Презентация на тему "Энергетический обмен в клетке"

Процессы

Обмен веществ

1. испарение воды

2. дыхание

3. расщепление жиров

4. биосинтез белков

5. фотосинтез

6. расщепление белков

7.расщепление полисахаридов

8. биосинтез жиров

9.синтез нуклеиновых кислот

10. Хемосинтез

А – ассимиляция

Б – диссимиляция

Тема урока:

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН В КЛЕТКЕ

Цель урока : изучить, как происходит энергетический обмен в клетке и как осуществляется синтез АТФ

Задачи:

- изучить этапы энергетического обмена на примере углеводного обмена;

-сделать вывод о значении АТФ как универсального аккумулятора энергии в клетке

Подготовительный этап

Под действием ферментов пищеварительного тракта или ферментов лизосом

Сложные органические молекулы расщепляются:

белки до ….

жиры — до ….

углеводы — до ….

нуклеиновые кислоты — ….

Вся энергия при этом рассеивается в виде тепла.

Процесс энергетического обмена можно разделить на три этапа: на первом этапе происходит пищеварение, то есть сложные органические молекулы расщепляются до мономеров, на втором происходит бескислородное окисление этих мономеров — гликолиз, и на последнем этапе происходит окисление с участием кислорода в митохондриях.

Подготовительный этап. Под действием ферментов пищеварительного тракта или ферментов лизосом белковые молекулы расщепляются до аминокислот, жиры — до глицерина и карбоновых кислот, углеводы — до глюкозы, нуклеиновые кислоты — до нуклеотидов. Вся энергия при этом рассеивается в виде тепла.

Гликолиз, или бескислородное окисление. Окисление глюкозы в клетках без участия кислорода происходит путем дегидрирования, акцептором Н служит кофермент НАД+. Реакции протекают в цитоплазме , глюкоза с помощью 10 ферментативных реакций превращается в 2 молекулы ПВК — пировиноградной кислоты и образуется восстановленная форма переносчика водорода НАД·Н2 никотинамидаденин-динуклеотида. При этом образуется 200 кДж энергии, 120 рассеивается в форме тепла, 80 кДж запасается в форме 2 моль АТФ:

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 + 2НАД+ 

2 С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О + 2НАД·Н2

Дальнейшая судьба ПВК зависит от присутствия О2 в клетке, если О2 нет, происходит анаэробное дыхание , причем у дрожжей и растений происходит спиртовое брожение , при котором сначала происходит образование уксусного альдегида, а затем этилового спирта:

I. С3Н4О3  СО2 + СН3СОН (уксусный альдегид)

II. СН3СОН + НАД·Н2  С2Н5ОН + НАД+

У животных и некоторых бактерий при недостатке О2 происходит молочнокислое брожение с образованием молочной кислоты:

С3Н4О3 + НАД·Н2  С3Н6О3 + НАД+

Третий этап энергетического обмена — кислородное окисление , или дыхание , происходит в митохондриях. Пировиноградная кислота проникает в митохондрии, происходит ее дегидрирование (отщепление водорода) и декарбоксилирование (отщепление углекислого газа) с образованием двухуглеродной ацетильной группы, которая вступает в цикл реакций, получивших название реакций цикла Кребса (рис. 299). Здесь происходит дальнейшее окисление, связанное с дегидрированием и декарбоксилированием. В результате на каждую разрушенную моль ПВК из митохондрии удаляется 3 моль СО2, образуется 5 пар атомов водорода, связанных с переносчиками (4 НАДН2, ФАДН2), а также моль АТФ.

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

С6Н12О6 + 6Н2О  6СО2 + 4АТФ + 12Н2

2АТФ образуются при гликолизе, две — в цикле Кребса; 2 пары атомов (2НАД·Н2)образовались при гликолизе, 10 пар — в цикле Кребса.

Рис.299. Цикл Кребса.

Последним этапом является окисление пар атомов водорода с участием О2 до Н2О с одновременным фосфорилированием АДФ до АТФ. Этот процесс происходит на внутренней мембране митохондрий. Водород передается по трем большим ферментным комплексам дыхательной цепи (флавопротеин, кофермент Q , цитохромы), расположенным во внутренней мембране митохондрий. У водорода отбираются электроны, а протоны закачиваются в межмембранное пространство митохондрий, в «протонный резервуар». Внутренняя мембрана непроницаема для ионов водорода. Электроны передаются по ферментам дыхательной цепи на цитохромоксидазу . Когда разность потенциалов на внешней и внутренней стороне внутренней мембраны достигает 200 мВ, протоны (12Н2) проходят через канал фермента АТФ-синтетазы и с помощью цитохромоксидазы происходит восстановление кислорода до воды (12Н2О) с выделением энергии, часть которой (55%) запасается в форме 34АТФ (рис. 300).

Рис. 300. Дыхательная цепь и АТФ-синтетаза.

Суммарная реакция энергетического обмена выглядит так:

С6Н12О6 + 6О2  6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qт

Если внутренняя мембрана повреждена, то окисление НАДН2 продолжается, но не работает АТФ-синтетаза и образования АТФ не происходит, вся энергия выделяется в форме тепла.

Этапы энергетического обмена

Кислородный

этап

Бескислородный этап Гликолиз

Подготовительный этап

Где происходит расщепление?

В органах пищеварения, в клетках под действием ферментов

Чем активизируется расщепление?

Ферментами пищеварительных соков

До каких веществ расщепляются соединения клетки?

Белки – аминокислоты

Жиры – глицерин и жирные кислоты

Углеводы - глюкоза

Сколько выделяется энергии?

Мало, рассеивается в виде тепла.

Сколько синтезируется энергии в виде АТФ?

____________

II .Неполное бескислородное расщепление ( гликолиз)

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

9 реакций

2АТФ

2 ПВК

гликолиз

(пировиноград-ная кислота-

молочная кислота)

к л е т к а

Спиртовое брожение

Г Л Ю К О З А

2 АТФ

Этиловый спирт

У большинства растительных клетках и некоторых грибах

Этапы энергетического обмена

Кислородный

этап

Бескислородный этап Гликолиз

Внутри клетки

Подготовительный этап

Ферментами мембран клеток

Где происходит расщепление?

Чем активизируется расщепление?

В органах пищеварения, в клетках под действием ферментов

Глюкоза(С 6 Н 12 О 6 )

2 молекулы пировиноградной кислоты (С 3 Н 4 О 3 ) + энергия

За счет 40% синтезируется АТФ, 60% рассеивается в виде тепла

Ферментами пищеварительных соков

До каких веществ расщепляются соединения клетки?

2 молекулы АТФ

Белки – аминокислоты

Жиры – глицерин и жирные кислоты

Углеводы - глюкоза

Сколько выделяется энергии?

Мало, рассеивается в виде тепла.

Сколько синтезируется энергии в виде АТФ?

____________

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

СО 2 и Н 2 О

36 молекул АТФ

Митохондрия

Цикл Кребса

Этапы энергетического обмена

Кислородный

этап

В митохондриях

Ферментами митохондрий

Пировиноградная кислота до СО 2 и Н 2 О

Более 60% энергии запасается в виде АТФ

36 молекул АТФ

Бескислородный этап Гликолиз

Внутри клетки

Подготовительный этап

Ферментами мембран клеток

Где происходит расщепление?

В органах пищеварения, в клетках под действием ферментов

Чем активизируется расщепление?

Глюкоза(С 6 Н 12 О 6 )

2 молекулы пировиноградной кислоты (С 3 Н 4 О 3 ) + энергия

За счет 40% синтезируется АТФ, 60% рассеивается в виде тепла

До каких веществ расщепляются соединения клетки?

Ферментами пищеварительных соков

2 молекулы АТФ

Сколько выделяется энергии?

Белки – аминокислоты

Жиры – глицерин и жирные кислоты

Углеводы - глюкоза

Сколько синтезируется энергии в виде АТФ?

Мало, рассеивается в виде тепла.

____________

Суммарное уравнение:

С 6 Н 12 О 6 +6О 2 +38АДФ+38Н 3 РО 4

= 6СО 2 + 38АТФ + 44Н 2 О

Задачи:

- изучить этапы энергетического обмена на примере углеводного обмена;

-сделать вывод о значении АТФ как универсального аккумулятора энергии в клетке

Ответы на тест:

1вариант

1б 2в 3б 4в 5а

2вариант

1в 2б 3б 4б 5в

Критерии

«5»-нет ошибок

«4»-1ошибка

«3»-2ошибки

«2»-больше 3 ошибок

Домашнее задание

• п.20, отв. на вопросы,
• выполнить задания 72, 73 стр.36-37 в раб. тетради ,
• для выбравших экзамен из Решу ОГЭ (каталог Строение клетки)

Рефлексия

Я узнал

• Как ………..
• Почему ………..
• Зачем ………….

Спасибо

за работу на уроке!