Конспект урока по биологии на тему "Обмен веществ и энергии в клетке" (9 класс)"

 Урок 9. Обмен веществ и превращение энергии – основа жизнедеятельности клетки. Энергетический обмен в клетке.

Цели урока: обобщить представление о типах питания и обмене веществ  живых организмов,  дать понятия «энергетический обмен», «пластический обмен», сформировать представление об этапах энергетического обмена. Учить составлять тематические схемы, решать биологические задачи.

Оборудование: Модели «Химический состав клетки»,

Таблица «Энергетический обмен углеводов», «Строение митохондрии». Рисунки  насекомоядных растений, эвглена зелёная, грибы, паразитические черви.

Методика:

План урока.

1.       Активизация познавательной деятельности по теме «Классификация живых организмов по типу питания»

В классическом определении жизни мы с вами указывали на существенную роль обмена веществ и энергии между организмом и окружающей средой. В 5-8 классах вы познакомились с основными царствами живой природы. Какие типы питания характерны для представителей царства растения, животные, грибы, бактерии, лишайники? (По ходу беседы составляем схему классификации живых организмов по  типам питания).

                                          организмы

автотрофы	гетеротрофы			миксотрофы
фототрофы	По способу получения пищи фаготрофы = (голозои)	по состоянию источника пищи		насекомоядные растения, эвгленовые
хемотрофы	осмотрофы  (адсорбируют стенкой тела)	биотрофы  - зоофаги фитофаги, в т.ч. и паразиты	сапротрофы – питаются органическими веществами мёртвых тел или выделениями.

 - Как вы считаете, почему клетки сохраняют особенности своего строения, свойств, а не распадаются на элементарные молекулы?

(Это возможно, благодаря обмену веществ и энергии, которые поддерживают целостность клетки).

Изучение нового.

1 этап. Понятие о метаболизме.

 - Какой вид энергии используют живые организмы?  - радиационная, тепловая, электромагнитная, кинетическая, химическая?

Живые организмы могут пользоваться только  энергией химических связей. Сущность химических реакций заключается в переходе электронов от одних атомов (восстановителей) к другим атомам (окислителям). Процесс присоединения электронов – восстановление, процесс удаления электронов – окисление. В окисленных соединениях запас энергии невысок, ядро прочно удерживает свои электроны и соединение стабильно. В процессе окисления электрон теряет свою энергию.

С пищей организмы получают энергию. В организме энергия должна быть высвобождена в ходе метаболизма.

Метаболизм – совокупность ферментативных реакций, протекающих в организме. Основные функции метаболизма – извлечение из окружающей среды энергии органических веществ, солнечного света, химических реакций; превращение пищевых веществ в «строительные блоки»; сборка белков, НК, липидов, углеводов, из строительных блоков;  синтез и разрушение тех молекул, которые необходимы для выполнения специфических функций клеток.

органическое вещество	КАТАБОЛИЗМ→	ЭНЕРГИЯ
	ß-АНАБОЛИЗМ

Обобщение по этапу: Метаболизм – это двуединство процессов анаболизма (ассимиляция, пластический  обмен) и катаболизма (диссимиляция, энергетический обмен).

2 этап Способы получения энергии живыми  существами.

На доске опорные термины:

аденин рибоза энергия остаток фосфорной кислоты митохондрия аккумулятор макроэргическая связь

Вопрос классу: какое вещество связано со всеми этими словами, какова его роль в клетке? (АТФ)

 Итак, источником энергии для подавляющего большинства процессов является реакция:

АТФ +  H₂O = АДФ +  Н₃РО₄  +  ЭНЕРГИЯ

Известно, что в среднем содержание АТФ в клетках составляет от 0, 05% до 0,5% её массы. Все  реакции требуют затрат энергии молекулы АТФ. Следовательно, запас АТФ должен постоянно пополняться в ходе обратной реакции:

 АДФ + Н₃РО₄ +  ЭНЕРГИЯ = АТФ +  H₂O

Откуда берётся энергия для этой реакции?

Слово учителя: Энергию (АТФ) живые существа могут получать несколькими способами (демонстрация схемы).

ЭНЕРГИЯ
ФОТОСИНТЕЗ	ХИМОСИНТЕЗ	ОКИСЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ:
		БРОЖЕНИЕ→ масляно-кислое, спиртовое, молочно-кислое, уксусно-кислое	ДЫХАНИЕ: КИСЛОРОДНОЕ И БЕСКИСЛОРОДНОЕ

3 ЭТАП.  Энергетический обмен.

 1 этап  - подготовительный.

Крупные молекулы распадаются на  более простые

белки→ аминокислоты

полисахариды → моносахариды

липиды→глицерин +жирные кислоты

(Обращаю внимание на рисунок 18, с. 40 учебника)

Этот процесс осуществляется в пищеварительном канале, затем в клетках под действием ферментов мезосом. Выделившаяся энергия рассеивается в виде тепла.

2 этап. Бескислородный, или неполное окисление. = Анаэробное дыхание, гликолиз,  = брожение.

Брожению могут подвергаться  многие органические вещества, но чаще углеводы, в результате чего образуются спирт, молочная кислота, ацетон.

Гликолиз протекает в цитоплазме клеток и не требует кислорода. Он состоит из 9 последовательных реакций, каждая из которых катализируется общим ферментом.

 1. Продуктами гликолиза являются ПВК и энергия в форме АТФ

 2. ПВК преобразуется в молочную кислоту

 60% теплота

С₆Н₁₂О₆---→  C₃Н₆О₃ +Q

40% АДФ + Н₃РО₄ + энергия = АТФ + Н₂О

3.     В ходе гликолиза 40% энергии запасается в виде АТФ (2 моль), 60% рассеивается в виде тепла.

4.     Гликолиз существует у большинства клеток как промежуточный этап более совершенного энергетического процесса – аэробного расщепления субстрата.

3 этап энергетического обмена.  Дыхание (кислородное окисление). Аэробный этап.

Молочная кислота дальше окисляется до углекислого газа и воды с помощью кислорода и ферментов. Происходит в митохондриях в матриксе и на кристах внутренних мембран.

Продукты гликолиза поступают на ферментативный кольцевой конвейер, который называют в честь учёного «Циклом Кребса». Все ферменты этого цикла находятся в митохондриях.

2C₃Н₆О₃+ 6 О₂ + 36 АДФ+ 36 Н₃РО₄→ 36 АТФ +6 СО₂ + 42 Н₂0

Кислородное дыхание гораздо  эффективнее гликолиза, так как полное окисление органических веществ приводит к выделению большого количества энергии, запасённого в молекулах АТФ.

Суммарное уравнение полного окисления глюкозы в клетке:

С₆Н₁₂О₆+ 6 О₂→6 СО_{2 +}38 АТФ

ЗАКРЕПЛЕНИЕ:

1.     Чем отличается горение и окисление глюкозы в клетке?

2.     Используя знание химии, предположите, какие ещё  атомы или группы  атомов могли бы служить окислителями органического вещества? ( сульфат - ,нитрат -  карбонат – ионы)

Домашнее задание. П. 12, задание 3, с. 42.