более эффективным является спиртовое брожение .

Какие уровни организации живой материи существуют на нашей планете?
Перечислите основные признаки живого.
Какие уровни живой материи мы изучили и изучаем в настоящее время? (молекулярный, клеточный)
Какая наука изучает состав клетки? (молекулярная биология или биохимия)
Какая наука изучает клетки живых организмов? (цитология)
Назовите основные группы химических веществ, входящих в состав клетки?
Перечислите неорганические и органические вещества клетки.
На какие виды по особенностям строения делятся органоиды клетки?
Назовите 1-мембранные органоиды (ЭПС, аппарат Голъджи, лизосомы), 2-х мембранные органоиды (митохондрии, пластиды, ядро) и немембранные (рибосомы, клеточный центр и цитоскелет, состоящий из микротрубочек и белковых нитей)
Как называются вещества, ускоряющие химические реакции? Из каких веществ они состоят? (белки)
Назвать составные части фермента:

а) активная часть (голофермент)
б) все белковые молекулы (апофермент)
в) небелковое соединение (кофермент)

ИЗУЧЕНИЕ НОВОЙ ТЕМЫ
“Энергетический обмен в клетке”

Вступление учителя: Как мы уже отмечали, одним из свойств живого является обмен веществ между организмом и окружающей средой.

Как еще научно называется этот процесс? (метаболизм)
Дать, определение этому процессу (совокупность реакций ассимиляции и диссимиляции)
Что представляет собой процесс ассимиляции веществ? (реакции синтеза)
Что представляет собой процесс диссимиляции? (химическоерасщепление – распад вегцеств до конечных продуктов)

Выяснить, как осуществляется энергетический обмен в клетках.
Как трансформируется полученная энергия?
Где аккумулируется (запасается) полученная энергия?

Энергетические процессы связаны с освобождением энергии из сложных органических соединений, находящихся изначально в пищевых продуктах, поступающих в наш организм, и происходят во всех живых клетках.

ТАБЛИЦА: III этапа энергетического обмена

I этап - Подготовительный

II этап - Неокислительное - бескислородное расщепление органических веществ

III этап - Окислительное О₂ - кислородное расщепление органических веществ

Каждый из этих этапов делится на отдельные звенья и представляет собой цепь биохимических процессов. Процессы строго упорядочены. Все реакции осуществляются при участии ферментов - ферментативный конвейер.

Этапы	Химические реакции	Выход энергии	Образование АТФ	КПД
I этап - Подготовительный в пищеварительной системе	(С₆Н₁₀О₅)n —>С₆Н₁₂О₆ Ф-ты: птиалин, амилаза, мальтоза
II этап (анаэробный) - Гликолиз или цикл пировиноградной кислоты. Идет без О₂ в цитоплазме клетки	С₆Н₂О —> 2ПВК —> 2С₃Н₆Оз

1.Окислительное декарбоксилирование ПВК с отщеплением СО₂ на наружной мембране

2. Цикл Кребса (англ. ученый Ганс Кребс, открыл цикл в З0-е годы 1953 г. Нобелевская премия)

З. а) цепь переноса на внутрен. мембр. электронов

б) окислительное фосфорилирование

в) дыхательная цепь открыл в 1931 г. выдающийся русский биохимик В.А.Энгельгард

2ПВК + 6О₂ + 36АДФ + 36Ф —>

II. Закрепление полученных знаний путём решения задач

1) 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.

1) Из 7 моль глюкозы 2 подверглись полному расщеплению, 5 – не полому (7-2=5):

2) составляем уравнение неполного расщепления 5 моль глюкозы; 5C₆H₁₂O₆ + 5•2H₃PO₄ + 5•2АДФ = 5•2C₃H₆O₃ + 5•2АТФ + 5•2H₂O;

3) составляет суммарное уравнение полного расщепления 2 моль глюкозы: 2С₆H₁₂O₆ + 2•6O₂ +2•38H₃PO₄ + 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.

а) 10 моль молочной кислоты, 12 моль CO₂;

в) 3440 кДж, в форме энергии химической связи макроэргических связей в молекуле АТФ;

2) В результате диссимиляции в клетках образовалось 5 моль молочной кислоты и 27 моль углекислого газа. Определите:

а) сколько всего молей глюкозы израсходовано;

б) сколько из них подверглось только неполному и сколько полному расщеплению;

в) сколько АТФ при этом синтезировано и сколько энергии аккумулировано;

г) сколько молей кислорода израсходовано на окисление образовавшейся молочной кислоты.

Данный архив содержит разработку уроков по биологии для учащихся 10 класса по теме "Основные этапы энергетического обмена, отличительные особенности процессов клеточного дыхания". В ходе урока учащиеся приобретают знания об этапах энергетического обмена; чертах отличия бескислородного и кислородного дыхания. Учебный материал изложен в доступной форме, активизирует и расширяет познавательную и мыслительную деятельность учащихся, развивает способности комплексному применению знаний на практике. На уроке происходит развитие у школьников умений самостоятельного поиска, отбора и систематизации учебного материала, работать в группах и в парах. В разработке использованы современные технологии: ИКТ, здоровьесберегающих, развитие логического мышления.

Волкова Татьяна Викторовна,

Поурочный план

Класс ____10 ____

Тема урока Основные этапы энергетического обмена, отличительные особенности процессов клеточного дыхания (слайд1).

Тип урока: изучение нового материала с первичным его закреплением.

Вид урока: стандартный.

Образовательные: способствовать формированию понятия “гликолиз, цикл Кребса, цепь переноса электронов, окислительное фосфорилирование, молочнокислое и спиртовое брожение, макроэргические связи АТФ, кислородное и бескислородное дыхание, протонный канал, протонный резервуар; знать черты отличия бескислородного и кислородного дыхания.

Развивающие: развивать умения самостоятельно прорабатывать учебный материал, сравнивать способы дыхания, выделять главное.

Воспитательные: способствовать формированию научного мировоззрения у учащихся, коммуникативных навыков.

Оборудование: интерактивная таблица “Энергетический обмен в клетке”, презентация

Свойства живого в конечном счёте неразрывно связаны с определёнными химическими превращениям

Содержание учебного материала

Подготовка к ВОУД, ЕНТ

Задания на разви-тие функ-циональной гра-мотности

Индивидуально-коррекционная работа

I . Орг.

II . Актуализация

III . Изучение н/м:

IV . Закрепле

VI . Д/З:

VII . Рефлексия

VIII . Это интересно..

На доске записаны слова:

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

Вспомните вещество, связанное со всеми выписанными словами? (АТФ).

Для чего необходима организмам энергия? (Рост, дыхание, питание и т.д).

Таким образом, источником энергии для большинства процессов в живых организмах является реакция:

АТФ + Н2О = АДФ + Н3РО4 + энергия (слайды 2- 5).

– 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.

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

АДФ + Н3РО4 + энергия = АТФ + Н2О.

Откуда берется энергия для этой обратной реакции?

Откуда организмы ее могут получить? (Питательные вещества.)

В 1931 г. академик В.А. Энгельгардт обнаружил связь между синтезом АТФ и клеточным дыханием, позднее он установил, что АТФ участвует в мышечном сокращении. В 1941 г. Липман сформулировал основной закон биоэнергетики, согласно которому энергия внешнего источника сначала запасается в форме химической энергии АТФ и лишь затем используется для совершения полезной работы. Для гетеротрофов таким внешним источником энергии являются органические вещества, поглощённые в виде пищи. Видимо, энергия этих веществ должна сначала преобразоваться в АТФ, а затем использоваться на совершение полезной работы.

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.

Гетеротрофы получают необходимую энергию для их жизнедеятельности в результате окисления в клетках молекул органических веществ, поступающих вместе с пищей. Но следует отметить, что фотосинтезирующие и хемосинтезирующие организмы также способны получать энергию благодаря окислению органических веществ, синтезированных в собственных клетках из неорганических соединений.

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.

Начальные этапы обоих видов окисления протекают сходным образом.

Энергетический обмен (слайд 6).

Рассмотрим этапы энергетического обмена (работа с таблицей и со слайдами 7-8) .
Этапы энергетического обмена

Где происходит расщепление?

В органах пищеварения, в клетках под действием ферментов

Чем активизирует-ся расщепление?

Ферментами пищеварительных соков

Ферментами мембран клеток

До каких веществ расщепляются соединения клетки?

Жиры – глицерин и жирные кислоты

2 молекулы пировиноградной кислоты (С3Н4О3) + энергия

Пировиноградная кислота до СО2 и Н2О

Сколько выделяется энергии?

Мало, рассеивается в виде тепла.

За счет 40% синтезируется АТФ, 60% рассеивается в виде тепла

Более 60% энергии запасается в виде АТФ

Сколько синтези-руется энергии в виде АТФ?

В первую, подготовительную стадию (слайды 9-10), 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.

Закрепление первичных знаний (слайд 13).

Как вы считаете¸ какие вещества являются основным источником энергии?

Правильно, основным источником энергии является глюкоза, поэтому на уроке мы рассмотрим путь окисления именно этого углевода (слайд14).

Второй этап – бескислородный, или неполное окисление, анаэробное дыхание (гликолиз) или брожение. Термин “брожение” обычно применяют по отношению к процессам, протекающим в клетках микроорганизмов или растений (слайды 15-16).

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

По образующимся продуктам различают спиртовое, молочно – кислое, масляно-кислое и другие виды брожения. Но суть механизма всех видов брожения одна и та же - ферментативное расщепление глюкозы, то есть гликолиз.

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 (слайды 17-18).

Дальнейшая судьба ПВК может быть различной в зависимости от того, какой тип извлечения энергии предпочитают организмы - анаэробный (бескислородный) или аэробный (кислородный).

В случае анаэробных организмов или тканей животных, способных работать в условиях отсутствия или пониженного содержания кислорода, молекулы ПВК подвергаются дальнейшему преобразованию в зависимости от типа брожения до спирта (спиртовое брожение), молочной кислоты (молочнокислое брожение) и т.д. Недостатком процессов брожения является извлечение незначительной доли той энергии, которая заключена в связях органических молекул. Для многих одноклеточных и многоклеточных (особенно ведущих паразитический образ жизни) этого вполне достаточно (слайды 19-20). Но брожение является жизненно важным процессом и для других более высокоорганизованных существ.

Например, спиртовое брожение происходит у хвойных растений зимой, когда устьица хвои закупориваются смолой, и газообмен с внешней средой прекращается.

Суммарное уравнение анаэробного брожения (слайд 21):

Закрепление (слайды 22-23):

Проблемный вопрос: Что необходимо сделать, чтобы уменьшить боль в мышцах у нетренированного человека после физической нагрузки?

Для того, чтобы ответить на данный вопрос, давайте рассмотрим 3 стадию энергетического обмена. На третьей стадии энергетического обмена происходит дальнейшее окисление продуктов гликолиза до углекислого газа и воды с помощью окислителя О2 и ферментов.

Этот этап получил название аэробного (кислородного) дыхания, или гидролиза (слайды 24-26).

Он осуществляется в “энергетических станциях” клетки – митохондриях и связан с матриксом митохондрии и ее внутренними мембранами.

Образовавшиеся в процессе гликолиза органические вещества поступают на ферментативный кольцевой “конвейер”, который называют в честь описавшего его ученого циклом Кребса. Все ферменты, катализирующие реакции этого цикла, локализованы в митохондриях. На всех стадиях этого процесса происходит поглощение кислорода и выделение углекислого газа, воды и энергии, запасаемой в молекулах АТФ. Причем образование молекул АТФ сопряжено с ферментами, которые расположены на внутренней мембране митохондрий, обеспечивающих выделение энергии небольшими порциями, что позволяет запасать ее в химических связях АТФ (слайды 27-30).

Читайте также: