Презентация по географии "Обеспечение клеток энергией" (9 класс)

Обеспечение клеток энергией Презентация урока 9 класс учитель биологии МБОУ СОШ № 162 Михеенко И.В.

организм ы гетеротрофы автотроф ы Клетки растений и  фотосинтезирующих  бактерий используют энергию  солнца для образования АТФ. Бактерии ­ хемосинтетики  получают энергию вследствие  окисления неорганических  веществ. Животные и грибы получают  энергию в результате  окисления органических   соединений. Автотрофы также  способны получать энергию   благодаря окислению  органических веществ.   Однако у гетеротрофов эти  соединения поступают извне  готовыми, а у автотрофов они  синтезируются в клетках из  неорганических соединений.

Почему при окислении органических соединений освобождается энергия? Электроны в составе молекул органических веществ обладают большим запасом энергии , поскольку находятся на высоких энергетических уровнях этих молекул. Перемещаясь с высшего на более низкий энергетический уровень электроны клеток. освобождают энергию. Конечным акцептором электронов часто служит кислород. В этом и для этой цели аэробам необходим кислород состоит его главная биологическая роль , именно Процессы биологического окисления: - протекают ступенчато; - при участии ферментов и переносчиков электронов; - 55% энергии превращается в энергию высокоэнергетических связей АТФ; - 45% энергии превращается в тепло . Глюкоза – один из основных источников энергии для воздуха.

пищеварительный  канал БЕЛКИ УГЛЕВОДЫ ЖИРЫ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП АМИНОКИСЛОТЫ ГЛЮКОЗА C6  H12 O 6 ГЛИЦЕРИН ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ ЦИТОПЛАЗМА КЛЕТКИ ГЛИКОЛИЗ  (БЕСКИСЛОРОДНЫЙ ЭТАП) 2АТФ + 2НАД۰Н2 ПИРОВИНОГРАДНАЯ КИСЛОТА  2C3H6O3 2Н2О + ТЕПЛО МИТОХОНДРИИ КЛЕТОЧНОЕ ДЫХАНИЕ (КИСЛОРОДНЫЙ ЭТАП)  ИТОГО: 36АТФ + 2НАД۰Н2 38АТФ + 4НАД۰Н2 42Н2О + 6СО2 + ТЕПЛО Заполни таблицу

Анаэробное дыхание Анаэробное дыхание Это путь получения энергии наиболее древний, поскольку на ранних  Это путь получения энергии наиболее древний, поскольку на ранних  этапах развития жизни на Земле кислород в атмосфере отсутствовал.  этапах развития жизни на Земле кислород в атмосфере отсутствовал.  ГЛИКОЛИЗ  –  процесс  ферментативного  анаэробного  расщепления  глюкозы  и других органических соединений.                                                                                             Этот процесс так же называется брожением. Термин «брожение»  обычно  применяют  по  отношению  к  процессам,  протекающим  в  клетках  микроорганизмов или растений.                                 Гликолиз  идет  в  цитоплазме  клеток  и  не  связан  с  какими­либо  мембранными системами. С6Н12О6+  2АДФ  +  2Н3РО4 + 2НАД+     2С3Н4О3 + 2НАД۰ Н2 + 2АТФ + 2Н2О + ТЕПЛО • Большая  часть  энергии  (60%)  в  реакции  гликолиза  рассеивается  в  виде  Заполни таблицу тепла, и только 40% идет на синтез АТФ.

Клеточное  дыхание Клеточное  дыхание             У прокариот клеточное дыхание происходит на впячиваниях              У прокариот клеточное дыхание происходит на впячиваниях  плазматической мембраны,   а у эукариот – на мембранах специальных плазматической мембраны,   а у эукариот – на мембранах специальных  клеточных органоидов – митохондрий.     клеточных органоидов – митохондрий.    сильно зависит Митохондрии иногда называют «клеточными электростанциями». В клетке их количество от активности клетки. Каждая митохондрия окружена двумя мембранами. Внутренняя мембрана складки, называемые кристами. Важнейшей функцией митохондрий является синтез АТФ, происходящий за счёт окисления органических веществ. сложена в кристы матрикс Внутренняя мембрана Наружная мембрана

Третий этап – биологическое окисление, или дыхание Заполни таблицу В матриксе митохондрий уксусная кислота вступает в сложный цикл Пировиноградная кислота (ПВК) из цитоплазмы поступает в Этот этап протекает только в присутствии кислорода и иначе называется кислородным. 1. митохондрии, где теряет молекулу углекислого газа и превращается в активированную уксусную кислоту (ацетил-коэнзим А, ацетил-КоА), и НАД•Н2. 2. биохимических превращений, который получил название Цикл Кребса. В результате ряда последовательных реакций происходит отщепление углекислого газа и окисление – снятие водорода с образующихся веществ. Углекислый газ, выделяется из митохондрий, а далее из клетки и организма в процессе дыхания. Весь водород, который снимается с промежуточных веществ, соединяется с переносчиком НАД+, и образуется НАД•2Н. Общее уравнение декарбоксилирования и окисления ПВК: 2С3Н4О3 + 6Н2О + 10НАД+  6СО2 + 10НАД•2Н Проследим теперь путь молекул НАД•2Н.

водорода НАД۰2Н 2Н НАД+ ~ Е АТФ 2е- ~ Е АТФ 2е- ~ Е АТФ 2е- Внутренняя мембрана митохондрий 2Н+ Н2О О2- 1/2О2 синтезируются от переносчика Молекулы НАД•2Н поступают на кристы митохондрий, где расположена дыхательная цепь ферментов. На этой цепи происходит отщепление с одновременным снятием электронов. Каждая молекула восстановленного НАД•2Н отдает два водорода и два электрона. Они поступают на дыхательную цепь ферментов, которая состоит из белков – цитохромов. Перемещаясь по этой системе каскадно, электрон теряет энергию. За счет этой энергии в присутствии фермента АТФ- азы АТФ. Одновременно с этими процессами происходит перекачивание ионов водорода через мембрану на наружную её сторону. В процессе окисления 12 молекул НАД•2Н, которые образовались при гликолизе (2молекулы) и в результате реакций в цикле Кребса (10 молекул), синтезируются 36 молекул АТФ. Конечным акцептором электронов является молекула в митохондрии при дыхании. Атомы кислорода на наружной принимают электроны отрицательно. Положительные ионы водорода соединяются с отрицательно и образуются молекулы воды. заряженным кислородом, стороне и кислорода, поступающая мембраны заряжаются молекулы 2 С3Н4О3 + 4Н + 6О2  6СО2 + 6Н2О 36АДФ  36АТФ

СХЕМА БИОЛОГИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ ПИРОВИНОГРАДНОЙ ГЛИКОЛИЗ 2НАД  ۰ 2Н ПВК(2С3Н4О3) КИСЛОТЫ В МИТОХОНДРИЯХ. 4Н 16Н 10НАД+ 10НАД۰2Н ДЫХАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ ФЕРМЕНТОВ Е ~ 24Н 6О2 2СО2 4СО2 АКТИВИЗИРОВАННАЯЯ УКСУСНАЯ КИСЛОТА Ацетил-КоА (2СН3СО-) Цикл Кребса Q Е подробнее 2АТФ + 34АТФ 36АТФ 12Н2О

Этапы энергетического обмена Этапы энергетического  Где  обмена протекает Характерные  изменения веществ Энергетические  особенности I ­ подготовительный II­ бескислородный III­ кислородный

БРОЖЕНИЕ – один из способов использования живыми организмами БРОЖЕНИЕ – один из способов использования живыми организмами  углеводов. В зависимости от конечного продукта реакции различают  углеводов. В зависимости от конечного продукта реакции различают  несколько видов брожения.  несколько видов брожения. Пировиноградная кислота (ПВК) СН3СОСООН Муравьино­кислое брожение Масляно­кислое брожение Спиртовое  брожение Молочно­кислое брожение  Пропионово­кислое брожение Недостатком процессов брожения является извлечением незначительной  доли той энергии, которая заключена в связях органических молекул.  (особенно ведущих паразитический образ жизни)этого вполне достаточно.  Для многих одноклеточных и многоклеточных

Спиртовое брожение Спиртовое брожение С6Н12О6  2СО2 + 2С2Н5ОН (ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ) • • • • Среди прокариот этот тип брожения распространен не очень широко, наиболее часто он встречается в группе дрожжей. Важно подчеркнуть, что дрожжи – эукариотические организмы и аэробы, но в анаэробных условиях брожение идет наиболее эффективно. Если добавить кислород, то брожение ослабнет. Этот эффект был обнаружен Л. Пастером при исследовании способов изготовления вина и пива. Он же изобрел способ остановки превращения спирта в уксус уксуснокислыми бактериями – пастеризацию (нагревание вина или пива до 65-70оС). При этом бактерии гибнут, и уксус не образуется. Спиртовое брожение происходит у хвойных растений зимой, когда устьица хвои закупориваются смолой, и газообмен с внешней средой прекращается. Дрожжи — мельчайшие  одноклеточные  грибы.  Их размеры сравнимы  с размерами бактерий.

Молочнокислое брожение Молочнокислое брожение С6Н12О6  2С3Н6О3 (молочная кислота) • Молочнокислые бактерии (лактобактерии) относятся к группе стрептококков. Это анаэробные организмы, которые могут жить и в присутствии кислорода тоже. Лактобактерии живут в молоке и продуктах его переработки, на растениях и растительных остатках, в кишечнике и на слизистых оболочках человека и животных; практически не встречаются в почве и воде. Более 90% продуктов брожения этих бактерий составляет молочная кислота. • Молочнокислые бактерии используются человеком в его хозяйственной деятельности. Запасание корма для скота (изготовление силоса), квашение капусты, изготовление различных кисломолочных продуктов: сметаны, йогурта, кефира, простокваши, творога, кумыса и тд. • Молочнокислые бактерии предотвращают развитие гнилостных процессов в кишечнике, и поэтому употребление молочнокислых продуктов очень полезно для здоровья. • У человека накопление молочной кислоты путем брожения в мышечных клетках происходит при интенсивной физической нагрузке. • Кроме того, хрусталик и роговица глаза человека слабо снабжается кровью, поэтому и окислительный метаболизм выражен незначительно, а энергия в основном образуется при сбраживании глюкозы до молочной кислоты.

Пропионовокислое брожение  Пропионовокислое брожение  Муравьинокислое брожение  Муравьинокислое брожение Пропионовая кислота, как конечный продукт данного брожения, образуется из молочной. Большинство этих бактерий – жесткие анаэробы, которые не выдерживают присутствия кислорода. У человека пропионовокислые бактерии вызывают воспаление волосяных фолликулов, что приводит к образованию угрей. У представителей группы энтеробактерий конечным продуктом брожения муравьиная кислота СН2О2,, которая часто распадается на водород и углекислый газ. Поэтому эти бактерии часто называют газообразующими. Они исключительно нетребовательны к источникам питания. Наиболее типичным представителем этих бактерий служит кишечная палочка – обычный обитатель кишечника и животных. К этой группе микроорганизмов также принадлежат бактерии, вызывающие очень опасные заболевания человека: возбудитель тифа, холерный вибрион, чумная палочка.