Урок "Обмін речовин та енергії"

Про матеріал
Розробка навчального заняття з біології для студентів педагогічного коледжу
Перегляд файлу

Тема: Обмін речовин та енергії в клітині.

Мета:

  • сформувати знання про сутність обміну речовин в живих організмах, про клітину як відкриту систему, показати взаємозвязок процесів, що відбуваються в живих системах;
  • ознайомити студентів з етапами енергетичного   обміну;
  • вчити застосовувати отримані знання для розвязання задач;
  • розвивати пізнавальний інтерес;
  • виховувати бажання отримувати знання з біології.

Методична мета: впровадження опорних схем, методів інтерактивного навчання, ІКТ  для активізації пізнавальної діяльності студентів.  

Основні поняття та терміни: обмін речовин (метаболізм), асиміляція,                                                                                                                                                                                                                                                                                                               дисиміляція, пластичний обмін, енергетичний обмін, автотрофи, гетеротрофи, АТФ.

Обладнання: словник термінів, картки,  компютерна презентація «Обмін речовин», проектор

Тип уроку: засвоєння нових знань.

 

Хід уроку

  1. Організаційна частина.  Емоційне налаштування на заняття.

 

Девіз уроку   „ Я чую – і я забуваю,

                                 Я слухаю – я запамятовую,

                                 Я дію – і я розумію ”

(Китайська мудрість)

 

  1. Актуалізація опорних знань

Прийом «мозковий штурм»

  1. Пригадати друге положення клітинної теорії.
  2. Пояснити слова: „...життя – це спосіб існування білкових тіл, істотним моментом якого є обмін речовин... ”
  1. Повідомлення теми, завдань уроку, мотивація навчальної діяльності.

План

  1. Загальна характеристика обміну речовин (метаболізм):
    • клітина – відкрита система;
    • етапи обміну речовин;
    • класифікація живих організмів за основним джерелом енергії;
    • форми енергії;
    • значення обміну речовин.
  2. Етапи енергетичного обміну:
    • підготовчий етап;
    • безкисневий етап;
    • кисневий етап.

 

  1. Вивчення нового матеріалу

 

  1.      Робота в групах,  складання ментальної карти.                               

      1 група. Як Ви розумієте поняття „відкрита система”. Довести, що клітина є відкритою системою.    Скласти ОС №1.

     2 група. Що таке обмін речовин? Які він має етапи? Показати взаємозв’язок асиміляції та дисиміляції.                     Скласти ОС №2

     3 група. Як класифікуються живі організми за основним джерелом енергії?                         

              Які є форми енергії? (Робота за підручником, джерела інтернету).                    Скласти ОС №3

     4 група. Які є форми енергії? (Робота за підручником). Скласти ОС №4

 

Значення Забезпечення клітини будівельним матеріалом.

обміну речовин         Забезпечення клітини енергією.

 

  1.            Цікаво знати

В тілі дорослої здорової людини середньої маси 70 кг міститься (в кг.): 

 води – 40-45                                    вуглеводів – 0,5-0,8                                                        

                    білків – 15-17                                  мінеральних солей – 2,5-3

                    жирів – 7-10

За 70 років життя людина зїдає та випиває (в т.):

                    води – 50                                         вуглеводів – 10          

                    білків – 2,5                                      повареної солі – 0,2-0,3

                    жирів – 2

Який можна зробити висновок?                                                                  Висновок: кількість їжі, яку зїдає людина за все життя в багато разів

 перевищує його власну масу. Все це говорить про високу

                   швидкість процесів обміну речовин в організмі людини.

  У людини приблизно за 80 днів розпадаються і заново створюються майже половина всіх тканинних білків. Одні білки заміщуються швидше, інші повільніше. Так білки плазми крові оновлюються наполовину кожні 10 днів, а білки м’язів (актин і міозин) повільніше – через 180 днів. Якби в організмі не проходили процеси розпаду, то накопичилось би стільки білка, якого б вистачило для побудови тіла 200 людей!

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Узагальнений ОК

 

 

 

 

Білки                                                                           енергія

Жири                                                                           Н2О

Вуглеводи                                                                   СО2

Мікро -,                                                                       NH3

макроелементи

Енергія                                                                        СО(NH2)2

 

 

 

   асиміляція           пластичний обмін      синтез сполук

 

                 

 

   дисиміляція           обмін речовин      накопичення

       енергії

                               

 

енергетичний обмін     розпад сполук      вивільнення                  

        енергії

Синтез             розпад

 

АТФ                            

 

 

 

    За джерелом енергії

 

                  автотрофи                                гетеротрофи

 

    фототрофи        хемотрофи    сапротрофи           паразити  

 

 

 

 

 

       Молодий організм      дорослий організм          старіння,

                                                                          фізичне навантаження

          механічна

          хімічна

                                   форми енергії            світлова

          теплова

           електрична


  1. Цікаво знати

В тілі дорослої здорової людини середньої маси 70 кг міститься (в кг.): 

 води – 40-45                                    вуглеводів – 0,5-0,8                                                        

                    білків – 15-17                                  мінеральних солей – 2,5-3

                    жирів – 7-10

За 70 років життя людина зїдає та випиває (в т.):

                    води – 50                                         вуглеводів – 10          

                    білків – 2,5                                      повареної солі – 0,2-0,3

                    жирів – 2

Який можна зробити висновок?                                                                  Висновок: кількість їжі, яку зїдає людина за все життя в багато разів

 перевищує його власну масу. Все це говорить про високу

                   швидкість процесів обміну речовин в організмі людини.

  У людини приблизно за 80 днів розпадаються і заново створюються майже половина всіх тканинних білків. Одні білки заміщуються швидше, інші повільніше. Так білки плазми крові оновлюються наполовину кожні 10 днів, а білки мязів (актин і міозин) повільніше – через 180 днів. Якби в організмі не проходили процеси розпаду, то накопичилось би стільки білка, якого б вистачило для побудови тіла 200 людей!

  • Підготовчий етап (травний тракт, на клітинному рівні – в лізосомах)

 

Білки + Н2О → амінокислоти  вивільнення незначної

Жири + Н2О → гліцерин + жирні кислоти              кількості енергії

Полісахариди + Н2О → моносахариди                                  

Нуклеїнові кислоти → нуклеотиди                                     тепло

 

Висновок: біологічна суть реакції підготовчого етапу полягає не у добуванні

        енергії, а в підготовці речовин до подальших перетворень.

  •                      Безкисневий етап (неповний обмін), гліколіз, анаеробне дихання, бродіння

Речовини, які утворилися на підготовчому етапі продовжують розпадатися далі. Це тривалий складний багатоступінчастий процес. Він складається з ряду ферментативних реакцій, що йдуть одна за одною. Гліколіз складається з 13 ферментативних реакцій. Відповідно, у ньому беруть участь 13 ферментів. Кисень участі не бере, процес відбувається в цитоплазмі.

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 → 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О    200кДж

 

                                           2 * 42 = 84 кДж                               146 кДж

                                   (акумулюється в 2 АТФ)      (розсіюється у вигляді тепла)

                                                     40%                                            60%

Як видно з рівняння, в процесі гліколізу в АТФ акумулюється близько 40% енергії (84 кДж із 200). Процес гліколізу відбувається у клітинах тварин, молочнокислих бактерій, у деяких грибів. У більшості рослин безкисневий розклад відбувається шляхом спиртового бродіння.

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 → 2СО2 + 2С2Н5ОН + 2АТФ + 2Н2О     200 кДж

 

  • Кисневий етап (повне розщеплення), аеробне дихання

Аеробний етап являє собою ряд ферментативних реакцій. Сукупність реакцій називається циклом Кребса (на честь англійського, який відкрив у 1937 р. Клітинний метаболізм). Всі реакції відбуваються на мембранах мітохондрій за участю кисню. В ході реакцій відбувається перетворення органічних кислот: піровиноградної, щавлево оцтової та ін. 

3Н6О3 + 6О2 + 36АДФ + 36Н3РО4 → 6СО2 + 36АТФ + 38Н2О     2600кДж

 

                              42 * 36 = 1512 кДж                                       1088 кДж

              (акумулюється в 36 молекулах АТФ)      (виділяється у вигляді тепла)

                                          55%                                                       45%

 

Висновок: енергетично ефективніше кисневе розщеплення.

Сумарне рівняння енергетичного обміну:

С6Н12О6 + 6О2 + 38АДФ + 38Н3РО4 → 6СО2 + 38АТФ + 42Н2О     2800кДж

 

                              42 * 38 = 1596 кДж                                     1204 кДж

                (акумулюється в 38 молекулах АТФ)    (виділяється у вигляді тепла)

                                           55%                                                      45%

За участю АТФ б’ється серце, бачать очі, скорочуються м’язи, відбувається світлова фаза фотосинтезу, поділ клітини, біосинтез.

АТФ → по ЕПС в різні частини клітини

Існують організми, які на одних стадіях свого розвитку являються аеробами, а на інших – анаеробами. Наприклад, паразит людини – аскарида (доросла стадія) – живе в анаеробних умовах, в тонкому кишечнику. Тіло її містить до 35% глікогену. Кисень їй не тільки не потрібний, а й шкідливий. Введенням через зонд 1,5 – 2 літри кисню в кишечник використовують для виведення паразитів. А от личинка аскариди – типовий аероб. Для розвитку їй потрібен кисень.

Процес видалення з організму продуктів обміну називається екскрецією. (СО2, вода, NH3 та ін.)

 

  1.                                                                        Закріплення вивченого матеріалу.

Тестування(взаємоперевірка)

  1.     В підготовчому етапі енергетичного обміну білки розщеплюються на:

а) гліцерин; б) амінокислота; в) моносахариди.

  1.     Які органоїди тваринної клітини беруть участь у підготовчому етапі енергетичного обміну речовин?

а) мітохондрії; б) рибосоми; в) лізосоми; г) центросоми.

  1.     На яких органоїдах клітини проходить кисневий етап енергетичного обміну?   а) рибосоми; б) мітохондрії; в) лізосоми
  2.     Які органоїди клітини містять ДНК?

а) рибосоми; б) лізосоми; в) мітохондрії; г) ЕПС.

  1.     Які із процесів характерний для енергетичного обміну речовин?

а) синтез органічних сполук; б) розчеплення органічних сполук; в) синтез білка

  1.     Під час гліколізу утворюється: а) 2АТФ; б) 36АТФ; в) 38АТФ.
  2.     Процес поглинання речовин із зовнішнього середовища, їхні перетворення і виведення продуктів розпаду організмів називається: а) катаболізм; б) анаболізм; в) метаболізм.
  3.     Розчеплення молекули глюкози на дві молекули молочної кислоти в організмі:  а) гліколіз; б) гідроліз; в) емульгація

 

Самостійна робота на уроці (робота в групах)

Завдання: розв язати задачі на енергетичний обмін.

Мета: формувати предметну компетентність, вчитися розвязувати задачі, прививати навички групової роботи.

Зразок розв’язування задач на енергетичний обмін речовин.

М’язи ніг під час бігу за 1 хвилину витрачають 24 кДж енергії. Скільки всього грамів глюкози витратять мязи ніг за 50 хвилин, якщо половину часу в мзах буде йти повне засвоєння глюкози, а другу – безкисневе?

Дано: 

t = 50 хв. 

Витрати енергії – 24 кДж/хв 1. Визначаємо кількість Q (енергії),        

                                                        затраченого м’язами ніг за 50 хв. бігу

Кількість С6Н12О6 – ?                    24 кДж/хв. * 50 хв. = 1200 кДж

 

  1.   Для визначення кількості глюкози, затраченої м’язами ніг під час бігу, складаємо рівняння реакцій повного (кисневого) і неповного (безкисневого) розщеплення глюкози.

С6Н12О6 + 6О2 + 38 АДФ + 38Н3РО4 → 6СО2 + 38АТФ + 44Н2О

  180 г.                                                                  1596 кДж

 

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 → 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О

  180 г.                 84 кДж

 

360 г. С6Н12О6 при розщепленні (якщо половина глюкози розщеплюється при повному, а інша половина – при неповному окисленні) виділяють

1596 кДж + 84 кДж = 1680 кДж енергії

Складаємо пропорцію:

360 г. С6Н12О6     дає     1680 кДж енергії

Х г. С6Н12О6        дає     1200 кДж енергії

 

Х = (360 * 1200)/ 1680 = 257 г. С6Н12О6

 

Відповідь: 257 г. С6Н12О6 піддалося розщепленню в мязах за 50 хвилин бігу.

 

Задача для 1 групи

Бігуну за 10 хвилин потрібно 240 кДж енергії. Яку кількість глюкози потрібно для такого самого бігу протягом 30 хвилин, якщо половина глюкози піддається повному засвоєнню, а половина – безкисневому?

 

Дано:

t1 = 10 хвилин

Q = 240 кДж

t2 = 10 хвилин

Кількість С6Н12О6 (г.) – ?

  1.   Визначаємо кількість енергії, необхідної бігуну на 30 хвилин бігу: 240 кДж * 3 = 720 кДж                                  
  2.   Для визначення кількості глюкози, необхідної бігуну протягом 30 хвилин бігу, складаємо рівняння повного і неповного розщеплення глюкози .

С6Н12О6 + 6О2 + 38 АДФ + 38Н3РО4 → 6СО2 + 38АТФ + 44Н2О

  180 г.                                                                  1596 кДж

 

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 → 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О

  180 г.                 84 кДж

 

360 г. С6Н12О6 при розщепленні (якщо половина глюкози розщеплюється при повному, а інша половина – при неповному окисленні) виділяють

1596 кДж + 84 кДж = 1680 кДж енергії

Складаємо пропорцію:

360 г. С6Н12О6     дає     1680 кДж енергії

Х г. С6Н12О6        дає     720 кДж енергії

 

Х = (360 * 720)/ 1680 = 154 г. С6Н12О6

 

Відповідь: 154 г. С6Н12О6 потрібно на 30 хвилин бігу.

 

Задача для 2 групи

Для роботи мязів протягом 1 хвилини потрібно 20 кДж енергії. Чоловік працював з таким навантаженням протягом 1 години. Скільки глюкози в його мязах засвоїлося, якщо половина її відзначалася повним розщепленням, а половина – неповним?

 

Дано:                                         

t = 1 година (60 хвилин)

Витрати енергії = 20 кДж/хв.

Кількість С6Н12О6 (г.) – ?

1. Визначаємо, скільки енергії потрібно для роботи протягом 1 години:

20 кДж/хв. * 60 хв. = 1200 кДж

2. Скільки глюкози ?

 

С6Н12О6 + 6О2 + 38 АДФ + 38Н3РО4 → 6СО2 + 38АТФ + 44Н2О

  180 г.                                                                  1596 кДж

 

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 → 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О

  180 г.                 84 кДж

 

360 г. С6Н12О6 при розщепленні (якщо половина глюкози розщеплюється при повному, а інша половина – при неповному окисленні) виділяють

1596 кДж + 84 кДж = 1680 кДж енергії

Складаємо пропорцію:

360 г. С6Н12О6     дає     1680 кДж енергії

Х г. С6Н12О6        дає     1200 кДж енергії

 

Х = (360 * 1200)/1680 = 257 г. С6Н12О6

 

Відповідь: 257 г. С6Н12О6 розщепилося за 1 годину роботи.

 

Задача для 3 групи

У процесі плавання за 50 хвилин плавець витрачає 1200 кДж енергії. Скільки часу він зможе плавати з такою затратою енергії, якщо в його організмі розщепилося 135 г. глюкози, половина якої засвоїлася повністю?

 

Дано:                                         

t = 50 хвилин

Q = 1200 кДж

розщеплено – 135 г.

С6Н12О6

t – ?

 

 

 

 

 

 

 

С6Н12О6 + 6О2 + 38 АДФ + 38Н3РО4 → 6СО2 + 38АТФ + 44Н2О

  180 г.                                                                  1596 кДж

 

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 → 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О

  180 г.                 84 кДж

 

360 г. С6Н12О6 при розщепленні (якщо половина глюкози розщеплюється при повному, а інша половина – при неповному окисленні) виділяють

1596 кДж + 84 кДж = 1680 кДж енергії

Складаємо пропорцію:

360 г. С6Н12О6     дає     1680 кДж енергії

135 г. С6Н12О6     дає     Х  кДж енергії

 

Х = (135 * 1680)/360 = 630 г. С6Н12О6

 

  1.   Визначаємо час, протягом якого плавець може плавати з такою самою затратою енергії:

за 50 хвилин     витрачає     1200 кДж енергії

за Х хвилин      витрачає     630 кДж енергії

 

Х = (50 * 630)/1200 = 26 хвилин

 

Відповідь: 26 хвилин може плавати плавець з такою затратою енергії

 

Задача для 4 групи

При виконанні вільних вправ мязи обох рук за 1 хвилину витрачають 12 кДж енергії. Визначте:

  1.         скільки всього глюкози витратять м’язи рук за 10 хвилин, якщо кисень доставляється кров’ю до м’язів у достатній кількості;
  2.         чи накопичиться в м’язах молочна кислота?

 

Дано:                                         

t = 10 хвилин

витрати енергії – 12 кДж/хв

С6Н12О6?

  1.   Визначаємо кількість енергії, витраченої м’язами рук протягом 10 хвилин під час виконання вільних вправ

     12 кДж * 10 хв. =  120 кДж енергії

 

  1.               Визначаємо кількість глюкози, необхідної для засвоєння м’язами рук під час вільних вправ

 

С6Н12О6 + 6О2 + 38 АДФ + 38Н3РО4 → 6СО2 + 38АТФ + 44Н2О

  180 г.                                                                  1596 кДж

 

Складаємо пропорцію:

180 г. С6Н12О6     дає     1596 кДж енергії

Х г. С6Н12О6        дає     120  кДж енергії

 

Х = (180 * 120)/1596 = 13,5 г. С6Н12О6

 

Відповідь:

  1.   витрата глюкози (С6Н12О6) складає 13,5 г.
  2.   не накопичиться молочна кислота в м’язах рук, бо в умові задачі сказано, що кисню в достатній кількості.

 

Прийом  «Мозковий штурм»

  1. Яке біологічне значення процесів підготовчого етапу енергетичного обміну ?
  2. Яке значення гліколізу для забезпечення життєдіяльності різноманітних організмів?
  3. Чому кисневе розщеплення глюкози енергетично ефективніше за безкисневе?

 

  1.                                         Підсумок уроку

Прийом  «Моя думка»

  1.               Що корисного здобули на уроці?
  2.               Що зацікавило найбільше?
  3.               Що було найважчим на занятті?

 

Складання сенкану до слова «метаболізм»

Висновок. Тема уроку актуальна. В світі існує велика кількість хвороб, пов’язаних з порушенням обміну речовин, таких як цукровий діабет, ожиріння, карликовість – гігантизм (ендокринних  залоз).

Девіз уроку  „ Я чую – і я забуваю,

                                 Я слухаю – я запамятовую,

                                 Я дію – і я розумію ”

Аналіз роботи студентів на занятті.

 

  1.  Повідомлення домашнього завдання

Опрацювати §  підручника, завдання в зошиті з друкованою основою

Дати відповіді на питання в кінці параграфів


 

Середня оцінка розробки
Структурованість
5.0
Оригінальність викладу
5.0
Відповідність темі
5.0
Загальна:
5.0
Всього відгуків: 1
Оцінки та відгуки
  1. Тернавська Тетяна
    Загальна:
    5.0
    Структурованість
    5.0
    Оригінальність викладу
    5.0
    Відповідність темі
    5.0
doc
Додав(-ла)
Вітко Тетяна
Додано
15 жовтня
Переглядів
328
Оцінка розробки
5.0 (1 відгук)
Безкоштовний сертифікат
про публікацію авторської розробки
Щоб отримати, додайте розробку

Додати розробку