Презентация по биологии на тему Обмен веществ и энергии в клетке. Энергетический обмен

Гапоу нсо «Барабинский медицинский колледж» Обмен веществ и энергии в клеткеЭнергетический обменАвтор: Дъячук Л.В. Совокупность реакций расщепления высокомолекулярных соединений называется энергетическим обменом, или диссимиляцией. Все клетки и организмы можно разделить на два основных класса в зависимости от того, каким источником энергии они пользуются. У первых, называемых аутотрофными (зеленые растения), СО2 и Н2О превращаются в процессе фотосинтеза в элементарные органические молекулы глюкозы, из которых и строятся затем более сложные молекулы. Клетки второго класса, называемые гетеротрофными (животные клетки), получают энергию из различных питательных веществ (углеводов, жиров и белков), синтезируемых аутотрофными организмами. Этапы энергетического обмена Подготовительный этап энергетического обменаНа этом этапе высокомолекулярные органические вещества в цитоплазме под действием соответствующих ферментов расщепляются на мелкие молекулы: белки — на аминокислоты, полисахариды (крахмал, гликоген) — на моносахариды (глюкозу), жиры — на глицерин и жирные кислоты, нуклеиновые кислоты — на нуклеотиды Подготовительный этап осуществляется в лизосомах и пищеварительном тракте.На этом этапе выделяется небольшое количество энергии, которая рассеивается в виде тепла. Второй этап — бескислородный, или неполныйГликолиз — многоступенчатый процесс расщепления глюкозы в анаэробных (бескислородных) условиях до пировиноградной кислоты (ПВК), а затем до молочной, уксусной, масляной кислот или этилового спирта, происходящий в цитоплазме клетки. Глюкоза под воздействием ферментов расщепляется до двух молекул С3Н6О3 с выделением энергии. 60% этой энергии рассеивается в виде тепла, 40% в виде АТФ.1 молекула глюкозы → 2 молекулы АТФ Третий этап – аэробный (кислородный, тканевое дыхание) Протекает в митохондриях и требует присутствие кислорода. В кислородном этапе можно выделить реакции цикла Кребса и реакции окислительного фосфорилирования. Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот) Происходит в матриксе митохондрий Цикл Кребса начинается реакцией пировиноградной кислоты с уксуснокислой. При этом образуется лимонная кислота, которая после ряда последовательных преобразований снова становится уксуснокислой и цикл повторяется. В ходе реакций цикла Кребса из одной молекулы ПВК образуется 4 пары атомов водорода, две молекулы СО2, одна молекула АТФ. Углекислый газ выводится из клетки, а атомы водорода присоединяются к молекулам переносчиков – НАД и ФАД в результате чего образуются НАД·Н2 и ФАД·Н2. Передача энергии от НАД· Н2 и ФАД·Н2, которые образовались в цикле Кребса и на предыдущем анаэробном этапе, к АТФ происходит на внутренней мембране митохондрий в дыхательной цепи. Дыхательная цепь или цепь переноса электронов (электронно-транспортная цепь) содержится во внутренней мембране митохондрий. Пары водорода отщепляются от НАД·Н2 и ФАД·Н2 в виде протонов и электронов (2Н++2е), поступают в электронно-транспортную цепь. Электроны и протоны захватываются молекулами переносчиков дыхательной цепи и переправляются: электроны на внутреннюю сторону мембраны, а протоны на внешнюю Электроны соединяются с кислородом. Атомы кислорода при этом становятся отрицательно заряженными:О2 + е- = О2-На внешней стороне мембраны накапливаются протоны (Н+), а изнутри анионы (О2-). В результате этого возрастает разность потенциалов. В некоторых местах мембраны встроены молекулы фермента для синтеза АТФ (АТФ-синтетаза), который имеет ионный (протонный) канал. Когда разница потенциалов на мембране достигает 200мВ, протоны (Н+) силой электрического поля проталкиваются через канал и проходят на внутреннюю сторону мембраны где взаимодействуют с О2-, образуя Н2О½ О2 + 2Н+ = Н2О Суммарное уравнение кислородного этапа:2С3Н4О3 + 36Н3РО4 + 6О2 + 36 АДФ = 6СО2 + 42 Н2О + 36АТФ + 2600кДж Суммарное уравнение энергетического обмена, включающее бескислородный и кислородный этапы:С6Н12О6 + 38АДФ + 38Н3РО4 + 6О2 = 38АТФ +6СО2 + 44Н2О Задание для самостоятельной работы по новой темеЗаполните таблицу:Этапы энергетического обмена{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}ЭтапОсновные процессыРезультаты этапа    Этапы энергетического обмена{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}ЭтапОсновные процессыРезультаты этапаПодготовительный этапСложные органические вещества распадаются до более простых. Углеводы → глюкоза;Жиры → жирные кислоты+ глицерин;Белки → аминокислоты.Образование небольшого количества энергии, которая рассеивается в виде тепла. {5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}Бескислородный этап (гликолиз)Мономеры расщепляются без участия кислорода, реакции идут в несколько стадий с участием ферментов с выделением энергии АТФ. Гликолиз происходит в цитоплазмеГлюкоза превращается в пировиноградную кислоту, выделяется энергия, 60% которой рассеивается в виде тепла, а 40% идет на синтез АТФ (2 молекулы из одной молекулы глюкозы), образуется вода и атомы водорода, запасающиеся клеткой в форме НАД*Н {5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}Аэробное дыхание, кислородное расщеплениеПВК соединяется с коферментом А и превращается в ацетилкофермент А, который соединяется с щавелево-уксусной кислотой и превращается в лимонную кислоту, через ряд последовательных реакций снова образуется щавелево-уксусная кислота для нового цикла, выделяется углекислый газ и образуется водородН-е→Н+О2+е→О2-Н2+ О2→Н2ООбразуется вода, 36 молекул АТФ. В результате расщепления одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ: на втором этапе неполного окисления – 2 молекулы АТФ и на третьем этапе полного окисления – 36 молекул АТФ. Процесс дыхания более выгоден, чем процесс гликолиза. Задание для предварительного контроля знанийВставьте пропущенные слова:1) Реакции пластического обмена идут с ………. энергии.2) Реакции энергетического обмена идут с ……………… энергии.3) Подготовительный этап энергетического обмена осуществляется ……………. . 4) Гликолиз протекает в ………………… .5) Во время подготовительного этапа белки под действием пищеварительных ферментов превращаются в ……………….6) Бескислородное ферментативное расщепление глюкозы называют …… .7) Третий этап энергетического обмена осуществляется ………… Эталоны ответов:1) Реакции пластического обмена идут с затратой энергии.2) Реакции энергетического обмена идут с выделением энергии.3) Подготовительный этап энергетического обмена осуществляется пищеварительном тракте.4) Гликолиз протекает в цитоплазме клетки. 5) Во время подготовительного этапа белки под действием пищеварительных ферментов превращаются в аминокислоты.6) Бескислородное ферментативное расщепление глюкозы называют гликолизом. 7) Третий этап энергетического обмена осуществляется на внутренней мембране митохондрий. Использованные источники1.Биология [Текст]: учеб. для студ. учреждений сред. проф. образования / Н.В. Чебышев, Г.Г.Гринёва, Г.С. Гузикова; под ред. Н.В.Чебышева. – 6-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2011. – 416 с. 2. Общая биология [Текст]: учеб. для студентов средних спец. Учебных заведений / Мамонтов С.Г., Захаров В.Б; под ред. В.Н. Бараненковой. – М.: Высшая школа, 2000. – 317 с.: ил.3. Общая биология [Текст]: учеб. для 10-11 кл. общеобразоват. учреждений / Беляев Д.К., Бородин Г.М., Воронцов Н.Н. [и др.]; под ред. Д.К. Беляева, Г.М. Дымшица. – М.: Просвещение, 2006. – 304 с.4. Яндекс картинки https://yandex.ru/images/search?textD0%B8%D0%B7%D0%BD%D0%B8&stype=image&lr=65&noreask=1&parent-reqid=1475903999184409-13365433093687541860103608-sfront6-016&source=wiz