Биология 9 класс энергетический обмен способы питания кратко

Урок по теме Энергетический обмен в клетке. 9 класс
план-конспект урока по биологии (9 класс) на тему

сформировать представление о метаболизме как совокупности реакций обмена в клетке; показать учащимся, что ассимиляция и диссимиляция — две стороны единого процесса — метаболизма, углубить и расширить знания о метаболизме, раскрыв сущность энергетического обмена; подвести учащихся к выводу о значении АТФ как универсального аккумулятора энергии в клетке; показать роль ферментов в реакциях обмена; познакомить учащихся с характерными особенностями трех этапов энергетического обмена.

Скачать:

Вложение	Размер
energeticheskiy_obmen.docx	54.2 КБ

Предварительный просмотр:

Тема: Энергетический обмен. Питание клетки.

Цель: сформировать представление о метаболизме как совокупности реакций обмена в клетке; показать учащимся, что ассимиляция и диссимиляция — две стороны единого процесса — метаболизма, углубить и расширить знания о метаболизме, раскрыв сущность энергетического обмена; подвести учащихся к выводу о значении АТФ как универсального аккумулятора энергии в клетке; показать роль ферментов в реакциях обмена; познакомить учащихся с характерными особенностями трех этапов энергетического обмена.

развить понятие о типах питания клетки; сформировать понятие «автотрофные и гетеротрофные организмы»; познакомить учащихся с группами автотрофных и гетеротрофных организмов в зависимости от особенностей питания; Продолжить формирование умения работать с учебником, рисунками, сравнивать и делать выводы. Воспитание биологического мышления, внимания.

Оборудование: схема метаболизма на доске.

I Организационный момент.

II Актуализация знаний.

Проверочная работа по главе 2.

III Формирование умений.

1. Формирование понятия «метаболизм». (Объяснение учителя с элементами беседы.)

Метаболизм – ряд стадий, на каждой из которых молекула под действием ферментов слегка видоизменяется до тех пор, пока не образуется необходимое организму соединение.

Обмен веществ – последовательное потребление, превращение, использование, накопление и потеря веществ и энергии в живых организмах в процессе их жизни.

1. Формирование понятия «ассимиляция». (Объяснение учителя с элементами беседы.)

Ассимиляция – совокупность химических процессов, направленных на образование и обновление структурных частей клетки.

1. Формирование понятия «диссимиляция». (Объяснение учителя с элементами беседы.)

Диссимиляция – совокупность реакций, в которых происходит распад органических веществ с высвобождением энергии.

Характеристика трех этапов энергетического обмена в клетке. (Объяснение учителя с элементами беседы и использованием таблицы «Схема энергетического обмена углеводов».)

Всем живым клеткам постоянно нужна энергия, необходимая для протекания в них различных биологических и химических реакций. Одни организмы используют энергию солнечного света, другие – энергию химических связей органических веществ, поступающих с пищей. Извлечение энергии из пищевых веществ осуществляется в клетках путем их расщепления и окисления кислородом, поступающим в процессе дыхания. Поэтому этот процесс называют биологическим окислением , или клеточным дыханием .

Биологическое окисление с участием кислорода называют аэробным , без кислорода – анаэробным . Процесс биологического окисления идет многоступенчато. При этом в клетке происходит накопление энергии в виде молекул АТФ и других органических соединений.

Источник

Биология 9 класс энергетический обмен способы питания кратко

Видео YouTube

СТАДИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) — это процессы расщепления ве­ ществ с высвобождением энергии. Высвобожденная энергия преобразуется в энергию АТФ. Наиболее важными процессами энергетического обмена являются дыхание и брожение.

Энер­ге­ти­че­ский обмен – это со­во­куп­ность хи­ми­че­ских ре­ак­ций по­сте­пен­но­го рас­па­да ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний, со­про­вож­да­ю­щих­ся вы­сво­бож­де­ни­ем энер­гии, часть ко­то­рой рас­хо­ду­ет­ся на син­тез АТФ. Син­те­зи­ро­ван­ная АТФ ста­но­вит­ся уни­вер­саль­ным ис­точ­ни­ком энер­гии для жиз­не­де­я­тель­но­сти ор­га­низ­мов. Она об­ра­зу­ет­ся в ре­зуль­та­те ре­ак­ции фос­фо­ри­ли­ро­ва­ния – при­со­еди­не­ния остат­ков фос­фор­ной кис­ло­ты к мо­ле­ку­ле АДФ. На эту ре­ак­цию рас­хо­ду­ет­ся энер­гия, ко­то­рая затем на­кап­ли­ва­ет­ся в мак­ро­эр­ги­че­ских свя­зях мо­ле­ку­лы АТФ, при рас­па­де мо­ле­ку­лы АТФ или при ее гид­ро­ли­зе до АДФ клет­ка по­лу­ча­ет около 40 кДж энер­гии.

АТФ – по­сто­ян­ный ис­точ­ник энер­гии для клет­ки, она мо­биль­но может до­став­лять хи­ми­че­скую энер­гию в любую часть клет­ки. Когда клет­ке необ­хо­ди­ма энер­гия – до­ста­точ­но гид­ро­ли­зо­вать мо­ле­ку­лу АТФ. Энер­гия вы­де­ля­ет­ся в ре­зуль­та­те ре­ак­ции дис­си­ми­ля­ции (рас­щеп­ле­ния ор­га­ни­че­ских ве­ществ), в за­ви­си­мо­сти от спе­ци­фи­ки ор­га­низ­ма и усло­вий его оби­та­ния энер­ге­ти­че­ский обмен про­хо­дит в два или три этапа. Боль­шин­ство живых ор­га­низ­мов от­но­сят­ся к аэро­бам, ис­поль­зу­ю­щим для об­ме­на ве­ществ кис­ло­род, ко­то­рый по­сту­па­ет из окру­жа­ю­щей среды. Для аэро­бов энер­ге­ти­че­ский обмен про­хо­дит в три этапа:

В ор­га­низ­мах, ко­то­рые оби­та­ют в бес­кис­ло­род­ной среде и не нуж­да­ют­ся в кис­ло­ро­де для энер­ге­ти­че­ско­го об­ме­на – анаэ­ро­бах и аэро­бах, при недо­стат­ке кис­ло­ро­да про­хо­дят энер­ге­ти­че­ский обмен в два этапа:

Ко­ли­че­ство энер­гии, ко­то­рое вы­де­ля­ет­ся при двух­этап­ном ва­ри­ан­те на­мно­го мень­ше, чем в трех­этап­ном.

ЭТАПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА

Под­го­то­ви­тель­ный этап – во время него круп­ные пи­ще­вые по­ли­мер­ные мо­ле­ку­лы рас­па­да­ют­ся на более мел­кие фраг­мен­ты. В же­лу­доч­но-ки­шеч­ном трак­те мно­го­кле­точ­ных ор­га­низ­мов он осу­ществ­ля­ет­ся пи­ще­ва­ри­тель­ны­ми фер­мен­та­ми, у од­но­кле­точ­ных – фер­мен­та­ми ли­зо­сом. По­ли­са­ха­ри­ды рас­па­да­ют­ся на ди- и мо­но­са­ха­ри­ды, белки – до ами­но­кис­лот, жиры – до гли­це­ри­на и жир­ных кис­лот. В ходе этих пре­вра­ще­ний энер­гии вы­де­ля­ет­ся мало, она рас­се­и­ва­ет­ся в виде тепла, и АТФ не об­ра­зу­ет­ся. Об­ра­зу­ю­щи­е­ся в ходе под­го­то­ви­тель­но­го этапа со­еди­не­ния-мо­но­ме­ры могут участ­во­вать в ре­ак­ци­ях пла­сти­че­ско­го об­ме­на (в даль­ней­шем из них син­те­зи­ру­ют­ся ве­ще­ства, необ­хо­ди­мые для клет­ки) или под­вер­гать­ся даль­ней­ше­му рас­щеп­ле­нию с целью по­лу­че­ния энер­гии.

Боль­шин­ство кле­ток в первую оче­редь ис­поль­зу­ют уг­ле­во­ды, жиры оста­ют­ся в пер­вом ре­зер­ве и ис­поль­зу­ют­ся по окон­ча­ния за­па­са уг­ле­во­дов. Хотя есть и ис­клю­че­ния: в клет­ках ске­лет­ных мышц при на­ли­чии жир­ных кис­лот и глю­ко­зы пред­по­чте­ние от­да­ет­ся жир­ным кис­ло­там. Белки рас­хо­ду­ют­ся в по­след­нюю оче­редь, когда запас уг­ле­во­дов и жиров будет ис­чер­пан – при дли­тель­ном го­ло­да­нии.

Бес­кис­ло­род­ный этап (гли­ко­лиз) – про­ис­хо­дит в ци­то­плаз­ме кле­ток. Глав­ным ис­точ­ни­ком энер­гии в клет­ке яв­ля­ет­ся глю­ко­за. Ее бес­кис­ло­род­ное рас­щеп­ле­ние на­зы­ва­ют анаэ­роб­ным гли­ко­ли­зом. Он со­сто­ит из ряда по­сле­до­ва­тель­ных ре­ак­ций по пре­вра­ще­нию глю­ко­зы в лак­тат. Его при­сут­ствие в мыш­цах хо­ро­шо из­вест­но устав­шим спортс­ме­нам. Этот этап за­клю­ча­ет­ся в фер­мен­та­тив­ном рас­щеп­ле­нии ор­га­ни­че­ских ве­ществ, по­лу­чен­ных в ходе пер­во­го этапа. Так как глю­ко­за яв­ля­ет­ся наи­бо­лее до­ступ­ным суб­стра­том для клет­ки как про­дукт рас­щеп­ле­ния по­ли­са­ха­ри­дов, то вто­рой этап можно рас­смот­реть на при­ме­ре ее бес­кис­ло­род­но­го рас­щеп­ле­ния – гли­ко­ли­за (Рис. 1).

Рис. 1. Бес­кис­ло­род­ный этап

Гли­ко­лиз – мно­го­сту­пен­ча­тый про­цесс бес­кис­ло­род­но­го рас­щеп­ле­ния мо­ле­ку­лы глю­ко­зы, со­дер­жа­щей шесть ато­мов уг­ле­ро­да, до двух мо­ле­кул пи­ро­ви­но­град­ной кис­ло­ты (пи­ру­ват). Ре­ак­ция гли­ко­ли­за ка­та­ли­зи­ру­ет­ся мно­ги­ми фер­мен­та­ми и про­те­ка­ет в ци­то­плаз­ме клет­ки. В ходе гли­ко­ли­за при рас­щеп­ле­нии од­но­го моля глю­ко­зы вы­де­ля­ет­ся около 200 кДж энер­гии, 60 % ее рас­се­и­ва­ет­ся в виде тепла, 40 % – для син­те­зи­ро­ва­ния двух мо­ле­кул АТФ из двух мо­ле­кул АДФ. При на­ли­чии кис­ло­ро­да в среде пи­ро­ви­но­град­ная кис­ло­та из ци­то­плаз­мы пе­ре­хо­дит в ми­то­хон­дрии и участ­ву­ет в тре­тьем этапе энер­ге­ти­че­ско­го об­ме­на. Если кис­ло­ро­да в клет­ке нет, то пи­ро­ви­но­град­ная кис­ло­та пре­об­ра­зу­ет­ся в жи­вот­ных клет­ках или пре­вра­ща­ет­ся в мо­лоч­ную кис­ло­ту.

В мик­ро­ор­га­низ­мах, ко­то­рые су­ще­ству­ют без до­сту­па кис­ло­ро­да – по­лу­ча­ют энер­гию в про­цес­се бро­же­ния, на­чаль­ный этап ана­ло­ги­чен гли­ко­ли­зу: рас­пад глю­ко­зы до двух мо­ле­кул пи­ро­ви­но­град­ной кис­ло­ты, и далее она за­ви­сит от фер­мен­тов, ко­то­рые на­хо­дят­ся в клет­ке – пи­ро­ви­но­град­ная кис­ло­та может пре­об­ра­зо­вы­вать­ся в спирт, ук­сус­ную кис­ло­ту, про­пи­о­но­вую и мо­лоч­ную кис­ло­ту. В от­ли­чие от того, что про­ис­хо­дит в жи­вот­ных тка­нях, у мик­ро­ор­га­низ­мов этот про­цесс носит на­зва­ние мо­лоч­но­кис­ло­го бро­же­ния. Все про­дук­ты бро­же­ния ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в прак­ти­че­ской де­я­тель­но­сти че­ло­ве­ка: это вино, квас, пиво, спирт, кис­ло­мо­лоч­ные про­дук­ты. При бро­же­нии, так же как и при гли­ко­ли­зе, вы­де­ля­ет­ся всего две мо­ле­ку­лы АТФ.

Кис­ло­род­ный этап стал воз­мо­жен после на­коп­ле­ния в ат­мо­сфе­ре до­ста­точ­но­го ко­ли­че­ства мо­ле­ку­ляр­но­го кис­ло­ро­да, он про­ис­хо­дит в ми­то­хон­дри­ях кле­ток. Он очень сло­жен по срав­не­нию с гли­ко­ли­зом, это про­цесс мно­го­ста­дий­ный и идет при уча­стии боль­шо­го ко­ли­че­ства фер­мен­тов. В ре­зуль­та­те тре­тье­го этапа энер­ге­ти­че­ско­го об­ме­на из двух мо­ле­кул пи­ро­ви­но­град­ной кис­ло­ты фор­ми­ру­ет­ся уг­ле­кис­лый газ, вода и 36 мо­ле­кул АТФ (Рис. 2).

Рис. 2. Ми­то­хон­дрия

Две мо­ле­ку­лы АТФ за­па­са­ют­ся в ходе бес­кис­ло­род­но­го рас­щеп­ле­ния мо­ле­ку­ла­ми глю­ко­зы, по­это­му сум­мар­ный энер­ге­ти­че­ский обмен в клет­ке в слу­чае рас­па­да глю­ко­зы можно пред­ста­вить как:

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

В ре­зуль­та­те окис­ле­ния одной мо­ле­ку­лы глю­ко­зы ше­стью мо­ле­ку­ла­ми кис­ло­ро­да об­ра­зу­ет­ся шесть мо­ле­кул уг­ле­кис­ло­го газа и вы­де­ля­ет­ся трид­цать во­семь мо­ле­кул АТФ.

Мы видим, что в трех­этап­ном ва­ри­ан­те энер­ге­ти­че­ско­го об­ме­на вы­де­ля­ет­ся го­раз­до боль­ше энер­гии, чем в двух­этап­ном ва­ри­ан­те – 38 мо­ле­кул АТФ про­тив 2.

В отсутствие кислорода или при его недостатке про­ исходит брожение. Брожение является эволюционно бо­ лее ранним способом получения энергии, чем дыхание, однако оно энергетически менее выгодно, поскольку ко­ нечными продуктами брожения являются органические вещества, богатые энергией. Существует несколько видов брожения, названия которых определяются конечными продуктами: молочнокислое, спиртовое, уксуснокислое и др. Так, в скелетных мышцах в отсутствие кислорода протекает молочнокислое брожение, в ходе которого пировиноградная кислота восстанавли­ вается до молочной кислоты. При этом восстановленные ранее коферменты НАДН расходу­ ются на восстановление пирувата:

Для многих микроорганизмов брожение является единственным способом ассимиля­ ции энергии. Большинство таких организмов живет в анаэробных условиях и погибает в присутствии кислорода, но есть и такие, которые нормально существуют и в присутствии кислорода, и без него. Например, дрожжевые грибы при спиртовом брожении окисляют пировиноградную кислоту до этилового спирта и оксида углерода (IV):

Источник

Энергетический обмен. Питание клетки (9 класс)

Тема: Энергетический обмен. Питание клетки. (9 класс)

Цель: сформировать представление о метаболизме как совокупности реакций обмена в клетке; показать учащимся, что ассимиляция и диссимиляция — две стороны единого процесса — метаболизма, углубить и расширить знания о метаболизме, раскрыв сущность энергетического обмена; подвести учащихся к выводу о значении АТФ как универсального аккумулятора энергии в клетке; показать роль ферментов в реакциях обмена; познакомить учащихся с характерными особенностями трех этапов энергетического обмена.

развить понятие о типах питания клетки; сформировать понятие «автотрофные и гетеротрофные организмы»; познакомить учащихся с группами автотрофных и гетеротрофных организмов в зависимости от особенностей питания; Продолжить формирование умения работать с учебником, рисунками, сравнивать и делать выводы. Воспитание биологического мышления, внимания.

Оборудование: схема метаболизма на доске.

Проверочная работа по главе 2.

Формирование понятия «метаболизм». (Объяснение учителя с элементами беседы.)

Метаболизм – ряд стадий, на каждой из которых молекула под действием ферментов слегка видоизменяется до тех пор, пока не образуется необходимое организму соединение.

Обмен веществ – последовательное потребление, превращение, использование, накопление и потеря веществ и энергии в живых организмах в процессе их жизни.

Формирование понятия «ассимиляция». (Объяснение учителя с элементами беседы.)

Ассимиляция – совокупность химических процессов, направленных на образование и обновление структурных частей клетки.

Формирование понятия «диссимиляция». (Объяснение учителя с элементами беседы.)

Диссимиляция – совокупность реакций, в которых происходит распад органических веществ с высвобождением энергии.

Характеристика трех этапов энергетического обмена в клетке. (Объяснение учителя с элементами беседы и использованием таблицы «Схема энергетического обмена углеводов».)

Всем живым клеткам постоянно нужна энергия, необходимая для протекания в них различных биологических и химических реакций. Одни организмы используют энергию солнечного света, другие – энергию химических связей органических веществ, поступающих с пищей. Извлечение энергии из пищевых веществ осуществляется в клетках путем их расщепления и окисления кислородом, поступающим в процессе дыхания. Поэтому этот процесс называют биологическим окислением , или клеточным дыханием .

Биологическое окисление с участием кислорода называют аэробным , без кислорода – анаэробным . Процесс биологического окисления идет многоступенчато. При этом в клетке происходит накопление энергии в виде молекул АТФ и других органических соединений.

Этапы энергетического обмена

I . Подготовительный (в органах пищеварения)

Крупные молекулы органических

веществ при участии ферментов распадаются на более мелкие молекулы:

жиры – глицерина и жирных кислот

Энергия рассеивается в виде

II . Бескислородный (неполный) гликолиз; у микроорганизмов – брожение (протекает в клетках)

Дальнейшее расщепление молекул (при участие ферментов) до более простых соединений. Так, глюкоза расщепляется до пировиноградной кислоты (С 3 Н 4 О 3 ), которая затем восстанавливается в молочную кислоту (С 3 Н 6 О 3 ). Расщепление идет с участием АДФ и Н ₃ РО ₄

С 6 Н 12 О 6 +2Н 3 РО 4 + 2АДФ – 2С 3 Н 6 О 3 + 2АДФ + 2Н 2 О

У дрожжевых грибов – спиртовое брожение:

С 6 Н 12 О 6 +2Н 3 РО 4 + 2АДФ – 2С 2 Н 5 ОН +2СО 2 +2АТФ + 2Н 2 О

Распад одной молекулы глюкозы дает энергию, обеспечивающую синтез двух молекул АТФ, эта часть энергии запасается

III . Кислородный (протекает в матриксе митохондрий на внутренних мембранах митохондрий)

При доступе кислорода к клеткам образовавшиеся на предыдущем этапе вещества окисляются до СО 2 и Н 2 О:

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

Образовавшиеся молекулы АТФ

Распад двух молекул молочной кислоты. Выделяется энергия, достаточная для образования 36 молекул АТФ

Фронтальная беседа по вопросам:

Что такое ассимиляция? Приведите примеры реакций синтеза в клетке.

Что такое диссимиляция? Приведите примеры реакций распада в клетке.

Докажите, что ассимиляция и диссимиляция — две стороны единого процесса обмена веществ и энергии — метаболизма.

Задание: установите соответствие между процессами протекающими в клетках организмов, и их принадлежностью к ассимиляции и диссимиляции:

1. испарение воды

3. расщепление жиров

4. биосинтез белков

6. расщепление белков

7. расщепление полисахаридов

8. биосинтез жиров

9. синтез нуклеиновых кислот

Ответы: 1-Б, 2-Б, 3-Б, 4-А, 5-А,6-Б, 7-Б, 8-А, 9-А, 10-А.

Заполнение таблицы «Этапы энергетического обмена».

1. Почему ассимиляция не может существовать без диссимиляции?

2. Какое вещество, играя важную метаболическую роль, выполняет функцию центрального компонента клеточной активности?

3. Какое строение имеет молекула АТФ?

Задание: найдите во второй колонке верное окончание предложения.

Ответы: 1-Г, 2-А, 3-Е, 4-Б, 5-В, 6-Д.

Этапы энергетического обмена. (Ответ учащегося у доски.)

Фронтальная беседа по вопросам:

Каковы конечные, продукты и энергетическая ценность I этапа энергетического обмена?

Сравните энергетическую ценность II и III этапов диссимиляции, сделайте вывод.

Какова роль ферментативной системы энергетического обмена в поддержании необходимого количества АТФ в клетке?

Какое значение имеет ступенчатый характер реакций биологического окисления?

Аминокислоты — последний энергетический резерв, они подвергаются окислению в самую последнюю очередь. Объясните, с чем это связано.

1. Автотрофные и гетеротрофные организмы.

Автотрофные и гетеротрофные организмы

Группа организмов в зависимости от типа питания

Способ получения органических веществ

Самостоятельно синтезируют органические вещества из неорганических

Для синтеза органических веществ используют энергию света

Для синтеза органических веществ используют химическую энергию

Все зеленые растения, цианобактерии

Многие виды бактерий (нитрифицирующие бактерии, серобактерии)

Используют готовые органические вещества

Многие бактерии, грибы, животные

2. Группы гетеротрофных организмов (сапрофиты, паразиты, голозои).

Фаготрофы ( голозои ) — гетеротрофные организмы, заглатывающие твердые куски пищи.

Сапрофиты — организмы, питающиеся органическими веществами отмерших организмов или выделениями живых.

Паразиты (от греч. parásitos — нахлебник, тунеядец), организмы, питающиеся за счёт других организмов (называемых хозяевами) и большей частью вредящие им.

Значение фотосинтеза. (Рассказ учителя с элементами беседы.)

Фотосинтез — это процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий).

Характеристика световой и темновой фаз фотосинтеза. (Объяснение учителя с использованием таблиц и рисунка 32 учебника.)

Тилакоиды – плоские мешочки ограниченные мембранами.

Граны – десятки тилакоидов плотно уложенные в стопки.

Строма – внутреннее пространств между гранами.

Характеристика хемосинтеза. (Объяснение учителя с последующим заполнением таблицы.)

Хемосинтез – процесс образования органических веществ из неорганических за счет энергии химических реакций окисления.

Сравнение фотосинтеза и хемосинтеза

Клетках, содержащих хлорофилл

Клетках многих видов бактерий

1. Заполнение таблицы.

Группы гетеротрофных организмов

Питаются мертвыми органическими остатками

Бактерии и грибы — сапрофиты

Питаются органическими веществами организма-хозяина

Болезнетворные бактерии, грибы-паразиты, гельминты

Питание включает три этапа: поедание, переваривание и всасывание переваренных веществ

В основном многоклеточные животные, имеющие пищеварительную систему

Заполнение таблицы. (Самостоятельная работа учащихся с текстом учебника и последующим обсуждением.)

Процессы происходящие в этой фазе

Световая фаза(осуществляется в тилакоидах гран)

Захваченные кванты света используются для образования богатых энергией молекул АТФ и фотолиза воды

Образование АТФ, О ₂ , ионы Н +

Темновая фаза (осуществляется в строеме хлоропластов)

Используется энергия, запасенная во время световой фазы

Молекулы глюкозы из СО ₂ и ионов Н +

Изучить §.4.с.27-30 читать, вопросы проект. работа

Источник