РЕШЕНИЕ ТЕСТОВЫХ

ЗАДАНИЙ И

ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

ПО ТЕМЕ

«ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ

ОБМЕН»

(ПОДГОТОВКА К ЕГЭ

ЭЛЕМЕНТ №19

)

АВТОР: ГРИГОРЯН Л.М., УЧИТЕЛЬ

БИОЛОГИИ МБОУ СОШ №5

Г. СУРГУТ

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ:

обобщить и систематизировать знания по теме

«Энергетический обмен», научиться применять их

при решении

практических

задач и тестовых

заданий ЕГЭ по биологии.

1. ДАЙТЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛАВНЫМ

ПОНЯТИЯМ ТЕМЫ



метаболизм,



катаболизм,



диссимиляция,



анаболизм,



ассимиляция,



АТФ,



митохондрии,



ферменты,



гетеротрофы,



автотрофы,



анаэробы,



аэробы,



гликолиз,



реакция

фосфорилирован

ия

ВСПОМНИТЕ ВЕЩЕСТВО, СВЯЗАННОЕ

СО ВСЕМИ ВЫПИСАННЫМИ СЛОВАМИ,

ОПРЕДЕЛИТЕ ЕГО РОЛЬ В КЛЕТКЕ?

Аденин, рибоза, энергия,

3 остатка фосфорной

кислоты, митохондрия,

аккумулятор,

макроэргическая связь.

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 ___________ .

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 .

ЭТАПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

ОБМЕНА

3.Решите задачу

Объясните, в чем сходство и различия процессов

окисления глюкозы в клетке и горения, если их

можно выразить общим суммарным уравнением:

С

6

Н

12

О

6

+ 6О

2

= 6СО

2

+ 6Н

2

О + Энергия

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

.

1.Подготовительный

этап

2. Бескислородный

этап

3. Кислородный этап

а – расщепление органических

веществ до мономеров

б – происходит в мембранах

крист митохондрий

в – образуется 2 молекулы

молочной кислоты

г – синтезируется 36 молекул

АТФ

д – синтезируется 2 молекулы

АТФ

е – АТФ не образуется

4.Соотнесите процессы, происходящие

в клетке, с этапами

энергетического обмена:

5.УСТАНОВИТЕ СООТВЕТСТВИЕ МЕЖДУ НАЗВАНИЕМ

ВЕЩЕСТВА И ЕГО ФУНКЦИЕЙ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ

ОБМЕНЕ:

1. Глюкоза

2. АТФ

3. Этиловый спирт

4. Молочная кислота

5. АТФ-синтетаза

А –источник энергии в

клетке

Б – исходное вещество

для диссимиляции

В – продукт брожения

Г – фермент

Д – продукт неполного

расщепления глюкозы

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

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

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)

С

6

Н

12

О

6

+2АДФ+2Н

3

РО

4

=2С

3

Н

6

О

3

+2АТФ+2Н

2

О

3 этап – кислородный

2С

3

Н

6

О

3

+6О

2

+36АДФ+36 Н

3

РО

4

=6СО

2

+42 Н

2

О+36АТФ

Суммарное уравнение:

С

6

Н

12

О

6

+6О

2+

38АДФ+38Н

3

РО

4

=6СО

2

+44Н

2

О+38АТФ

1.Окислению подверглось 3 молекулы глюкозы,

на это расходовалось 18 молекул кислорода.

Определите, сколько молекул воды и

углекислого газа выделилось при этом.

С

6

Н

12

О

6

+6О

2+

38АДФ+38Н

3

РО

4

=6СО

2

+44Н

2

О+38АТФ

3С

6

Н

12

О

6

+18О

2+

38АДФ+38Н

3

РО

4

=18СО

2

+132Н

2

О+38АТФ

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)

С

6

Н

12

О

6

+2АДФ+2Н

3

РО

4

=2С

3

Н

6

О

3

+2АТФ+2Н

2

О

3 ЭТАП – КИСЛОРОДНЫЙ

2С

3

Н

6

О

3

+6О

2

+36АДФ+36 Н

3

РО

4

=6СО

2

+42 Н

2

О+36АТФ

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 СО

2

Ответ: 40 АТФ; 6 СО

2

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.

РЕШЕНИЕ:

1)

при гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется с

образованием 2-х молекул ПВК,

С

6

Н

12

О

6

+2АДФ+2Н

3

РО

4

=2С

3

Н

4

О

3

+2АТФ+2Н

2

О,

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.

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.

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.

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.

РЕШЕНИЕ:

С

6

Н

12

О

6

→ 2 С

3

Н

6

О

3

+ 2 АТФ - НЕПОЛНОЕ ОКИСЛЕНИЕ

С

6

Н

12

О

6

+ 6 О

2

→ 6 СО

2

+ 6 Н

2

О+ 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 · С

6

Н

12

О

6

→5 · 2 С

3

Н

6

О

3

+ 5· 2 АТФ

2·С

6

Н

12

О

6

+2 ·6 О

2

→ 2 ·6 СО

2

+ 2·6Н

2

О+2·38 АТФ

По уравнению находим требуемые вещества:

а) Образовалось 10 моль С

3

Н

6

О

3

и 12 моль СО

2

;

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 О

2

.

Ответ: 10 моль С

3

Н

6

О

3

и 12 моль СО

2

; 86 АТФ; 2631,6 кДж энергии

(запасается в виде макроэргических связей в молекуле АТФ); 12 моль О

2

.

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?

Решение:

С

6

Н

12

О

6

→ 2 С

3

Н

6

О

3

+ 2 АТФ - неполное окисление

С

6

Н

12

О

6

+ 6 О

2

→ 6 СО

2

+ 6 Н

2

О+ 38 АТФ – полное окисление

Т.к СО

2

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 С

6

Н

12

О

6

→2,5 · 2 С

3

Н

6

О

3

+ 2,5· 2 АТФ

4,5· С

6

Н

12

О

6

+ 4,5 · 6 О

2

→ 4,5 · 6 СО

2

+ 4,5 · 6 Н

2

О+4,5 · 38 АТФ

Из уравнения находим:

а) Израсходовано 7 моль С

6

Н

12

О

6

;

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 О

2

- 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

7.В процессе гликолиза образовалось 42 молекулы

пировиноградной кислоты. Какое количество молекул

глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул

АТФ образуется при полном окислении?

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

.

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?

Дано: Мышцы ног при беге со средней скоростью расходуют за 1

минуту 24 кДж энергии; t бега = 25 мин.

Найти: а ) m

С

6

Н

12

О

6

(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

С

6

Н

12

О

6

+ 6

О

2

→ 6

СО

2

+ 6

Н

2

О

+ 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.

О

2

достаточно

Э

ф

=

Е

зап.

× 100%

Е

общ.

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 Е

зап.

– запасённая энергия; Е

общ.

– общая энергия

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:

Эф

сп. бр.

= 61, 2 кДж/моль : 150 кДж/моль

X

100% = 40,8%

3) эффективность молочнокислого брожения:

Эф

мол. бр.

= 61, 2 кДж/моль : 210 кДж/моль

X

100% = 29,1%

Ответ: энергетически более эффективным является

спиртовое брожение.