§ 7.2. ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ОБМІН

• Назад до змісту

ДІЯЛЬНІСТЬ

НАВЧАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Чому катаболізм називають деструктивним метаболізмом? Опис з використанням схеми «Морська зірка». КАТАБОЛІЗМ

Р Формулює визначення поняття «КАТАБОЛІЗМ»:
Катаболізм — це сукупність процесів енергетичного обміну, що відбуваються безпосередньо в клітинах, під час яких складні органічні речовини розщеплюються до простіших із вивільненням хімічної енергії та її акумуляцією в молекулах АТФ.

В Визначає сутність змістових елементів: особливості, основні процеси, значення, взаємозв’язок із анаболізмом, взаємодія із середовищем:

• Особливості: ступінчасте розщеплення речовин за участі ферментів (оксидоредуктаз і гідролаз) у спеціалізованих структурах клітини з високим ККД ($60\text{–}70\%$) без значних теплових втрат.
• Основні процеси: гідроліз біополімерів, безкисневе розщеплення (гліколіз для глюкози, ліполіз для жирних кислот, протеоліз для амінокислот) та кисневе розщеплення в мітохондріях.
• Значення: безперервне забезпечення клітини доступною енергією у формі АТФ та утворення простих сполук для синтезу власних речовин.
• Взаємозв’язок із анаболізмом: катаболізм постачає енергію (АТФ) та прості будівельні блоки для біосинтезу, а анаболізм створює ферменти й органели для катаболізму.
• Взаємодія із середовищем: поглинання з довкілля готових органічних речовин і кисню та виділення назовні води, вуглекислого газу й тепла.

К Конструює схему:

С Описує особливості енергетичного обміну з формулюванням висновку:
Катаболізм називають деструктивним метаболізмом, тому що його основою є деструкція (руйнування, розщеплення) хімічних зв’язків складних поживних речовин. На відміну від неживої природи, де руйнування речовин під час горіння супроводжується миттєвим спалахом і розсіюванням тепла, у клітині катаболізм відбувається під контролем ферментів поступово, малими порціями, що дозволяє запасати енергію в макроергічних зв’язках АТФ.

РОЗВИВАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Чому для енергетичного обміну характерна етапність процесів? Інтелектуально-розвивальна вправа. Етапи енергетичного обміну організму людини

Р Усвідомлює пізнавальну ситуацію:
Повне розщеплення $1\text{ моль}$ глюкози дає близько $2800\text{ кДж}$ енергії. Якщо вся ця енергія вивільнилася б одночасно, клітина нагрілася б і загинула через згортання білків цитоплазми. Тому енергетичний обмін відбувається у три послідовні етапи.

В Формулює мету та гіпотезу:

• Мета: з’ясувати причину та біологічне значення етапності процесів енергетичного обміну в людини.
• Гіпотеза: якщо катаболізм поділений на послідовні етапи, то енергія звільняється невеликими дозами, завдяки чому клітина не перегрівається та встигає ефективно запасати енергію в АТФ.

К Конструює таблицю:

С Формулює очікувані результати: для ОБҐРУНТУВАННЯ етапності енергетичного обміну:
Етапність є захисним механізмом клітини. Поділ на підготовчий, безкисневий і кисневий етапи убезпечує структури клітини від руйнівної дії високої температури та дає змогу запасти у вигляді $38\text{ молекул АТ}$ понад $55\%$ ($1596\text{ кДж}$) енергії розщеплення $1\text{ моль}$ глюкози, а решту енергії спрямувати на зігрівання тіла.

ЦІННІСНЕ ЗАВДАННЯ

«Речовина насправді є великою концентрацією енергії в порівняно малому просторі» (А. Ейнштейн). Які особливості АТФ визначають її участь в енергетичних перетвореннях клітини? Вправа для сприймання. АТФ і перетворення енергії.

Р Визначає термін «АТФ»:
Аденозинтрифосфатна кислота (АТФ) — органічна сполука, що належить до вільних нуклеотидів і є універсальним хімічним акумулятором енергії в клітині.

В Ілюструє прикладами участь АТФ у енергетичному обміні:

• Будова молекули (за малюнком 57 підручника): 1 — три залишки ортофосфатної кислоти, сполучені двома багатими на енергію макроергічними зв’язками; 2 — моносахарид рибоза; 3 — нітратна основа аденін.
• Акумуляція енергії: у ході гліколізу та кисневого дихання залишок фосфатної кислоти приєднується до АДФ (фосфорилювання), акумулюючи близько $40\text{ кДж/моль}$.
• Використання енергії: під час гідролізу АТФ віддає фосфатну групу та вивільняє енергію для м’язових скорочень, синтезу білків, мембранного транспорту та проведення нервових імпульсів.

К Конструює інфографіку «АТФ – акумулятор енергії»:

С Виявляє ставлення на рівні сприймання та висловлює міркування про зв’язок катаболізму та ЕНЕРГІЇ:
Афоризм Ейнштейна точно описує сутність АТФ: у межах однієї мікроскопічної сполуки природа сконцентрувала мобільний запас енергії. Катаболізм безперервно розщеплює поживні речовини та перезаряджає акумулятори АТФ, забезпечуючи постійний рух і життєдіяльність кожної живої клітини.

САМОРОЗВИТОК

САМОНАВЧАННЯ

Регуляційне завдання. Евристичний метод «Метод аналогій».

Вправа для застосування методу аналогії:
Називаю ознаки подібності крил бабки та горобця, що відрізняються за походженням.

• Спільна функція: обидва органи призначені для пересування в повітрі, створення підйомної сили та польоту.
• Подібність форми й будови: наявність тонкої, широкої поверхні, обтічного профілю та міцного легкого опорного каркаса (жилки на крилах бабки та кістковий скелет зі стрижнями пер у горобця).
• Висновок: крила бабки й горобця є аналогічними органами, які мають різне еволюційне походження (складки хітинового покриву комахи та видозмінені передні кінцівки птаха), проте набули зовнішньої схожості через пристосування до однакового способу пересування в повітрі.

САМООЦІНЮВАННЯ

Розпізнавальне завдання. Тест-розпізнавання. ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ОБМІН.

І. Підготовчий етап

1. Де відбувається розщеплення складних органічних сполук до простих в організмі людини?

• А в клітинах
• Б травній системі ✅

2. До яких простих сполук розщеплюються білки в організмі тварин?

• А моносахаридів
• Б жирних етерів
• В нуклеотидів
• Г амінокислот ✅

3. Називаю травні ферменти, що каталізують розщеплення складних вуглеводів:

• А амілази ✅
• Б ліпази
• В протеази
• Г нуклеази

ІІ. Безкисневий етап

1. Як називається безкисневе розщеплення моносахаридів?

• А ліполіз
• Б гліколіз ✅
• В протеоліз
• Г гідроліз

2. Енергетичний ефект безкисневого розщеплення глюкози…

• А 40 кДж
• Б 80 кДж
• В 200 кДж ✅
• Г 2600 кДж

3. Де відбувається безкисневе розщеплення глюкози?

• А травна система
• Б гіалоплазма клітин ✅
• В мембрани мітохондрій

ІІІ. Кисневий етап

1. Де відбувається кисневе розщеплення продуктів безкисневого етапу в клітинах еукаріот?

• А в хлоропластах
• Б лізосомах
• В рибосомах
• Г мітохондріях ✅

2. Якими є кінцеві продукти кисневого розщеплення вуглеводів?

• А вуглекислий газ й вода ✅
• Б кисень й вода
• В вуглекислий газ й азот
• Г піровиноградна кислота ($C_3H_4O_3$)

3. Енергетичний ефект кисневого розщеплення глюкози…

• А 40 кДж
• Б 80 кДж
• В 200 кДж
• Г 2600 кДж ✅

Таблиця самооцінювання результатів: