Решение задач на энергетический обмен

Решение тестовых заданий и практических задач по теме «Энергетический обмен» (подготовка к ЕГЭ ) Автор: Моисеенко Зоя Александровна , учитель биологии МБОУ Горицкая ООШ, Брянская область, Погарский район

Цель урока:

обобщить и систематизировать знания по теме «Энергетический обмен», научиться применять их при решении практических задач и тестовых заданий ЕГЭ по биологии .

1. Дайте определения главным понятиям темы

• метаболизм,
• катаболизм,
• диссимиляция,
• анаболизм,
• ассимиляция,
• АТФ,
• митохондрии,

• ферменты,
• гетеротрофы,
• автотрофы,
• анаэробы,
• аэробы,
• гликолиз,
• реакция фосфорилирования

2. Заполните пропуски и составьте схему строения молекулы АТФ

Аденозинтрифосфат (АТФ) является ________. В состав молекулы АТФ входят азотистое основание -  _____,  углевод -  ________  и три остатка  _____ _______ . Второй и третий остатки фосфорной кислоты присоединяются связью, богатой энергией. Такая связь называется   ___________ .

Аденозинтрифосфат (АТФ) является нуклеотидом. В состав молекулы АТФ входят азотистое основание -  аденин ,  углевод -  рибоза  и три остатка  фосфорной кислоты . Второй и третий остатки фосфорной кислоты присоединяются связью, богатой энергией. Такая связь называется   макроэргической  .

3. Решите задачу

Объясните, в чем сходство и различия процессов окисления глюкозы в клетке и горения, если их можно выразить общим суммарным уравнением:

С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 = 6СО 2 + 6Н 2 О + Энергия

Сходство:

1) происходит окисление органических веществ до конечных продуктов углекислого газа и воды;

Различия:

1) биологическое окисление происходит медленно, последовательно в процессе нескольких реакций, а горение – быстрый процесс в виде одной реакции;

2) при горении вся энергия выделяется в виде тепла, а при биологическом окислении часть энергии аккумулируется в молекулах АТФ в виде энергии химических связей .

4.Соотнесите процессы, происходящие в клетке,

с этапами энергетического обмена:

1.Подготовительный этап

2. Бескислородный этап

3. Кислородный этап

а – начинается с расщепления глюкозы

б – происходит в мембранах крист митохондрий

в – образуется 2 молекулы молочной кислоты

г – синтезируется 36 молекул АТФ

д – синтезируется 2 молекулы АТФ

е – одним из результатов является спиртовое брожение

5.Установите соответствие между названием вещества и его функцией в энергетическом обмене:

1. Глюкоза

2. АТФ

3. Этиловый спирт

4. Молочная кислота

5. АТФ-синтетаза

А –источник энергии в клетке

Б – исходное вещество для ассимиляции

В – продукт брожения

Г – фермент

Д – продукт неполного расщепления глюкозы

6.Установите последовательность этапов окисления молекул крахмала в ходе энергетического обмена:

        1)образование молекул ПВК (пировиноградной кислоты)

        2)расщепление молекул крахмала до дисахаридов

        3)образование углекислого газа и воды

       4)образование молекул глюкозы

Задачи на энергетический обмен

Чтобы решить задачу на энергетический обмен, нужно ВЫУЧИТЬ этапы обмена, уравнения реакции и четко называть соотношения количеств веществ в этих реакциях!

Уравнения реакций этапов энергетического обмена

1 этап – подготовительный

Полимеры → мономеры

2 этап – гликолиз (бескислородный)

С 6 Н 12 О 6 +2АДФ+2Н 3 РО 4 =2С 3 Н 6 О 3 +2АТФ+2Н 2 О

3 этап – кислородный

2С 3 Н 6 О 3 +6О 2 +36АДФ+36 Н 3 РО 4 =6СО 2 +42 Н 2 О+36АТФ

  Суммарное уравнение: С 6 Н 12 О 6 +6О 2+ 38АДФ+38Н 3 РО 4 =6СО 2 +44Н 2 О+38АТФ

1.Окислению подверглось 3 молекулы глюкозы , на это расходовалось 18 молекул кислорода. Определите, сколько молекул воды и углекислого газа выделилось при этом.

С 6 Н 12 О 6 +6О 2+ 38АДФ+38Н 3 РО 4 =6СО 2 +44Н 2 О+38АТФ

3 С 6 Н 12 О 6 + 18 О 2+ 38АДФ+38Н 3 РО 4 = ? СО 2 + ? Н 2 О+38АТФ

2. Гликолизу подверглось две молекулы глюкозы, окислению только одна. Определите количество образованных молекул АТФ и выделившихся молекул углекислого газа при этом. Для решения используйте уравнения 2 этапа (гликолиза) и 3  этапа (кислородного) энергетического обмена. 2 этап – гликолиз (бескислородный) С 6 Н 12 О 6 +2АДФ+2Н 3 РО 4 =2С 3 Н 6 О 3 +2АТФ+2Н 2 О 3 этап – кислородный 2С 3 Н 6 О 3 +6О 2 +36АДФ+36 Н 3 РО 4 =6СО 2 +42 Н 2 О+36АТФ

Решение:

   Для решения используем уравнения 2 этапа (гликолиза) и 3  этапа (кислородного)

энергетического обмена.      При гликолизе одной молекулы глюкозы образуется 2   молекулы АТФ, а при окислении 36 АТФ. По условию задачи гликолизу подверглось 2 молекулы глюкозы: 2∙2=4, а окислению только одна.

4+36=40 АТФ.

      Углекислый газ образуется только на 3 этапе, при полном     окислении одной молекулы глюкозы образуется 6 СО 2

             Ответ:  40 АТФ; СО 2 .- 6

3.Какое из двух типов брожения – спиртовое или молочнокислое является энергетически более эффективным? Эффективность рассчитать по формуле:

Э ф =

Е зап.

× 100%

Е общ.

где  Е зап.  – запасённая энергия;   Е общ.  – общая энергия

Энергия, запасённая в 1 моль АТФ, составляет 30,6 кДж/моль.

Энергия общая – 150 кДж/моль (спиртовое брожение); энергия общая – 210 кДж/моль (молочнокислое брожение). Ответ поясните.

Ответ:

1) спиртовое и молочнокислое брожение протекает в анаэробных условиях (без кислорода), и в результате синтезируется 2 моль АТФ, т.е. 2 х 30,6 кДж/моль = 61,2 кДж/моль;

2) эффективность спиртового брожения:

Эф сп. бр.  = 40,8%

3) эффективность молочнокислого брожения:

Эф мол. бр.  = 29,1%

4) энергетически более эффективным является спиртовое брожение.

4 . Два организма - аэроб и анаэроб получили одинаковое количество глюкозы – по 3 моля. Одинаковое ли количество энергии смогут они получить при окислении имеющейся глюкозы?

Докажите, используя расчетный метод.

5.В результате гликолиза в клетке образовалось 6 моль молочной кислоты. Сколько моль глюкозы вступило в реакцию? Сколько энергии при этом образовалось?

С 6 Н 12 О 6 +2АДФ+2Н 3 РО 4 =2С 3 Н 6 О 3 +2АТФ+2Н 2 О

6. Почему организмы, обитающие в анаэробных условиях, ведут малоактивный образ жизни?

Биологический диктант по теме «Энергетический обмен».

  Заполнить пропуски в тексте.

  1. Гликолиз – это _______________________________

2. В результате него образуются: _________________, _______________________ и _______________.

3. Подготовительный этап энергетического обмена происходит в __________________, гликолиз происходит в _________________________, дыхание – в __________________.

4. Кислород принимает участие в процессе диссимиляции на этапе ______________. Его роль - _____________________________.

5. В результате кислородного расщепления образуются ______________, _______________ и ____________________.

6. Вода образуется в результате ______________ на этапе __________________.

7. Углекислый газ образуется в ___________ митохондрий на этапе ___________________.

8. В результате окисления двух молекул молочной кислоты образуется _____ молекул _______. Следовательно, основную роль в обеспечении клетки энергией играет __________________.

9. Итогом полного расщепления одной молекулы глюкозы является образование ________ молекул _________. В таком виде запасенная ______________ направляется в ______________ и расходуется на процессы ________________________.

5.Выберите три характеристики, относящиеся

к кислородному этапу обмена веществ:

а – происходит в цитоплазме клетки

б – происходит в митохондриях

в – завершается образованием молочной кислоты или этилового спирта

г – энергетический эффект – 2 молекулы АТФ

д – завершается образованием АТФ, двуокиси углерода и воды

е – энергетический эффект – 36 молекул АТФ

8. В процессе гликолиза образовалось 68 молекул пировиноградной кислоты (ПВК). Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось при полном окислении. Ответ поясните.

Ответ:

1) при гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется с образованием 2-х молекул ПВК, С 6 Н 12 О 6 +2АДФ+2Н 3 РО 4 = 2С 3 Н 6 О 3 + 2АТФ +2Н 2 О,

следовательно, гликолизу подверглось:

68 : 2 = 34 молекулы глюкозы

2) при полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ (2 молекулы при гликолизе и 36 молекул при гидролизе);

3) при полном окислении 34-х молекул глюкозы образуется : 34 × 38 = 1292 молекулы АТФ.

9 . В процессе гидролиза образовалось 972 молекулы АТФ. Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления. Ответ поясните.

Ответ

• при гидролизе (кислородный этап катаболизма) из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ, следовательно, гидролизу подверглось:

972 : 36 = 27 молекул глюкозы;

2) при гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется до 2-х молекул ПВК с образованием 2-х молекул АТФ, поэтому количество молекул АТФ равно: 27 ×2 = 54;

3) при полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, следовательно, при полном окислении 27 молекул глюкозы образуется : 27 × 38 = 1026 молекул АТФ (или 972 + 54 = 1026).