Гіпермаркет Знань>>Біологія>>Біологія 10 клас. Повні уроки>>Біологія: Кисневий етап енергетичного обміну. Хемосинтез. Повні уроки 

Тема уроку

• Кисневий етап енергетичного обміну. Хемосинтез.

Мета уроку

• познайомитися з кисневим етапом енергетичного обміну і розглянути процес хемосинтезу.

Задачі уроку

• вивчити кисневий етап і хемосинтез.

Хід уроку

Кисневий етап енергетичного обміну

Третій етап енергетичного обміну - стадія кисневого або повного розщеплювання, або дихання. Продукти, що виникли в попередній стадії, окислюються до кінця, тобто до СО2 і Н2О.

Основна умова здійснення цього процесу - наявність в довкіллі кисню і поглинання його клітиною. Діти, подивіться на малюнок 1. Що саме там зображено?

Мал. 1 Кисень в природі

Стадія кисневого розщеплювання, як і попередня стадія безкисневого розщеплювання, є рядом послідовних ферментативних реакцій. Кожна реакція каталізується особливим ферментом.

Увесь ферментативний ряд кисневого розщеплювання зосереджений в мітохондріях, де ферменти розташовані на мембранах правильними рядами. Суть кожної з реакцій полягає в окисленні органічної молекули, яка з кожним ступенем поступово руйнується і перетворюється на кінцеві продукти окислення, - СО2 і Н2О.

Учні, подивіться на малюнок 2. Що на ньому зображено?

Мал.2 Вода як кінцевий продукт окислення

Усі проміжні реакції кисневого розщеплювання, як і проміжні реакції безкисневого процесу, йдуть із звільненням енергії. Кількість енергії, що звільняється на кожному ступені при кисневому процесі, багато більше, ніж на кожному ступені бескисневого процесу. В сумі кисневе розщеплювання дає величезну величину - 2600 кдж (650 ккал). Якби уся ця енергія звільнилася в результаті однієї реакції, клітина піддалася б тепловому ушкодженню. При розосередженні процесу на ряд проміжних ланок такої небезпеки немає.

Детальне дослідження реакцій кисневого розщеплювання показало, що в цих реакціях, як і в реакціях безкисневого процесу, бере участь Н3РО4 і АДФ і що кисневий процес, як і безкисневий, зв'язаний з синтезом АТФ. В ході кисневого розщеплювання двох трьохвуглецевих молекул відбувається утворення 36 молекул АТФ - 36 багатих енергією фосфатних зв'язків.

Тепер має бути ясне значення для клітини третьої, кисневій стадії енергетичного обміну. В ході розщеплювання глюкози в клітині на стадії кисневого процесу звільняється і перетвориться в інші форми енергії понад 90% енергія глюкози.

Друзі, давайте на малюнку 3 уважно роздивимося схему гліколіза при розщепленні однієї молекули глюкози.

Мал. 3 Схема процеса гліколіза та його зв`язок з процесами дихання та бродіння звказівкою кількості молекул АТФ, що виникають при розщепленні однієї молекули глюкози.

При зіставленні кількості енергії, що звільняється в ході безкисневого і кисневого розщеплювання глюкози, а також числа молекул АТФ, що синтезуються в обидві стадії, видно, що кисневий процес незрівнянно ефективніший, ніж безкисневий. Цілком зрозуміло тому, що в нормальних умовах для мобілізації енергії в клітині завжди використовується як безкисневий, так і кисневий шлях розщеплювання.

Якщо здійснення кисневого процесу ускладнене або зовсім неможливе, наприклад при браку кисню, тоді для підтримки життя залишається тільки безкисневий процес. Але при цьому для отримання АТФ в кількості, необхідній для життєдіяльності, клітині доводиться розщеплювати дуже велику кількість глюкози.

Дихання і горіння

Окислення органічних речовин, що відбувається в клітині, часто порівнюють з горінням: в обох випадках відбувається поглинання кисню і виділення СО2 і Н2О. Проте між цими процесами є глибокі відмінності. Дихання представляє високовпорядкований, багатоетапний процес. Завдяки участі в нім ферментів воно йде з достатньою швидкістю при температурі, незрівнянно нижчій, ніж горіння. Принципово відрізняється в обох процесах спосіб перетворення хімічної енергії розщеплюваних речовин. При горінні уся енергія переходить в теплову.

При біологічному окисленні головна частина енергії переходить в хімічну енергію універсальної енергетичної речовини - АТФ, яке надалі використовується клітиною з до. п. д., недосяжним для теплових двигунів.

Вивчаючи світ, що оточує нас, ми можемо припустити, що усе живе на Землі черпає свою енергію з єдиного джерела - сонячних променів. Адже тільки на світлу у рослин відбувається фотосинтез.

Друзі, давайте уважно розглянемо відео.

Відео 1 «Фотосинтез»

Тварини і гриби, які можуть хоч усе життя провести в темряві, - не в рахунок, адже вони живуть завдяки тому, що "напрацьоване" рослинами. А чи може життя існувати там, де немає променів Сонця?

Діти, подивіться на малюнок 4, щоб побачити зв`язок між світлом і життям рослин.

Мал. 4 Фотосинтез  - життя рослин із світлом

Хемосинтез

Виявляється, може. Образно кажучи, деякі живі організми пристосувалися "грітися" (отримувати енергію) не під сонячними променями, а у абсолютно незвичайних "вогників". Є бактерії, які витягають енергію із з'єднань заліза, сірки, азоту, інших елементів. За рахунок цієї енергії вони створюють складні органічні речовини. Цей процес (не менш чудовий, ніж фотосинтез) називається хемосинтезом.

Хемосинтез - це процес вироблюваний бактеріями, що не містять хлорофіли для вироблення органічних речовин з неорганічних речовин за рахунок енергії отриманої в результаті хімічної реакції окислення таких з'єднань как:сероводород, водень, аміак і так далі. Цей процес свого роду пристосування в тих місцях, де солничный світло, а тобто і сонячна енергія недоступні, наприклад, на дні водойми. Хемосинтез був відкритий в 1887 році Виноградским С. М. Учні, подивіться на малюнок 5, щоб побачити цю талановиту людину.

Железобактерії окислюють залізо, допомагаючи відкладенню морських руд. Серобактерії окислюють сірку до сірчаної кислоти.

Мал. 5 Виноградський С. М.

Коли в Києві почали будувати метрополітен, будівельники стали закачувать в забої стисле повітря.

Хемосинтезуючі серобактерії, які до цього тягнули жалюгідне існування із-за "кисневого голоду", скористалися несподіваною допомогою і стали активно виробляти концентровану сірчану кислоту. За рахунок цього вони отримували енергію для життя і будували своє тіло, але масивні болти залізобетонних конструкцій стали швидко руйнуватися під дією кислоти. Дуже важливу роль в природі грають нітрифікуючі бактерії, допомагаючі рослинам засвоювати з грунту азот.

Відмінності і властивості фотосинтезу і хемосинтезу

Відмітною особливістю хемосинтезу і фотосинтезу є той факт, що у останнього головним "важелем" для роботи являється світло і що виділяється їм енергія. Обраним же "важелем" для роботи хемосинтезу є хімічні реакції з речовин тих, що знаходяться в довкіллі.

Фотосинтез і хемосинтез дуже важливі для кругообігу природи, за допомогою їх одні речовини не поглинаються іншими і не зникають.

Пропоную вам, також, переглянути наступне відео, щоб зрозуміти роль фотосинтезу.

Відео 2 «Фотосинтез та його значення»
Без процесу фотосинтезу атмосфера не оновлювалася б киснем, без якого не може жити не одна жива істота на нашій планеті, а більшість рослин зникли. Процес фотосинтезу активно впливає на сільськогосподарські культури, так, при його порушенні або недостатності (спровокованою відсутністю сонця) переконливо впливає на урожай.

Діти, давайте розглянемо наступне відео, щоб зрозуміти цей важливий процес.

Відео 3 «Фотосинтез»

Хемосинтез робить свій воістину "казковий" вплив на середовище, дивлячись від того, які з'єднання беруться в обробку тими або іншими бактеріями залежить їх ефект і результат. Так бактерії можуть очистити водойму, за умови, що там є з'єднання сірки, сірководень. Бактерії, що використовують з'єднання аміаку і азотної кислоти для хемосинтезу є головною причиною родючості грунту. Бактерії, що окислюють залізні з'єднання сприяють відкладенню корисних руд і металів.

Контролюючий блок

1)    Пригадайте етапи енергетичного обміну. Скільки їх?
2)    В чому суть третього етапу обміну?
3)    Що таке хомосинтез?
4)    В чому полягає різниця між фотосинтезом і хемосинтезом?

Список використаної літератури

1) Урок на тему «Кисневий етап енергетичного обміну» Лукова І.О., вчителя біології, м. Ужгород, сш №3.
2)  Урок на тему «Фотосинтез» Мироніна Д.В., вчителя біології,  м. Херсон, сш №3.
3) Урок на тему «Хемосинтез»  Бойко Т.С., вчителя біології,  м. Мелітополь, сш №2.
4) Северин С. Е. Биологическое окисление и окислительное
фосфорилирование, в кн.: Химические основы процессов жизнедеятельности. - М.: Просвещение, 2008
5) Вилли К., Детье В. Биология. (Биологические процессы и законы),
пер. с англ. - М.: Академия, 2008.

Відредаговано та вислано Чепець Т.П.

Над уроком працювали

Чепець Т.П.

Миронін Д.В.

Бойко Т.С.

Лукова І.О.

Лоренко Л.П.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, но и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.