Урок "Обмін речовин та енергії"
Тема: Обмін речовин та енергії в клітині.
Мета:
- сформувати знання про сутність обміну речовин в живих організмах, про клітину як відкриту систему, показати взаємозв’язок процесів, що відбуваються в живих системах;
- ознайомити студентів з етапами енергетичного обміну;
- вчити застосовувати отримані знання для розв’язання 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, комп’ютерна презентація «Обмін речовин», проектор
Тип уроку: засвоєння нових знань.
Хід уроку
- Організаційна частина. Емоційне налаштування на заняття.
Девіз уроку „ Я чую – і я забуваю,
Я слухаю – я запам’ятовую,
Я дію – і я розумію ”
(Китайська мудрість)
- Актуалізація опорних знань
Прийом «мозковий штурм»
- Пригадати друге положення клітинної теорії.
- Пояснити слова: „...життя – це спосіб існування білкових тіл, істотним моментом якого є обмін речовин... ”
- Повідомлення теми, завдань уроку, мотивація навчальної діяльності.
План
-
Загальна характеристика обміну речовин (метаболізм):
- клітина – відкрита система;
- етапи обміну речовин;
- класифікація живих організмів за основним джерелом енергії;
- форми енергії;
- значення обміну речовин.
-
Етапи енергетичного обміну:
- підготовчий етап;
- безкисневий етап;
- кисневий етап.
- Вивчення нового матеріалу
- 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.
- 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 з’їдає 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 з’їдає 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
|
Мікро -, NH3 макроелементи Енергія СО(NH2)2
|
асиміляція → пластичний обмін → синтез сполук
дисиміляція ← обмін речовин → накопичення
↓ ↓ ↕
енергетичний обмін → розпад сполук → вивільнення енергії
|
|
АТФ
фототрофи хемотрофи сапротрофи паразити |
Молодий організм дорослий організм старіння, фізичне навантаження |
|
|
- 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 з’їдає 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 з’їдає 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!
- 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.
2С3Н6О3 + 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.)
- Закріплення вивченого матеріалу.
Тестування(взаємоперевірка)
- В підготовчому етапі енергетичного обміну білки розщеплюються на:
а) гліцерин; б) амінокислота; в) моносахариди.
- Які органоїди тваринної клітини беруть участь у підготовчому етапі енергетичного обміну речовин?
а) мітохондрії; б) рибосоми; в) лізосоми; г) центросоми.
- На яких органоїдах клітини проходить кисневий етап енергетичного обміну? а) рибосоми; б) мітохондрії; в) лізосоми
- Які органоїди клітини містять ДНК?
а) рибосоми; б) лізосоми; в) мітохондрії; г) ЕПС.
- Які із процесів характерний для енергетичного обміну речовин?
а) синтез органічних сполук; б) розчеплення органічних сполук; в) синтез білка
- Під час гліколізу утворюється: а) 2АТФ; б) 36АТФ; в) 38АТФ.
- Процес поглинання речовин із зовнішнього середовища, їхні перетворення і виведення продуктів розпаду організмів називається: а) катаболізм; б) анаболізм; в) метаболізм.
- 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 розв’язувати 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 м’язи ніг за 50 хвилин, якщо половину часу в м’зах 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
- 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 м’язах 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.) – ? |
- Визначаємо кількість енергії, необхідної бігуну на 30 хвилин бігу: 240 кДж * 3 = 720 кДж
- 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 м’язів протягом 1 хвилини потрібно 20 кДж енергії. Чоловік працював з таким навантаженням протягом 1 години. Скільки глюкози в його м’язах 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
- 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 м’язи обох рук за 1 хвилину витрачають 12 кДж енергії. Визначте:
- скільки всього глюкози витратять м’язи рук за 10 хвилин, якщо кисень доставляється кров’ю до м’язів у достатній кількості;
- чи накопичиться в м’язах молочна кислота?
|
Дано: t = 10 хвилин витрати енергії – 12 кДж/хв |
|
С6Н12О6 – ? |
- Визначаємо кількість енергії, витраченої м’язами рук протягом 10 хвилин під час виконання вільних вправ
12 кДж * 10 хв. = 120 кДж енергії
- 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:
- витрата глюкози (С6Н12О6) складає 13,5 г.
- не накопичиться молочна кислота в м’язах рук, бо в умові задачі сказано, що кисню в достатній кількості.
Прийом «Мозковий штурм»
- Яке біологічне значення процесів підготовчого етапу енергетичного обміну ?
- Яке значення гліколізу для забезпечення життєдіяльності різноманітних організмів?
- Чому кисневе розщеплення глюкози енергетично ефективніше за безкисневе?
- Підсумок уроку
Прийом «Моя думка»
- Що корисного здобули на уроці?
- Що зацікавило найбільше?
- 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 запам’ятовую,
Я дію – і я розумію ”
Аналіз роботи студентів на занятті.
- Повідомлення домашнього завдання
Опрацювати § підручника, завдання в зошиті з друкованою основою
Дати відповіді на питання в кінці параграфів
-
-
чудова розробка!!
про публікацію авторської розробки
Додати розробку