Конспект урока "Энергетический обмен - катаболизм. Этапы энергетического обмена" 10-11 класс

Урок 17. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН — КАТАБОЛИЗМ. ЭТАПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА

Глава 4 Метаболизм — основа существования живых организмов. Раздел II УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ

Урок с видеоматериалами разработан согласно требованиям ФГОС, подготовка к

ЕГЭ. Оригинально организованный материал с учётом конкретных задач урока, с

выделением опорных знаний, прикладных аспектов и проблемных моментов даёт

возможность учителю использовать также данную методику для работы с любыми

учебниками.

Методические разработки уроков 10-11класс

Тип урока - комбинированный

Методы: частично-поисковый, проблемного изложения, объяснительно-иллюстративный.

Цель:

- формирование у учащихся целостной системы знаний о живой природе, ее системной

организации и эволюции;

-умения давать аргументированную оценку новой информации по биологическим

вопросам;

-воспитание гражданской ответственности, самостоятельности, инициативности

Задачи:

Образовательные: о биологических системах (клетка, организм, вид, экосистема); истории

развития современных представлений о живой природе; выдающихся открытиях в

биологической науке; роли биологической науки в формировании современной

естественнонаучной картины мира; методах научного познания;

Развитие творческих способностей в процессе изучения выдающихся достижений

биологии, вошедших в общечеловеческую культуру; сложных и противоречивых путей

развития современных научных взглядов, идей, теорий, концепций, различных гипотез

(о сущности и происхождении жизни, человека) в ходе работы с различными

источниками информации;

Воспитание убежденности в возможности познания живой природы, необходимости

бережного отношения к природной среде, собственному здоровью; уважения к мнению

оппонента при обсуждении биологических проблем

ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОБУЧЕНИЯ- УУД

Личностные результаты обучения биологии:

1. воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, любви и уважения к

Отечеству, чувства гордости за свою Родину; осознание своей этнической

принадлежности; усвоение гуманистических и традиционных ценностей

многонационального российского общества; воспитание чувства ответственности и долга

перед Родиной;

2. формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности

обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и

познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории

образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений,

с учётом устойчивых познавательных интересов;

Метапредметные результаты обучения биологии:

1. умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать

для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и

интересы своей познавательной деятельности;

2. овладение составляющими исследовательской и проектной деятельности, включая

умения видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы;

3. умение работать с разными источниками биологической информации: находить

биологическую информацию в различных источниках (тексте учебника, научно

популярной литературе, биологических словарях и справочниках), анализировать и

оценивать информацию;

Познавательные: выделение существенных признаков биологических объектов и

процессов; приведение доказательств (аргументация) родства человека с

млекопитающими животными; взаимосвязи человека и окружающей среды; зависимости

здоровья человека от состояния окружающей среды; необходимости защиты окружающей

среды; овладение методами биологической науки: наблюдение и описание биологических

объектов и процессов; постановка биологических экспериментов и объяснение их

результатов.

Регулятивные: умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе

альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и

познавательных задач; умение организовывать учебное сотрудничество и совместную

деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить

общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учёта

интересов; формирование и развитие компетентности в области использования

информационно-коммуникационных технологий (далее ИКТ-компетенции).

Коммуникативные: формирование коммуникативной компетентности в общении и

сотрудничестве со сверстниками, понимание особенностей гендерной социализации в

подростковом возрасте, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой

и других видов деятельности.

Технологии: Здоровьесбережения, проблемного, развивающего обучения, групповой

деятельности

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой,

обобщение.

Х о д у р о к а

Задачи

Продолжить углубление и расширение знаний о метаболизме, раскрыв сущность

энергетического обмена — катаболизма.

Подвести учащихся к выводу о значений АТФ как универсального аккумулятора энергии в

клетке.

Напомнить о роли ферментов в реакциях обмена веществ.

Познакомить учащихся с характерными особенностями трех этапов энергетического обмена.

Обратить особое внимание на третий этап кислородного расщепления органического вещества.

Основные положения

Метаболизм складывается из двух связанных и противоположно направленных процессов:

ассимиляции и диссимиляции

Подавляющее большинство процессов жизнедеятельности, протекающих в клетке, ют затрат

энергии в виде АТф.

Расщепление глюкозы у аэробных организмов, при котором за бескислородным ; следует

расщепление молочной кислоты стаем кислорода, в 18 раз более эффект энергетической точки

зрения, чем анаэробный гликолиз.

Терминология

Катаболизм- физиолого-биохимичсские процессы, направленные на расщепление органиче-

ских веществ, в ходе которых выделяется энергия.

Прикладной аспект

Какие примеры, характеризующие использование особенностей метаболизма живых орга-

низмов в медицине, сельском хозяйстве и других отраслях, Вы можете привести?

Энергетический обмен

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 анаэробныхорганизмов (живущих в бескислородной среде) и аэробных при

недостатке кислорода — два этапа: подготовительный, бескислородное окисление.

Подготовительный этап

Заключается в ферментативном расщеплении сложных органических веществ до простых:

белковые молекулы — до аминокислот, жиры — до глицерина и карбоновых кислот, углеводы

— до глюкозы, нуклеиновые кислоты — до нуклеотидов. Распад высокомолекулярных

органических соединений осуществляется или ферментами желудочно-кишечного тракта или

ферментами лизосом. Вся высвобождающаяся при этом энергия рассеивается в виде тепла.

Образовавшиеся небольшие органические молекулы могут быть использованы в качестве

«строительного материала» или могут подвергаться дальнейшему расщеплению.

Бескислородное окисление, или гликолиз

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.

Следует отметить, что биологическое окисление в клетках может происходить как с

участием кислорода:

А + О

→ АО

так и без его участия, за счет переноса атомов водорода от одного вещества к другому.

Например, вещество «А» окисляется за счет вещества «В»:

АН

+ В → А + ВН

или за счет переноса электронов, например, двухвалентное железо окисляется до

трехвалентного:

→ Fe

+ e

—

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

+ 2АДФ + 2Н

РО

+ 2НАД

→ 2С

+ 2АТФ + 2Н

О + 2НАД·Н

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:

1. С

→ СО

+ СН

СОН,

2. СН

СОН + НАД·Н

→ С

ОН + НАД

У животных и некоторых бактерий при недостатке кислорода происходит молочнокислое

брожение с образованием молочной кислоты:

3. С

+ НАД·Н

→ С

+ НАД

В результате гликолиза одной молекулы глюкозы высвобождается 200 кДж, из которых

120 кДж рассеивается в виде тепла, а 80% запасается в связях АТФ.

Кислородное окисление, или дыхание

Заключается в полном расщеплении пировиноградной кислоты, происходит в

митохондриях и при обязательном присутствии кислорода.

Пировиноградная кислота транспортируется в митохондрии (строение и функции

митохондрий — лекция №7). Здесь происходит дегидрирование (отщепление водорода) и

декарбоксилирование (отщепление углекислого газа) ПВК с образованием двухуглеродной ацетильной

группы, которая вступает в цикл реакций, получивших название реакций цикла Кребса. Идет дальнейшее

окисление, связанное с дегидрированием и декарбоксилированием. В результате на каждую разрушенную

молекулу ПВК из митохондрии удаляется три молекулы СО

; образуется пять пар атомов водорода,

связанных с переносчиками (4НАД·Н

, ФАД·Н

), а также одна молекула АТФ.

Суммарная реакция гликолиза и разрушения ПВК в митохондриях до водорода и углекислого газа выглядит

следующим образом:

+ 6Н

О → 6СО

+ 4АТФ + 12Н

Две молекулы АТФ образуются в результате гликолиза, две — в цикле Кребса; две пары атомов водорода

(2НАДЧН2) образовались в результате гликолиза, десять пар — в цикле Кребса.

Последним этапом является окисление пар атомов водорода с участием кислорода до воды с

одновременным фосфорилированием АДФ до АТФ. Водород передается трем большим ферментным комплексам

(флавопротеины, коферменты Q, цитохромы) дыхательной цепи, расположенным во внутренней мембране

митохондрий. У водорода отбираются электроны, которые в матриксе митохондрий в конечном итоге

соединяются с кислородом:

+ e

—

→ О

—

Протоны закачиваются в межмембранное пространство митохондрий, в «протонный резервуар».

Внутренняя мембрана непроницаема для ионов водорода, с одной стороны она заряжается отрицательно (за счет

—

), с другой — положительно (за счет Н

). Когда разность потенциалов на внутренней мембране достигает 200

мВ, протоны проходят через канал фермента АТФ-синтетазы, образуется АТФ, а цитохромоксидаза катализирует

восстановление кислорода до воды. Так в результате окисления двенадцати пар атомов водорода образуется 34

молекулы АТФ.

1 — наружная мембрана; 2 — межмембранное пространство, протонный резервуар;

3 — цитохромы; 4 — АТФ-синтетаза.

При перфорации внутренних митохондриальных мембран окисление

НАД·Н

продолжается, но АТФ-синтетаза не работает и образования АТФ в дыхательной

цепи не происходит, энергия рассеивается в форме тепла (клетки «бурого жира»

млекопитающих).

Суммарная реакция расщепления глюкозы до углекислого газа и воды выглядит

следующим образом:

+ 6О

→ 6СО

+ 6Н

О + 38АТФ + Q

где Q

— тепловая энергия.

Энергетический обмен в клетке

frameborder="0" allow="autoplay; encrypted-media" allowfullscreen></iframe>

Обмен веществ и превращения энергии. Стадии энергетического обмена.

frameborder="0" allow="autoplay; encrypted-media" allowfullscreen></iframe>

Метаболизм. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН. Для чего мы дышим?

frameborder="0" allow="autoplay; encrypted-media" allowfullscreen></iframe>

Энергетический обмен | АТФ | ЕГЭ Биология

frameborder="0" allow="autoplay; encrypted-media" allowfullscreen></iframe>

Вопросы и задания для повторения

]. Что такое диссимиляция? Охарактеризуйте этапы диссимиляции.

2. Какова роль АТФ в обмене веществ и энергии в клетке?

3. Расскажите об энергетическом обмене веществ в клетке на примере ппокозы.

4. Что значит ступенчатый характер реакций биологического окисления?

5. На какие группы делятся все организмы но способу питания?

6. Как называется ферментативное расщепление и окисление глюкозы?

7. Где, в результате каких преобразований молекул и в каком количестве образуется АТФ у

живых организмов?

Ресурсы

В. Б. ЗАХАРОВ, С. Г. МАМОНТОВ, Н. И. СОНИН, Е. Т. ЗАХАРОВА УЧЕБНИК «БИОЛОГИЯ» ДЛЯ

ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ (10-11класс) .

А. П. Плехов Биология с основами экологии. Серия «Учебники для вузов. Специальная

литература» .

Книга для учителя Сивоглазов В.И., Сухова Т.С. Козлова Т. А. Биология: общие

закономерности .

Школьный мир ИНФО http://www.shkolnymir.info/content/view/95/9

Природа мира

https://natworld.info/novosti/babochki-mogut-byt-starshe-cvetov-na-desjatki-millionov-let

FB.ru http://fb.ru/article/198783/hvostatyie-zemnovodnyie-samyie-yarkie-predstaviteli

etogo-otryada

Биоуроки http://biouroki.ru/material/lab/2.html

Сайт YouTube: https://www.youtube.com /

Хостинг презентаций

- http://ppt4web.ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-

chto-takoe-ehkonomika.html

Скачать материал

Конспект урока "Энергетический обмен - катаболизм. Этапы энергетического обмена" 10-11 класс

Биология - еще материалы к урокам:

Предметы

Похожие материалы