Открытый урок по теме: "Энергетический обмен". 10-й класс

Разделы: Биология

Класс: 10

Цели урока:

  • Выяснить, что является источником энергии для всех живых организмов?
  • В результате каких процессов осуществляется образование энергии и ее аккумулирование в клетках?
  • Сколько этапов выделяют в этом процессе?
  • По каким законам термодинамики осуществляется превращение энергии?
  • Составление и решение авторских задач на тему “Энергетический обмен”.

Задачи урока:

  • Учебно-образовательные. Приобретение и усвоение знаний учащегося по теме “Энергетический обмен клетки”.
  • Воспитательные задачи. Развитие диалектико-материалистического мировоззрения на основе знаний об энергетике клетки, о законах термодинамики.
  • Развивающие задачи. Образование связано с умственным развитием и мышлением. В процессе обучения должно происходить развитие интеллектуальных качеств личности - интерес, наблюдательность, решение проблемных вопросов, умение делать выводы и обобщения.

Характер познавательной деятельности:

  • Репродуктивная - слушаю, запоминаю, работа с книгой.
  • Продуктивная - поисково-исследовательская - решить задачу, что-то отыскать.
  • Творческая - решении той или иной задачи повышенной сложности.

ХОД УРОКА

I. Повторение ранее изученных тем:

1. Индивидуальный опрос

  • Углеводы, их виды и значение
  • Строение и значение АТФ

2. Фронтальный опрос

  1. Какие уровни организации живой материи существуют на нашей планете?
  2. Перечислите основные признаки живого.
  3. Какие уровни живой материи мы изучили и изучаем в настоящее время? (молекулярный, клеточный)
  4. Какая наука изучает состав клетки? (молекулярная биология или биохимия)
  5. Какая наука изучает клетки живых организмов? (цитология)
  6. Назовите основные группы химических веществ, входящих в состав клетки?
  7. Перечислите неорганические и органические вещества клетки.
  8. На какие виды по особенностям строения делятся органоиды клетки?
  9. 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)
  10. Как называются вещества, ускоряющие химические реакции? Из каких веществ они состоят? (белки)
  11. Назвать составные части фермента:

    12. 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.

Вопросы к учащимся:

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

Схема на доске.

Задача нашего урока:

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

Учитель:

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

СбН2О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ —>
—> 2С3Н6О3 + 2 АТФ + 2Н2О

У растений анаэробный гликолиз идет по типу спиртового брожения. С6Н12Об + 2Н3РО4 + 2АДФ —> 2СО2 + 2С2Н5ОН (этиловый спирт) + 2АТФ + 2Н2О Брожение отличается тем, что образуется конечное органическое соединение.

 50000 Ккал

200 КДж

 

Большая часть глюкозы >

 2 АТФ

20000 Ккал

80 КДж

> поступает в мышечные органы, т.к. >

 40%

 

 

> они совершают работу.
III этап (аэробный)

- идет в присутствии О2 в митохондриях (дыхание)

 Делится на 3 подэтапа:

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 —>

—> 6СО2 + 42Н2О + 36АТФ

  

 

 

650000 Ккал

 

2600КДЖ

  

 

 

2АТФ

 

34АТФ

36 АТФ

360000 Ккал

или 1440

КДж

  

 

 

 

 

55%
Итоговое суммарное уравнение: 1 .Упрощенный вариант:

С6Н12О6 + 6О2 —> 6СО2 + 6Н2О

2. C6H206 + 6О2 + 38АДФ + 38Н3РО4 —> 6СО2 + 44Н2О + 38 АТФ

 700000 ~

2800 КДж

 38 г-м АТФ

~ 1520КДж

 Т.е. 55%

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.

Решение.

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.

Ответ:

а) 10 моль молочной кислоты, 12 моль CO2;

б)86 моль АТФ;

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

г) 12 моль О2

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.

Ответ:

а) 7 моль;

б) 4,5 моль полному + 2,5 моль неполному;

в) 176 моль АТФ, 7040 кДж;

г) 27