Этапы энергетического обмена:
1. Подготовительный (в пищеварительном канале, лизосомах ферментами):
крахмал → глюкоза (Е рассеивается); белки→ аминокислоты; жиры→ глицерин и жирные кислоты;
2. Бескислородный «гликолиз» (в цитоплазме): глюкоза → 2 ПВК (или 2 молочной к-ты) + 2 АТФ
3. Кислородный этап, «дыхание», «энергетический этап» или «гидролиз» (в митохондриях): ПВК → СО2 + Н 2О + 36 АТФ
Эффективность: Полное окисление: 1 молекула глюкозы = 38 АТФ;
-
Бескислородное окисление, «гликолиз»: 1 глюкоза = 2 АТФ
(Неполное окисление при недостатке кислорода: 1 глюкоза = 2 АТФ);
-
Кислородный этап, «дыхание», «аэробное окисление», «энергетический этап» или «гидролиз» = 36 АТФ.
В том числе: а) цикл Кребса = 2 АТФ
б) окислительное фосфорилирование (дыхательная цепь) = 34 АТФ;
Уравнения: Реакция полного расщепления глюкозы:
С6Н12О6 + 38 АДФ + 38 Н3РО4 + 6 О2 –– 6 СО2 + 38 АТФ + 44 Н2О + 2880 кДж
(сокращенное уравнение: C6H12O6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + 38 АТФ)
-
Гликолиз (сокращенно): C6H12O6 →2 C3H6O3 (ПВК) + 2АТФ
-
Реакция неполного расщепления глюкозы (при недостатке кислорода):
С6Н12О6 + 2 АДФ + 2 Н3РО4 → 2 С3Н6О3 + 2 АТФ + 2 Н2О + 200 кДж
(молочная к-та)
Сокращённо: C6H12O6 → 2C3H6O3 +2АТФ
-
Спиртовое брожение: С6Н12О6 → 2СО2+2С2Н5ОН +2 АТФ (сокращенно)
Количество энергии, запасенной в одной молекуле АТФ: 40кДЖ
Примеры заданий ЕГЭ по линии 27 (часть 2)
1.В процессе гидролиза образовалось 1620 молекул АТФ. Определите, какое количество глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось в результате бескислородного и полного этапов катаболизма. Ответ поясните.
Дано: n (АТФ)= 1620
Найти:
n (глюкозы)-?
n (АТФ общ.) -?
n (АТФ бескисл. этапа)-?
Решение:
1. При гидролизе (бескислородном этапе) из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ . Определяем количество молекул глюкозы, которое образовало 1620 молекул АТФ:
n (глюкозы) =1620 : 36 = 45 молекул глюкозы.
2. При гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется до двух молекул пировиноградной кислоты (ПВК) с образованием двух молекул АТФ, следовательно, из 45 молекул глюкозы образовалось:
n (АТФ бескисл. этапа) = 45 х2 = 90 молекул АТФ.
3. При полном расщеплении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ.
Находим кол-во АТФ, образующееся при разложении 45 молекул АТФ:
n (АТФ общ.) = 45 х 38 = 1710 молекул АТФ.
Ответ: 1) Число молекул глюкозы = 45.
2) При гликолизе образуется 90 молекул АТФ.
3) Полный энергетический эффект = 1710 молекул АТФ.
2. В цикл Кребса вступило 56 молекул пировиноградной кислоты (ПВК). Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению? Сколько молекул АТФ образовалось при гликолизе и аэробном этапе? Каков суммарный энергетический эффект?
Ответ:
1. Если при разложении одной молекулы глюкозы образуется 2 ПВК, то при образовании 56 молекулы ПВК разложилось 28 молекул глюкозы: 56 : 2 = 28.
2. При гликолизе 1 молекулы глюкозы выделяется 2 молекулы АТФ,
При гликолизе 28 молекул глюкозы образуется 56 молекул АТФ.
3. При клеточном дыхании (аэробном этапе) из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ, из 28 молекул глюкозы образуется: 36 х28 = 1008 молекул АТФ.
4. Общий энергетический эффект = 56 + 1008 = 1064 (молекул АТФ).
3.Сколько молекул АТФ образуется в клетках эукариот при полном окислении фрагмента молекулы крахмала, состоящего из 100 остатков глюкозы?
Ответ:
1. Из фрагмента молекулы крахмала, состоящего из 100 остатков глюкозы, образуется 100 молекул глюкозы.
2. При полном окислении 1 молекулы глюкозы в клетках эукариот образуется 38 молекул АТФ.
3. При окислении 100 молекул глюкозы образуется: 38 х100 = 3800 (молекулы АТФ)
4. В процессе гликолиза образовалось 400 молекул пирувата (ПВК или пировиноградная кислота). Сколько молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется в процессе клеточного дыхания?
Ответ:
1. При гликолизе (бескислородный этап катаболизма) 1 молекула глюкозы образует 2 молекулы пирувата, следовательно, гликолизу подверглось: 400 : 2 = 200 (молекул глюкозы).
2. Кислородное дыхание – третий этап энергетического обмена, в результате которого из 1 молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ.
3. Из 200 молекул глюкозы образуется : 36 х 200 = 7200 (молекул АТФ).
5. Человек при беге со средней скоростью расходует за 1 минуту 24 кДж энергии. Определите, сколько граммов глюкозы расходуется за 25 минут бега, если кислород доставляется кровью к мышцам в достаточном количестве.
Решение:
1. Определяем сколько энергии необходимо мышцам для работы: 24 кДж × 25 мин = 600 кДж
2. Энергия может быть только в виде АТФ, узнаем сколько необходимо моль АТФ: 600 кДж : 40 кДж = 15 моль
3. По уравнению С6Н12О6 + 38 АДФ + 38 Н3РО4 + 6 О2 –– 6 СО2 + 38 АТФ + 44 Н2О + 2880 кДж
определяем, сколько глюкозы при расщеплении образует это количество АТФ:
1
моль (C6H12O6) — 38 моль (АТФ) x = 0,4 моль (C6H12O6)
x моль (C6H12O6) — 15 моль (АТФ)
4. Переведѐм количество глюкозы в граммы:
1
моль (C6H12O6) — 180 г x = 72 г (C6H12O6)
0,4 моль (C6H12O6) — x г
Ответ: мышцы ног за 25 мин бега израсходуют 72 г глюкозы.
6. В процессе диссимиляции произошло расщепление 4 молей глюкозы, из которых полному расщеплению подверглись только 3 моля. Определите: А) Сколько молей молочной кислоты образовалось? Б) Сколько при этом образовалось АТФ? В) Какое количество энергии в них аккумулировано? Г) Сколько молей СО2 образовалось?
Д) Сколько молей О2 израсходовано?
Решение:
Реакция неполного расщепления глюкозы:
С6Н12О6 + 2 АДФ + 2 Н3РО4 –– 2 С3Н6О3 + 2 АТФ + 2 Н2О + 200 кДж
молочная к-та
А) молочной кислоты – 2 моля;
Б) АТФ – 2 моля;
В) 1 моль АТФ – 40 кДЖ, следовательно 40 х 2 = 80 кДж.
Реакция полного расщепления глюкозы:
С6Н12О6 + 38 АДФ + 38 Н3РО4 + 6 О2 –– 6 СО2 + 38 АТФ + 44 Н2О + 2880 кДж
Поскольку полному расщеплению подверглись 3 моля глюкозы, то:
3 С6Н12О6 + 3 х 38 АДФ + 3 х 38 Н3РО4 + 3 х 6 О2 –– 3 х 6 СО2 + 3 х 38 АТФ + 3 х 42 Н2О
или:
Б) АТФ = 3 х 38 = 114 молей;
В) 3 х 38 х 40 = 4560 кДж;
Г) СО2 = 6 х 3 = 18 молей;
Д) О2 = 6 х 3 = 18 молей.
Теперь сложим данные:
А) молочной кислоты образовалось 2 моля;
Б) АТФ синтезировано 114 + 2 = 116 молей;
В) энергии 4560 кДж + 80 кДж = 4640 кДж;
Г) СО2 – 18 молей;
Д) О2 – 18 молей.
7. В процессе энергетического обмена в клетке образовалось 116 молекул АТФ и затрачено 18 молекул кислорода. Определите количество молекул глюкозы подвергшихся гликолизу и сколько из них окислению до конечных продуктов.
Решение:
При окислении 1 глюкозы затрачивается 6 молекул кислорода
18/6= 3 Глюкозы подверглись окислению до конечных продуктов
3*38=114
116-114= 2
Как раз 2 АТФ выделяется при гликолизе 1 глюкозы.
Ответ: 1 глюкоза в гликолизе, 3 глюкозы до конца
8. Расщеплению и окислению подверглось 6 молекул глюкозы, на это расходовалось 24 молекулы кислорода. Определите, сколько молекул воды и углекислого газа выделилось при этом.
Решение:
1) 6*4=24 молекул углекислого газа, т.к. из 1 молекулы глюкозы выделяется 4 молекулы угл. газа
2) 44* 6=264 молекул воды, т.к. из 1 молекулы глюкозы выделяется 44 молекулы воды
Ответ: а) 24
б) 264
9.В процессе энергетического обмена в клетке образовалось 78 молекул АТФ и 12 молекул углекислого газа. Определите количество молекул глюкозы подвергшихся гликолизу и сколько из них окислению до конечных продуктов.
Решение:
Из 1 молекулы глюкозы образуется 38 АТФ при полном окислении 78:38=2. Значит полному окислению подверглось 2 молекулы глюкозы.
Одна молекула глюкозы при полном окислении – 6 СО2. 2АТФ при гликолизе.
Значит гликолизу подверглось 1 молекула глюкозы, полному окислению 2 молекулы глюкозы.
В процессе кислородного этапа катаболизма образовалось 972 молекулы АТФ. Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления? Ответ поясните.
Спрятать пояснение
Пояснение.
1) В процессе энергетического обмена, в ходе кислородного этапа из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ, следовательно, гликолизу, а затем полному окислению подверглось 972 : 36 = 27 молекул глюкозы.
2) При гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется до 2-ух молекул ПВК с образованием 2 молекул АТФ. Поэтому количество молекул АТФ, образовавшихся при гликолизе, равно 27 × 2 = 54.
3) При полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, следовательно, при полном окислении 27 молекул глюкозы образуется 38 × 27 = 1026 молекул АТФ.
Спрятать критерии
Критерии проверки:
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Ответ включает все названные выше элементы, не содержит биологических ошибок | 3 |
| Ответ включает два из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок.
ИЛИ Ответ включает три названных выше элемента, но содержит негрубые биологические ошибки |
2 |
| Ответ включает один из названных выше элементов и не содержит
биологических ошибок. ИЛИ Ответ включает два из названных выше элементов, но содержит негрубые биологические ошибки |
1 |
| Ответ неправильный. | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Ранее при расчете эффективности окисления коэффициент P/O для НАДH принимался равным 3,0, для ФАДH2 – 2,0.
По современным данным значение коэффициента P/O для НАДH соответствует 2,5, для ФАДH2 – 1,5.При расчете энергетической ценности, т.е. количества АТФ, образующейся при окислении аминокислот, и коэффициента Р/О необходимо представлять себе весь путь аминокислоты до полного окисления всех ее углеродных атомов в СО2. При этом необходимо учитывать число атомов углерода в молекуле.
Например, аспартат содержит 4 атома углерода и поэтому его остатку необходимо пройти 2 оборота ЦТК, прежде чем они выделятся в виде СО2. Подсчитывая число восстановленных НАДН, ФАДН2 и ГТФ, образуемых в двух оборотах ЦТК, определяем сумму АТФ – 20 молекул. При расчете коэффициента Р/О учитываем только фосфат, включенный в АТФ ферментом АТФ-синтазой, т.е. в процессе окислительного фосфорилирования. Это значит, что фосфат, входящий в ГТФ, не учитывается!
И, наконец, помним, что каждая молекула восстановленного эквивалента (т.е. НАДН или ФАДН2) передает на дыхательную цепь по одной паре электронов, которые проходят разное расстояние: от НАДН – три комплекса ферментов, от ФАДН2 – 2 комплекса ферментов, но в любом случае восстанавливают до воды по одному атому кислорода.
|
Расчет энергетического эффекта окисления аспарагиновой кислоты |
Схожим образом рассчитываем требуемые значения суммы АТФ и коэффициента Р/О для аланина и глутамата.
Два атома углерода аланина попадают в ЦТК после того, как безазотистый остаток аланина – пируват – окислится в пируват-дегидрогеназном комплексе с образованием НАДН. Образованный ацетил-SКоА входит в ЦТК и полностью окисляется в одном его обороте. В результате в дыхательную цепь направляется 4 молекулы НАДН и 1 молекула ФАДН2.
|
Расчет энергетического эффекта окисления аланина |
В случае с глутаматом надо учесть, что α-кетоглутарат, образуемый из глутаминовой кислоты, является метаболитом цикла Кребса. Он сразу превращается в сукцинил-SКоА и далее по реакциям ЦТК до оксалоацетата. Для полного окисления оксалоацетата (С4) требуется два оборота ЦТК (2 × 2СО2).
|
Расчет энергетического эффекта окисления глутаминовой кислоты |
Задачи по цитологии.
Энергетический обмен (Катаболизм или диссимиляция)
Методические рекомендации по
подготовке к ЕГЭ
1. В
процессе гликолиза образовались 102 молекул пировиноградной кислоты (ПВК).
Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ
образуется при полном окислении глюкозы в клетках эукариот? Ответ поясните.
2. В
процессе гликолиза образовалось 74 молекулы пировиноградной кислоты. Какое
количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ
образуется при её полном окислении? Объясните полученные результаты.
3. В
процессе кислородного этапа катаболизма образовалось 1116 молекулы АТФ.
Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько
молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления? Ответ
поясните.
4. В
процессе кислородного этапа катаболизма образовалось 1440 молекулы АТФ.
Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько
молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления? Ответ
поясните.
5. В
процессе гликолиза образовались 98 молекул АТФ. Какое количество молекул
глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется в ходе
кислородного этапа катаболизма и при полном окислении глюкозы в клетках
эукариот? Ответ поясните.
6. В
процессе гликолиза образовались 56 молекул АТФ. Какое количество молекул
глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется в ходе
кислородного этапа катаболизма и при полном окислении глюкозы в клетках
эукариот? Ответ поясните.
Задачи по цитологии.
Энергетический обмен (Катаболизм или диссимиляция)
Методические рекомендации по
подготовке к ЕГЭ
1. В
процессе гликолиза образовались 102 молекул пировиноградной кислоты (ПВК).
Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ
образуется при полном окислении глюкозы в клетках эукариот? Ответ поясните.
2. В
процессе гликолиза образовалось 74 молекулы пировиноградной кислоты. Какое
количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ
образуется при её полном окислении? Объясните полученные результаты.
3. В
процессе кислородного этапа катаболизма образовалось 1116 молекулы АТФ. Определите,
какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ
образовалось в результате гликолиза и полного окисления? Ответ поясните.
4. В
процессе кислородного этапа катаболизма образовалось 1440 молекулы АТФ.
Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько
молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления? Ответ
поясните.
5. В
процессе гликолиза образовались 98 молекул АТФ. Какое количество молекул
глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется в ходе
кислородного этапа катаболизма и при полном окислении глюкозы в клетках
эукариот? Ответ поясните.
6. В
процессе гликолиза образовались 56 молекул АТФ. Какое количество молекул
глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется в ходе
кислородного этапа катаболизма и при полном окислении глюкозы в клетках
эукариот? Ответ поясните.
ПОЯСНЕНИЯ
Задачи по цитологии.
Энергетический обмен (Катаболизм или диссимиляция)
Методические рекомендации по
подготовке к ЕГЭ
1. В
процессе гликолиза образовались 102 молекул пировиноградной кислоты (ПВК).
Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ
образуется при полном окислении глюкозы в клетках эукариот? Ответ поясните.
Пояснение.
1) В процессе гликолиза при расщеплении 1
молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты и выделяется
энергия, которой хватает на синтез 2 молекул АТФ.
2) Если образовалось 102 молекулы
пировиноградной кислоты, то, следовательно, расщеплению подверглось 102 : 2 =
51 молекул глюкозы.
3) При полном окислении в расчете на одну
молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ.
Следовательно, при полном окислении 51 молекулы
глюкозы образуется 38 х 51 = 1938 молекул АТФ
2. В
процессе гликолиза образовалось 74 молекулы пировиноградной кислоты. Какое
количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ
образуется при её полном окислении? Объясните полученные результаты.
Пояснение.
1) В процессе гликолиза при расщеплении 1
молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты и выделяется
энергия, которой хватает на синтез 2 молекул АТФ.
2) Если образовалось 74 молекулы
пировиноградной кислоты, то, следовательно, расщеплению подверглось 74 : 2 = 37
молекул глюкозы.
3) При полном окислении в расчете на одну
молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ.
Следовательно, при полном окислении 37
молекул глюкозы образуется 38 х 37 = 1406 молекул АТФ
3. В
процессе кислородного этапа катаболизма образовалось 1116 молекулы АТФ.
Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько
молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления? Ответ
поясните.
Пояснение.
1) В процессе энергетического обмена, в
ходе кислородного этапа из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ,
следовательно, гликолизу, а затем полному окислению подверглось 1116 : 36 = 31
молекула глюкозы.
2) При гликолизе одна молекула глюкозы
расщепляется до 2-ух молекул ПВК с образованием 2 молекул АТФ. Поэтому
количество молекул АТФ, образовавшихся при гликолизе, равно 31 × 2 = 62 АТФ.
3) При полном окислении одной молекулы
глюкозы образуется 38 молекул АТФ, следовательно, при полном окислении 31
молекулы глюкозы образуется 38 × 31 = 1178 молекул АТФ.
4. В
процессе кислородного этапа катаболизма образовалось 1440 молекулы АТФ.
Определите, какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько
молекул АТФ образовалось в результате гликолиза и полного окисления? Ответ
поясните.
Пояснение.
1) В процессе кислородного этапа
энергетического обмена из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ,
следовательно, гликолизу, а затем полному окислению подверглось 1440 : 36 = 40 молекул
глюкозы.
2) При гликолизе одна молекула глюкозы
расщепляется до 2-ух молекул ПВК с образованием 2 молекул АТФ. Поэтому
количество молекул АТФ, образовавшихся при гликолизе, равно 40 × 2 = 80.
3) При полном окислении одной молекулы
глюкозы образуется 38 молекул АТФ, следовательно, при полном окислении 40 молекул
глюкозы образуется 38 × 40 = 1520 молекул АТФ.
5. В
процессе гликолиза образовались 98 молекул АТФ. Какое количество молекул
глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется в ходе
кислородного этапа катаболизма и при полном окислении глюкозы в клетках
эукариот? Ответ поясните.
Пояснение.
1) В процессе гликолиза при расщеплении 1
молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты и выделяется
энергия, которой хватает на синтез 2 молекул АТФ.
2) Если образовалось 98 молекулы АТФ, то,
следовательно, расщеплению подверглось 98 : 2 = 49 молекул глюкозы.
3) В процессе энергетического обмена, в
ходе кислородного этапа из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ,
следовательно, 36 х 49 = 1764 молекул АТФ
4) При полном окислении в расчете на одну
молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ.
Следовательно, при полном окислении 49 молекулы
глюкозы образуется 38 х 49 = 1862 молекулы АТФ.
6. В
процессе гликолиза образовались 56 молекул АТФ. Какое количество молекул
глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется в ходе
кислородного этапа катаболизма и при полном окислении глюкозы в клетках
эукариот? Ответ поясните.
Пояснение.
1) В процессе гликолиза при расщеплении 1
молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты и выделяется
энергия, которой хватает на синтез 2 молекул АТФ.
2) Если образовалось 56 молекулы АТФ, то,
следовательно, расщеплению подверглось 56 : 2 = 28 молекул глюкозы.
3) В процессе энергетического обмена, в
ходе кислородного этапа из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ,
следовательно, 36 х 28 = 1008 молекул АТФ
4) При полном окислении в расчете на одну
молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ.
Следовательно, при полном окислении 28 молекул
глюкозы образуется 38 х 28 = 1064 молекулы АТФ.
2758. Определите количество молекул глюкозы, вступивших в диссимиляцию, и количество молекул АТФ, образовавшихся на бескислородном и кислородном этапах энергетического обмена, если в цикл клеточного дыхания вступило 10 молекул пировиноградной кислоты.
1) При распаде 1 молекулы глюкозы образуется 2 ПВК, значит в результате клеточного дыхания 10 ПВК образуется из 5 молекул глюкозы
2) В результате гликолиза (бескислородного (анаэробного) этапа энергетического обмена) из 1 молекулы глюкозы образуется 2 АТФ, значит из 5 молекул глюкозы образуются 5 × 2 = 10 молекул АТФ
3) В результате кислородного этапа энергетического обмена при окислении двух молекул ПВК (соответствуют 1 молекуле глюкозы) выделяется 36 АТФ, значит при окислении 5 молекул глюкозы выделятся 5 × 36 = 180 молекул АТФ
P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке 
При обращении указывайте id этого вопроса — 2758.