Конспект урока "Энергетический обмен в клетке"

              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.