Урок биологии в 11 классеx

Урок
Тема: Анаэробный и аэробный глинолиз.
ЗАДАЧИ:
Сравнить биологическое окисление и горение, изучить анаэробный и
аэробный гликолиз.
ОБОРУДОВАНИЕ:
Таблица «Схема энергетического обмена углеводов».
ХОД УРОКА
I.
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?
II.
Изучение нового материала:
1. 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.)
2. 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
глюкоза
2С3, Н6О3 + 2 АТФ + 2 Н2О
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
глюкоза
2 СО2 + 2 С2Н5ОН + 2 АТФ + 2 Н2О
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 С3Н6О3 + 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.
III.
Закрепление полученных знаний:
1) 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.
2) Рассчитываем эффективность спиртового брожения.
61,2 кДж/моль
Эсп.бр. = 150кДж/моль • 100% ≈ 40,8%
3) 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%
Эмол. бр. ≈ 29,1%
Эбенз. дв. = 25%
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.
IV.
Д/з; § 32.