Урок биологии с использованием компьютерной презентации по теме "Гликолиз" (11-й класс)

Наглядные пособия: слайды компьютерной презентации; таблицы по темам «Фотосинтез», «Метаболизм», «Строение биополимеров».

1. Актуализация знаний: Проверка домашнего задания

Сообщения учащихся с использованием наглядных материалов компьютерной презентации:

Типы питания организмов

Фотосинтез (световая и темновая фазы), его значение

Учащиеся задают вопросы по темам, вносят замечания, рецензируют ответы,

2. Изучение нового материала

Гликолиз – раздел большой темы «Энергетический и пластический обмен, поэтому объяснение нового материала целесообразно проводить в форме урока лекции-диалога.

Учитель – Какое главное свойство клетки?

Любой организм – это открытая система. Постоянная связь с окружающей средой – непременное условие существования клетки. Из внешней среды клетка получает различные вещества, которые могут использоваться для синтеза органических соединений, характерных для данной клетки и необходимых для построения ее структур. Для синтеза органических молекул (ассимиляции) необходимо определенное количество энергии. Автотрофные организмы трансформируют энергию солнечного света в энергию химических связей органических соединений. Гетеротрофные организмы не способны использовать солнечную энергию. Но они обладают способностью получать энергию в результате процесса диссимиляции (распада) крупных органических молекул. (Слайды 1,2).

Учитель – Какой биополимер обладает наибольшей энергетической ценностью?

- Какой биополимер дает энергию организму в первую очередь? Почему?

Сегодня мы рассматриваем энергетический обмен на примере углеводов.

Тема урока «Гликолиз» (окисление глюкозы)

″Гликолиз″ (от греч. glycos (гликос) - сладкий и lysis (лизис) – распад) (слайд 3).

Процесс гликолиза состоит из 3-х этапов:

2. Анаэробный (бескислородный гликолиз)

3. Аэробный (кислородный гликолиз)

1 этап. Подготовительный или пищеварение

Под действием ферментов пищеварительного тракта (ЖКТ) биополимеры расщепляются до ди- и мономеров.

Учитель - До каких мономеров расщепляются белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты?

- Какие условия процессов расщепления белков, жиров, углеводов?

Подготовительный этап не сопровождается выделением энергии, напротив, требует энергозатрат организма. В процессе этого этапа образуется небольшое количество энергии, которая рассеивается в виде тепла. Процесс происходит в цитоплазме клеток, вне митохондрий.

Следующие за подготовительным этапом процессы сопровождаются выделением энергии. В зависимости от участия в этих процессах кислорода подразделяют два этапа гликолиза: анаэробный и аэробный.

2 этап. Анаэробный гликолиз (от греч. “ан”- без и “аэр” – воздух) или брожение

Образовавшиеся на подготовительном этапе соединения, подвергаются дальнейшему преобразованию (превращению) без участия кислорода (слайд 5).

Внимание учеников обращается на условие этого процесса – отсутствие О2.

В результате сложных ферментативных многоступенчатых реакций 1 молекула глюкозы С6 Н12 О6 расщепляется до 2-х молекул пировиноградной кислоты (пируват, ПВК) - С3Н4О3

Процесс анаэробного гликолиза протекает в цитоплазме вне митохондрий.

Образовавшаяся в результате гликолиза пировиноградная кислота подвергается дальнейшему преобразованию. Такие процессы называются брожением и в зависимости от конечных продуктов различают несколько видов брожения:

Процессы брожения характерны для некоторых видов бактерий и могут быть источником энергии (АТФ) в клетках организмов, которые не используют молекулярный кислород или живут в его отсутствии.

У многоклеточных организмов образование молочной кислоты может происходить в различных тканях в условиях кислородного голодания. Так, работающие скелетные мышцы испытывают дефицит кислорода. Образующиеся при этом молочная кислота связывает ионы кальция Са 2+ , что является одной из причин утомления мышц, а также болевых ощущений в мышцах после тяжелой работы.

3 этап. Аэробный гликолиз или дыхание (полное окисление) (слайд 6)

Учащимся предлагается сравнить реакции анаэробного и аэробного гликолиза.

Учитель – Какое главное условие протекания аэробного гликолиза?

- Что в данной реакции указывает на полное окисление глюкозы?

- Сколько молекул АТФ образуется в результате гликолиза?

- Какой органоид клетки выполняет энергетическую функцию?

- Какое строение митохондрий? (Слайд 7)

Внимание учащихся обращается на главное условие нормального течения кислородного процесса - целостность мембран митохондрий.

Аэробный гликолиз протекает на мембранах крист митохондрий с обязательным участием комплекса ферментов. Образовавшаяся в процессе гликолиза пировиноградная кислота поступает в митохондрии. Здесь она превращается в богатое энергией вещество ацетилкофермент А (Ацетил-КоА). На мембранах крист имеется запас молекул органических кислот, в состав которых входит три карбоксильные группы. Ацетил-КоА взаимодействует с молекулой щавелевоуксусной кислоты, образуя лимонную кислоту, которая подвергается дальнейшим превращениям, заканчивающимся образованием щавелевоуксусной кислоты. Эта кислота вновь взаимодействует с Ацетил-КоА и цикл превращений повторяется. Этот сложный процесс получил название цикл Кребса или цикл трикарбоновых кислот. (Слайд 8,9).

В цикле Кребса образуются молекулы СО2, которые выводятся из клетки, и атомы Н 0 . Специальные молекулы-переносчики НАД доставляют атомы Н 0 во внутреннюю мембрану митохондрий. Здесь атомы Н 0 теряют электрон и превращаются в протоны Н + .

Свободные электроны перемещаются по цепи переноса электронов на внутреннюю поверхность внутренней мембраны и присоединяются к атому кислорода О 0 , образуя анионы О -2 .

Протоны Н + переносятся специальными ферментами на наружную поверхность внутренней мембраны, создавая здесь положительный заряд.

Таким образом, между внутренней и наружной поверхностями внутренней мембраны митохондрий возникает разность потенциалов. При определенном ее значении (200мв) протоны Н + устремляются через проточные каналы в матрикс митохондрий. (Слайд 10). При прохождении протонов через активный центр фермента, их энергия затрачивается на синтез АТФ (фосфорилирование): АДФ + Ф → АТФ. В матриксе митохондрий протоны Н + соединяются с анионами О -2 , образуя воду (Н2О).

Таким образом, в процессе дыхания в митохондриях образуются бедные энергией вещества: СО2 и Н2О, и освобождается большое количество энергии.

Пировиноградная кислота + О2 → СО2 + Н2О + энергия

При полном расщеплении 2 молекул ПВК, (синтезированных из одной молекулы глюкозы в процессе гликолиза), образуется 36 молекул АТФ. Для большинства животных процессы дыхания являются основным путем получения энергии, необходимой для их жизнедеятельности.

Организм человека функционирует в аэробных условиях: 90% энергии он получает при участии кислорода.

ВЫВОД: Объединяя анаэробные и аэробные процессы образования АТФ при расщеплении глюкозы, можно записать следующее суммарное уравнение:

3. Обобщение нового материала

1 молекула глюкозы, окисляясь до углекислого газа и воды, обеспечивает синтез АТФ.

Учитель – Сколько всего молекул АТФ образуется в результате расщепления 1 молекулы глюкозы?

- Сколько из этих 38 молекул АТФ образуется в аэробном гликолизе?

Следовательно, 1 молекула глюкозы обеспечивает синтез 38 молекул АТФ, из которых 36 молекул образуется в результате аэробного гликолиза.

Учитель – Какой процесс гликолиза энергетически выгоден?

Поэтому в клетках высших растений и большинства животных аэробный процесс (дыхание) – это основной источник получения энергии, необходимой для жизнедеятельности. Но в митохондрии поступает не только глюкоза, но и жирные кислоты, аминокислоты, участвующие в катаболизме. Поэтому митохондрии – энергетические органоиды клетки.

4.Вопросы для закрепления изученного материала (слайд 11).

- Что такое гликолиз?

- Назовите основные этапы гликолиза?

- Что является результатом анаэробный и аэробный процесса?

- Что происходит с энергией, выделяющейся на подготовительном этапе?

- Особенности протекания анаэробного и аэробного гликолиза?

- Какой из этапов гликолиза наиболее энергетически выгоден? Почему?

- Какое главное условие протекания аэробного гликолиза?

5. Комментарии к слайду 12 – «Трансформация энергии в живой клетке»

6. Домашнее задание

- Повторить фотосинтез, этапы метаболизма;

- вопросы № 1,2,3.4 на стр. 131.

7. Подведение итогов

Вспомнить о целях урока, проанализировать насколько они достигнуты.

Выставление оценок (комментарий учителя). На последующих уроках будут изучаться особенности энергетического обмена у спортсменов, нейрогуморальная регуляция углеводного обмена.

Урок закончен. Спасибо.

1. Общая биология. 10 класс. Под ред. ак. В.Б.Захарова. М., Дрофа, 2008.

2. Биология.10 класс. Поурочные планы по учебнику под ред.В.Б.Захарова Автор-составитель Т.И.Чайка. Волгоград, Учитель, 2007.

3. Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия. М., Дрофа, 2004.

4. Колесников С.И. Общая биология. Ростов-на-Дону, «Феникс», 2005.

5. Филиппович Ю.Б, Коничев А.С.,Севастьянова Г.А.,Кутузова Н.М. Биохимические основы жизнедеятельности человека. М., Владос, 2005.

6. Петросова Р.А.. Обмен веществ и энергии в клетках организма. М. Дрофа. 2004.

7. Мухамеджанов И.Р. Тесты, зачеты, блицопросы. М. Вако.2007.

8. Подмятникова Л.С. Энергетический обмен в клетке. М., ПУ «1 сентября», 2007-8.