Разработка урока Основные этапы энергетического обмена, отличительные особенности процессов клеточного дыхания (10 класс).

Данный архив содержит разработку уроков по биологии для учащихся 10 класса по теме "Основные этапы энергетического обмена, отличительные особенности процессов клеточного дыхания". В ходе урока учащиеся приобретают знания об этапах энергетического обмена; чертах отличия бескислородного и кислородного дыхания. Учебный материал изложен в доступной форме, активизирует и расширяет познавательную и мыслительную деятельность учащихся, развивает способности комплексному применению знаний на практике. На уроке происходит развитие у школьников умений самостоятельного поиска, отбора и систематизации учебного материала, работать в группах и в парах. В разработке использованы современные технологии: ИКТ, здоровьесберегающих, развитие логического мышления.

Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?

Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.

Быстро и объективно проверять знания учащихся.

Сделать изучение нового материала максимально понятным.

Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.

Наладить дисциплину на своих уроках.

Получить возможность работать творчески.

=> ПОЛУЧИТЬ СУПЕРСПОСОБНОСТИ УЧИТЕЛЯ <=

Просмотр содержимого документа
«урок 25-26 Основные этапы энергетического обмена, отличительные особенности процессов клеточного»

Волкова Татьяна Викторовна,

учитель биологии,

специалист высшей категории высшего уровня, ГУ «Средняя школа № 19 отдела образования акимата города Костаная»

Поурочный план

Класс ____10 ____

Тема урока Основные этапы энергетического обмена, отличительные особенности процессов клеточного дыхания (слайд1).

Тип урока: изучение нового материала с первичным его закреплением.

Вид урока: стандартный.

Цели урока:

Образовательные: способствовать формированию понятия “гликолиз, цикл Кребса, цепь переноса электронов, окислительное фосфорилирование, молочнокислое и спиртовое брожение, макроэргические связи АТФ, кислородное и бескислородное дыхание, протонный канал, протонный резервуар; знать черты отличия бескислородного и кислородного дыхания.

Развивающие: развивать умения самостоятельно прорабатывать учебный материал, сравнивать способы дыхания, выделять главное.

Воспитательные: способствовать формированию научного мировоззрения у учащихся, коммуникативных навыков.

Оборудование: интерактивная таблица “Энергетический обмен в клетке”, презентация

Ход урока

Свойства живого в конечном счёте неразрывно связаны с определёнными химическими превращениям

В.А. Энгельгардт.

Этап урока

Содержание учебного материала

МО

ФОПД

Подготовка к ВОУД, ЕНТ

Задания на разви-тие функ-циональной гра-мотности

Индивидуально-коррекционная работа

I. Орг.

момент

II. Актуализация

III. Изучение н/м:

IV. Закрепле

ние

Подведе

ние итогов

VI. Д/З:

VII. Рефлексия

VIII. Это интересно..

Организационно-психологический момент

На доске записаны слова:

Аденин, рибоза, энергия, остаток фосфорной кислоты, митохондрия, аккумулятор, макроэргическая связь.

Вспомните вещество, связанное со всеми выписанными словами? (АТФ).

Для чего необходима организмам энергия? (Рост, дыхание, питание и т.д).

Таким образом, источником энергии для большинства процессов в живых организмах является реакция:

АТФ + Н2О = АДФ + Н3РО4 + энергия (слайды 2- 5).

– Известно, что в среднем содержание АТФ в клетках составляет от 0,05% до 0,5% ее массы. Но практически все идущие в клетке биохимические реакции требуют затрат энергии молекул АТФ. Запаса АТФ в мышцах хватает только на 20–30 сокращений. Поэтому в клетках идет постоянный процесс синтеза АТФ.

Значит, запас АТФ должен непрерывно пополняться на основе обратной реакции, идущей с затратой энергии:

АДФ + Н3РО4 + энергия = АТФ + Н2О.

Откуда берется энергия для этой обратной реакции?
Откуда организмы ее могут получить? (Питательные вещества.)

Сообщение темы и целей урока. Мы познакомимся с сущностью и значением энергетического обмена, рассмотрим этапы энергетического обмена.

В 1931 г. академик В.А. Энгельгардт обнаружил связь между синтезом АТФ и клеточным дыханием, позднее он установил, что АТФ участвует в мышечном сокращении. В 1941 г. Липман сформулировал основной закон биоэнергетики, согласно которому энергия внешнего источника сначала запасается в форме химической энергии АТФ и лишь затем используется для совершения полезной работы. Для гетеротрофов таким внешним источником энергии являются органические вещества, поглощённые в виде пищи. Видимо, энергия этих веществ должна сначала преобразоваться в АТФ, а затем использоваться на совершение полезной работы.

Некоторые организмы, например, растения, могут преобразовывать в энергию АТФ энергию солнечных лучей на первом этапе фотосинтеза; хемосинтезирующие бактерии способны запасать энергию в форме АТФ, получаемую при химических реакциях окисления различных неорганических соединений.

Гетеротрофы получают необходимую энергию для их жизнедеятельности в результате окисления в клетках молекул органических веществ, поступающих вместе с пищей. Но следует отметить, что фотосинтезирующие и хемосинтезирующие организмы также способны получать энергию благодаря окислению органических веществ, синтезированных в собственных клетках из неорганических соединений.

В ходе биологического окисления расщепление сложных органических веществ осуществляется поэтапно и может идти двумя принципиально различными путями:

1) бескислородное окисление органических веществ;

2) кислородное окисление органических веществ до углекислого газа и воды.

Начальные этапы обоих видов окисления протекают сходным образом.

Энергетический обмен (слайд 6).

Рассмотрим этапы энергетического обмена (работа с таблицей и со слайдами 7-8) .
Этапы энергетического обмена

	Подготовительный этап	Бескислородный этап Гликолиз	Кислородный этап
Где происходит расщепление?	В органах пищеварения, в клетках под действием ферментов	Внутри клетки	В митохондриях
Чем активизирует-ся расщепление?	Ферментами пищеварительных соков	Ферментами мембран клеток	Ферментами митохондрий
До каких веществ расщепляются соединения клетки?	Белки – аминокислоты Жиры – глицерин и жирные кислоты Углеводы – глюкоза	Глюкоза(С6Н12О6) 2 молекулы пировиноградной кислоты (С3Н4О3) + энергия	Пировиноградная кислота до СО2 и Н2О
Сколько выделяется энергии?	Мало, рассеивается в виде тепла.	За счет 40% синтезируется АТФ, 60% рассеивается в виде тепла	Более 60% энергии запасается в виде АТФ
Сколько синтези-руется энергии в виде АТФ?	-------------------------------	2 молекулы АТФ	36 молекул АТФ

В первую, подготовительную стадию (слайды 9-10), крупные молекулы распадаются на более простые: белки расщепляются до аминокислот, полисахариды – до моносахаридов; липиды – до глицерина и высших жирных кислот. Этот процесс осуществляется в пищеварительном канале многоклеточных организмов, затем – в клетках под действием ферментов лизосом. Выделившаяся энергия в ходе превращения веществ, полностью рассеивается в виде тепла.

Закрепление первичных знаний (слайд 13).

Как вы считаете¸ какие вещества являются основным источником энергии?

Правильно, основным источником энергии является глюкоза, поэтому на уроке мы рассмотрим путь окисления именно этого углевода (слайд14).

Второй этап – бескислородный, или неполное окисление, анаэробное дыхание (гликолиз) или брожение. Термин “брожение” обычно применяют по отношению к процессам, протекающим в клетках микроорганизмов или растений (слайды 15-16).

Брожению могут подвергаться многие органические соединения, но чаще всего – углеводы, в результате чего образуются: спирт (этиловый), кислоты (молочная, масляная и др.), ацетон и другие органические соединения, углекислый газ, а в некоторых случаях и водород.

По образующимся продуктам различают спиртовое, молочно – кислое, масляно-кислое и другие виды брожения. Но суть механизма всех видов брожения одна и та же - ферментативное расщепление глюкозы, то есть гликолиз.

Гликолиз осуществляется в цитоплазме клеток и не требует кислорода. Он состоит из девяти последовательных реакций, каждая из которых катализируется общим ферментом. В ходе реакций гликолиза молекула глюкозы распадается на две трехуглеродные молекулы пировиноградной кислоты (ПВК), при этом суммарно образуются две молекулы АТФ (слайды 17-18).

Дальнейшая судьба ПВК может быть различной в зависимости от того, какой тип извлечения энергии предпочитают организмы - анаэробный (бескислородный) или аэробный (кислородный).

В случае анаэробных организмов или тканей животных, способных работать в условиях отсутствия или пониженного содержания кислорода, молекулы ПВК подвергаются дальнейшему преобразованию в зависимости от типа брожения до спирта (спиртовое брожение), молочной кислоты (молочнокислое брожение) и т.д. Недостатком процессов брожения является извлечение незначительной доли той энергии, которая заключена в связях органических молекул. Для многих одноклеточных и многоклеточных (особенно ведущих паразитический образ жизни) этого вполне достаточно (слайды 19-20). Но брожение является жизненно важным процессом и для других более высокоорганизованных существ.

Например, спиртовое брожение происходит у хвойных растений зимой, когда устьица хвои закупориваются смолой, и газообмен с внешней средой прекращается.

Суммарное уравнение анаэробного брожения (слайд 21):

Закрепление (слайды 22-23):

Проблемный вопрос: Что необходимо сделать, чтобы уменьшить боль в мышцах у нетренированного человека после физической нагрузки?

Для того, чтобы ответить на данный вопрос, давайте рассмотрим 3 стадию энергетического обмена. На третьей стадии энергетического обмена происходит дальнейшее окисление продуктов гликолиза до углекислого газа и воды с помощью окислителя О2 и ферментов.

Этот этап получил название аэробного (кислородного) дыхания, или гидролиза (слайды 24-26).

Он осуществляется в “энергетических станциях” клетки – митохондриях и связан с матриксом митохондрии и ее внутренними мембранами.

Образовавшиеся в процессе гликолиза органические вещества поступают на ферментативный кольцевой “конвейер”, который называют в честь описавшего его ученого циклом Кребса. Все ферменты, катализирующие реакции этого цикла, локализованы в митохондриях. На всех стадиях этого процесса происходит поглощение кислорода и выделение углекислого газа, воды и энергии, запасаемой в молекулах АТФ. Причем образование молекул АТФ сопряжено с ферментами, которые расположены на внутренней мембране митохондрий, обеспечивающих выделение энергии небольшими порциями, что позволяет запасать ее в химических связях АТФ (слайды 27-30).

Электротранспортная цепь (слайды 31- 36)

Выделяется энергии (слайд 37).

Анимации аэробное дыхание (слайды 38-39):

Суммарное уравнение аэробного этапа (слайд 40):

Процесс кислородного расщепления молочной кислоты можно выразить уравнением (в учебнике):

2С3Н4О3 + 6О2+ 36 АДФ + 36 Н3РО4 – 36 АТФ + 6СО2+ 42Н2О.

Суммарное уравнение гликолиза и аэробного этапов (слайды 41-42):

Рассмотрите и сравните процессы анаэробного и аэробного дыхания (слайд 43):

Признаки для сравнения	Анаэробное дыхание	Аэробное дыхание
1. Локализация в клетке
2. Скорость
3. Формы энергии.
4. Конечные продукты.
5. Количество АТФ.
6. КПД процесса
7. Условия протекания.

Ответ:

Признаки для сравнения	Анаэробное дыхание	Аэробное дыхание
1. Локализация в клетке	цитоплазма	митохондрии
2. Скорость	очень быстро, в 2-3 раза	медленнее
3. Формы энергии.	химическая	химическая, электрохимическая.
4. Конечные продукты.	ПВК, молочная кислота, этиловый спирт и др.	СО₂, Н₂О
5. Количество АТФ.	2 молекулы	38 молекул
6. КПД процесса	32 – 40 %	45 – 55 %
7. Условия протекания.	отсутствие О₂	О_2,дыхательные ферменты, мембрана

Какой этап энергетического обмена наиболее выгоден и почему?

Кислородное дыхание гораздо эффективнее гликолиза, так как полное окисление органических веществ приводит к выделению большого количества энергии, причем примерно 60% ее запасается в молекулах АТФ, а 40% рассеивается в виде тепла.

Сколько всего образуется молекул АТФ в результате окисления одной молекулы глюкозы?

Процесс полного окисления глюкозы в клетке можно выразить общим суммарным уравнением:

С6Н12О6 + 6О2 – 6СО2 + 38 АТФ.

Всего на трех этапах биологического окисления одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ. Часть молекул расходуется на сами процессы окисления, а 21 молекула АТФ передается в цитоплазму для обеспечения работы других клеточных структур.