РЕШЕНИЕ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН» (ПОДГОТОВКА К ЕГЭ)

Слайд #1

Решение тестовых заданий и практических задач по теме
«Энергетический обмен»
(подготовка к ЕГЭ)

Автор: Григорян Л.М., учитель биологии МБОУ СОШ №5
г. Сургут

Слайд #2

Цель занятия:
обобщить и систематизировать знания по теме «Энергетический обмен», научиться применять их при решении практических задач и тестовых заданий ЕГЭ по биологии.
 

Слайд #3

1. Дайте определения главным
понятиям темы
метаболизм,
катаболизм,
диссимиляция,
анаболизм,
ассимиляция,
АТФ,
митохондрии,

ферменты,
гетеротрофы,
автотрофы,
анаэробы,
аэробы,
гликолиз,
реакция фосфорилирования

Слайд #4

Вспомните вещество, связанное
со всеми выписанными словами, определите его роль в клетке?

Аденин, рибоза, энергия,
3 остатка фосфорной кислоты, митохондрия, аккумулятор, макроэргическая связь.

Слайд #5

Слайд #6

2. Заполните пропуски и составьте схему строения молекулы АТФ

Аденозинтрифосфат (АТФ) является ________. В состав молекулы АТФ входят азотистое основание - _____, углевод - ________ и три остатка _____ _______ . Второй и третий остатки фосфорной кислоты присоединяются связью, богатой энергией. Такая связь называется  ___________ .

Слайд #7

Аденозинтрифосфат (АТФ) является нуклеотидом. В состав молекулы АТФ входят азотистое основание - аденин, углевод - рибоза и три остатка фосфорной кислоты. Второй и третий остатки фосфорной кислоты присоединяются связью, богатой энергией. Такая связь называется  макроэргической .

Слайд #8

Этапы энергетического обмена

Слайд #9

3.Решите задачу

Объясните, в чем сходство и различия процессов окисления глюкозы в клетке и горения, если их можно выразить общим суммарным уравнением:

С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2+ 6Н2О + Энергия

Слайд #10

Сходство:
1) происходит окисление органических веществ до конечных продуктов углекислого газа и воды;
Различия:
1) биологическое окисление происходит медленно, последовательно в процессе нескольких реакций, а горение – быстрый процесс в виде одной реакции;
2) при горении вся энергия выделяется в виде тепла, а при биологическом окислении часть энергии аккумулируется в молекулах АТФ в виде энергии химических связей.

Слайд #11

4.Соотнесите процессы, происходящие
в клетке, с этапами
энергетического обмена:

Слайд #12

5.Установите соответствие между названием вещества и его функцией в энергетическом обмене:

Слайд #13

6.Установите последовательность этапов окисления молекул крахмала в ходе энергетического обмена:
        1)образование молекул ПВК (пировиноградной кислоты)
        2)расщепление молекул крахмала до дисахаридов
        3)образование углекислого газа и воды
       4)образование молекул глюкозы

Слайд #14

7.Выберите три характеристики, относящиеся
к кислородному этапу обмена веществ:

а – происходит в цитоплазме клетки
б – происходит в митохондриях
в – завершается образованием молочной кислоты или этилового спирта
г – энергетический эффект – 2 молекулы АТФ
д – завершается образованием АТФ, двуокиси углерода и воды
е – энергетический эффект – 36 молекул АТФ

Слайд #15

Задачи на энергетический обмен


Чтобы решить задачу на энергетический обмен, нужно ВЫУЧИТЬ этапы обмена, уравнения реакции и четко называть соотношения количеств веществ в этих реакциях!

Уравнения реакций этапов энергетического обмена
1 этап – подготовительный
Полимеры → мономеры

2 этап – гликолиз (бескислородный)
С6Н12О6+2АДФ+2Н3РО4=2С3Н6О3+2АТФ+2Н2О

3 этап – кислородный
2С3Н6О3+6О2+36АДФ+36 Н3РО4=6СО2+42 Н2О+36АТФ

 Суммарное уравнение:
С6Н12О6+6О2+38АДФ+38Н3РО4=6СО2+44Н2О+38АТФ

Слайд #16

1.Окислению подверглось 3 молекулы глюкозы, на это расходовалось 18 молекул кислорода. Определите, сколько молекул воды и углекислого газа выделилось при этом.
С6Н12О6+6О2+38АДФ+38Н3РО4=6СО2+44Н2О+38АТФ

3С6Н12О6+18О2+38АДФ+38Н3РО4=18СО2+132Н2О+38АТФ

Слайд #17

2.Гликолизу подверглось две молекулы глюкозы, окислению только одна. Определите количество образованных молекул АТФ и выделившихся молекул углекислого газа при этом,
для решения используйте 2 этап (ГЛИКОЛИЗА) и 3  этап (КИСЛОРОДНОГО) ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА.

2 ЭТАП – ГЛИКОЛИЗ (БЕСКИСЛОРОДНЫЙ)
С6Н12О6+2АДФ+2Н3РО4=2С3Н6О3+2АТФ+2Н2О

3 ЭТАП – КИСЛОРОДНЫЙ
2С3Н6О3+6О2+36АДФ+36 Н3РО4=6СО2+42 Н2О+36АТФ

Слайд #18

Решение:

  Для решения используем уравнения 2 этапа (гликолиза) и 3  этапа (кислородного)энергетического обмена.    
1.  При гликолизе одной молекулы глюкозы образуется 2   молекулы АТФ, а при окислении 36 АТФ. По условию задачи гликолизу подверглось 2 молекулы глюкозы:
2∙2=4 молекулы АТФ
2. Окислению только 1 молекула .
4+36=40 АТФ.
 3.    Углекислый газ образуется только на 3 этапе, при полном     окислении одной молекулы глюкозы образуется 6 СО2
            Ответ: 40 АТФ; 6 СО2

Слайд #19

3. В процессе гликолиза образовалось 68 молекул пировиноградной кислоты (ПВК). Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось при полном окислении. Ответ поясните.

Слайд #20

Решение:

1)при гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется с образованием 2-х молекул ПВК, С6Н12О6+2АДФ+2Н3РО4=2С3Н4О3+2АТФ+2Н2О,
следовательно, гликолизу подверглось:
68 : 2 = 34 молекулы глюкозы
2) при полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ (2 молекулы при гликолизе и 36 молекул при гидролизе);
3) при полном окислении 34-х молекул глюкозы образуется: 34 × 38 = 1292 молекулы АТФ.
Ответ: 34 молекулы глюкозы подверглось расщеплению, 1292 молекулы АТФ образовалось при полном окислении.

Слайд #21

4. В процессе гидролиза образовалось 972 молекулы АТФ. Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления. Ответ поясните.

Слайд #22

Решение:

1) при гидролизе (кислородный этап ) из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ, следовательно, гидролизу подверглось:
972 : 36 = 27 молекул глюкозы;
2) при гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется до 2-х молекул ПВК с образованием 2-х молекул АТФ, поэтому количество молекул АТФ равно:
27 ×2 = 54 молекул АТФ;
3) при полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, следовательно, при полном окислении 27 молекул глюкозы образуется :
27 × 38 = 1026 молекул АТФ (или 972 + 54 = 1026).
 Ответ:27 молекул глюкозы подверглось расщеплению; 54 АТФ образовалось в результате гликолиза и 1026 АТФ образовалось в результате полного окисления.

Слайд #23

5. В процессе диссимиляции произошло расщепление 7 моль глюкозы, из которых полному расщеплению подверглось только 2. Определите: а) сколько моль молочной кислоты и СО2 при этом образовалось? б) сколько АТФ при этом синтезировано? в) сколько и в каком виде энергии запасено в этих молекулах АТФ? г) сколько О2 при этом израсходовано.

Слайд #24

Решение:
С6Н12О6 → 2 С3Н6О3 + 2 АТФ - неполное окисление
С6Н12О6 + 6 О2 → 6 СО2 + 6 Н2О+ 38 АТФ – полное окисление



По усл.задачи 7 моль глюкозы , из которых полному расщеплению подверглось только 2 находим :
7-2=5 моль глюкозы подверглось не полному расщеплению – коэффициент в 1уравнении
5 · С6Н12О6→5 · 2 С3Н6О3+ 5· 2 АТФ
2·С6Н12О6+2 ·6 О2 → 2 ·6 СО2 + 2·6Н2О+2·38 АТФ
По уравнению находим требуемые вещества:
а) Образовалось 10 моль С3Н6О3 и 12 моль СО2 ;
б) Синтезировано АТФ: 10 + 76 = 86 АТФ;
в) Синтезировано энергии 86 · 30,6 кДж = 2631,6 кДж; запасается в виде макроэргических связей в молекуле АТФ;
г) Израсходовано 12 моль О2 .
Ответ: 10 моль С3Н6О3 и 12 моль СО2 ; 86 АТФ; 2631,6 кДж энергии (запасается в виде макроэргических связей в молекуле АТФ); 12 моль О2 .

Слайд #25

6. В результате диссимиляции в клетке образовалось 5 моль молочной кислоты и 27 моль углекислого газа. Определите: а) сколько всего моль глюкозы израсходовано? б) сколько из них подверглось полному расщеплению, а сколько гликолизу? в) сколько энергии запасено? г) Сколько моль кислорода пошло на окисление?

Слайд #26

Решение:
С6Н12О6 → 2 С3Н6О3 + 2 АТФ - неполное окисление
С6Н12О6 + 6 О2 → 6 СО2 + 6 Н2О+ 38 АТФ – полное окисление
Т.к СО2 составляет 27 моль, а молочная кислота 5 моль, находим :
5:2=2,5 – коэффициент в1уравнении
27:6=4,5 – коэффициент во 2 уравнении
2,5 С6Н12О6 →2,5 · 2 С3Н6О3 + 2,5· 2 АТФ
4,5· С6Н12О6 + 4,5 · 6 О2 → 4,5 · 6 СО2 + 4,5 · 6 Н2О+4,5 · 38 АТФ
Из уравнения находим:
а) Израсходовано 7 моль С6Н12О6;
б) Полному расщеплению подверглось - 4,5 моль глюкозы,
Неполному расщеплению подверглось 2,5 моль
в) Энергии запасено: (5+ 171) · 30,6 кДж = 5385,6 кДж
г) Израсходовано О2 - 27 моль.
Ответ: а. Израсходовано 7 моль глюкозы б. Неполному расщеплению подверглось 2,5 моль глюкозы, полному расщеплению подверглось 4,5 моль глюкозы в. синтезировано 176 АТФ, аккумулировано 5385,6 кДж энергии. г. Израсходовано 27 моль кислорода

Слайд #27

7.В процессе гликолиза образовалось 42 молекулы пировиноградной кислоты. Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется при полном окислении?

Слайд #28

Дано: 42 ПВК
Найти: кол-во глюкозы, кол-во АТФ при полном окислении.
Решение:
1. При гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется с образованием 2-х молекул пировиноградной кислоты (ПВК), следовательно, гликолизу подверглось:
42 : 2 = 21 молекула глюкозы;
2. При полном окислении одной молекулы глюкозы (бескислородный этап-2АТФ и кислородный этап- 36 АТФ) образуется 38 молекул АТФ;
3. При окислении 21 молекулы образуется:
21 х 38 = 798 молекул АТФ.
Ответ: 21 молекула глюкозы, 798 молекул АТФ .

Слайд #29

8. Мышцы ног при беге со средней скоростью расходуют за 1 минуту 24 кДж энергии.
Определите: а) сколько всего граммов глюкозы израсходуют мышцы ног за 25 минут бега, если кислород доставляется кровью к мышцам в достаточном количестве?
б) накопится ли в мышцах молочная кислота?

Слайд #30

Дано: Мышцы ног при беге со средней скоростью расходуют за 1 минуту 24 кДж энергии; t бега = 25 мин.
Найти: а ) m С6Н12О6(кислород доставляется кровью к мышцам в достаточном количестве)-? б) накопится ли в мышцах молочная кислот
Решение:
1. За 25 мин. бега расход энергии в мышцах составит:
24 X 25 = 600 кДЖ
2. Такое количество энергии может выделить
600 : 30,6 = 20 АТФ
С6Н12О6 + 6 О2 → 6 СО2 + 6 Н2О+ 38 АТФ
3. М(глюкозы) = 180 г/моль, при полном окислении 1 моль глюкозы образуется 38 АТФ
m(глюкозы) =180·20: 38 = 95 г.
Ответ: а) 95 г; б) нет, т.к. О2 достаточно

Слайд #31

9 .Какое из двух типов брожения – спиртовое или молочнокислое является энергетически более эффективным? Эффективность рассчитать по формуле:
Энергия, запасённая в 1 моль АТФ, составляет 30,6 кДж/моль.
Энергия общая – 150 кДж/моль (спиртовое брожение); энергия общая – 210 кДж/моль (молочнокислое брожение). Ответ поясните.
где Езап. – запасённая энергия;  Еобщ. – общая энергия

Слайд #32

Решение:


1) спиртовое и молочнокислое брожение протекает в анаэробных условиях (без кислорода), и в результате синтезируется 2 моль АТФ, т.е. 2 х 30,6 кДж/моль = 61,2 кДж/моль;
2) эффективность спиртового брожения:
Эфсп. бр. = 61, 2 кДж/моль : 150 кДж/моль X 100% = 40,8%
3) эффективность молочнокислого брожения:
Эфмол. бр. = 61, 2 кДж/моль : 210 кДж/моль X 100% = 29,1%
Ответ: энергетически более эффективным является спиртовое брожение.

Слайд #33

Спасибо за внимание!