Метаболізм та етапи енергетичного обміну (гліколіз, клітинне дихання)
👩🏫Методичні акценти для вчителя • План проведення уроку на 45 хвНУШ▼
🎯 Очікувані результати навчання (НУШ):
Формування предметних компетентностей за темою «Метаболізм та етапи енергетичного обміну (гліколіз, клітинне дихання)», розвиток критичного мислення, вміння аналізувати причинно-наслідкові зв'язки та застосовувати набуті знання на практиці.
💬 Провокативне питання для старту:
Використайте блок «Гачок (Hook)» нижче для 2-хвилинної розминки з класом перед поясненням нового матеріалу.
⏱️ Рекомендований таймінг 45-хвилинного уроку:
Тема: § 21–22. Метаболізм та етапи енергетичного обміну (гліколіз, клітинне дихання). Д/з: опрацювати матеріал уроку та завдання «У зошит» на платформі EZZ-SCHOOL BOOKS.
⚡ Фронтальне бліц-опитування класу на початку уроку (2 хв):
- Що є ключовим поняттям теми «Метаболізм та етапи енергетичного обміну (гліколіз, клітинне дихання)» і чому воно важливе?
- Де у повсякденному житті, науці чи IT ми стикаємося з цим явищем/алгоритмом?
- Яка найпоширеніша помилка виникає під час першого знайомства з матеріалом?
🏠 Диференційоване домашнє завдання:
- Базовий рівень (обов'язковий): опрацювати конспект і блок «У зошит».
- Достатній рівень: скласти власну шпаргалку та пройти MiniCheck.
- Високий / STEM: виконати симуляцію у лабораторії та скласти BossQuiz на 100 XP.
📊 Критерії формувального оцінювання:
Твоя місія на цей урок
Натискай на цілі у міру їх опанування:
- 1Визначити поняття метаболізму: взаємозв'язок пластичного (анаболізм) та енергетичного (катаболізм) обмінів.Опанувати ➔
- 2Охарактеризувати 3 етапи енергетичного обміну: підготовчий, безкисневий (гліколіз) та кисневий (дихання).Опанувати ➔
- 3Порівняти енергетичний вихід гліколізу (2 АТФ) та аеробного дихання (36 АТФ).Опанувати ➔
- 4Записати сумарне рівняння повного розщеплення глюкози (C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + 38 АТФ).Опанувати ➔
🏃 Чому після спринтерського забігу горять м'язи і що таке кисневий борг?
Коли ви біжите на максимумі швидкості, легені не встигають постачати кисень до м'язів. Клітини переходять на аварійний анаеробний режим — гліколіз! Глюкоза розщеплюється лише частково, даючи всього 2 молекули АТФ замість 38, а в м'язах накопичується молочна кислота (лактат), викликаючи печіння та втому.
🔬 Інтерактивна біологічна лабораторія
Молекулярна лабораторія: Біосинтез білка
Транскрипція ДНК $\to$ іРНК $\to$ Трансляція генетичного коду
§ 21. Метаболізм: єдність катаболізму та анаболізму
Метаболізм (обмін речовин та енергії) — це сукупність усіх біохімічних перетворень речовин і енергії в живому організмі. Він складається з двох діалектично протилежних, але взаємопов'язаних процесів:
Реакції біосинтезу складних молекул із простих (фотосинтез, біосинтез білків, реплікація ДНК). Відбуваються з поглинанням і витратою енергії АТФ.
Реакції розщеплення та окиснення складних органічних молекул до простих продуктів (гліколіз, дихання). Супроводжуються виділенням енергії та синтезом АТФ.
§ 22. Три етапи енергетичного обміну: розщеплення 1 молекули глюкози
🔥 Етап 1. Підготовчий (у ШКТ та лізосомах)
Складні біополімери під дією гідролітичних ферментів розпадаються на мономери: білки ⟶ амінокислоти; жири ⟶ гліцерол і жирні кислоти; полісахариди ⟶ глюкозу.
⚡ Етап 2. Безкисневий — Гліколіз (у гіалоплазмі клітини)
Ланцюг із 10 ферментативних реакцій розщеплення молекули глюкози без участі кисню на дві молекули піровиноградної кислоти (ПВК / пірувату, C₃H₄O₃):
Вихід АТФ: 2 молекули (акумулюється ~40% енергії, 60% — тепло). Якщо кисню немає, піруват зазнає бродіння: молочнокислого (у м'язах накопичується лактат — причина печіння та втоми) або спиртового (у дріжджів — виділяється етанол і CO₂).
🫁 Етап 3. Кисневий — Аеробне дихання (у мітохондріях)
За наявності O₂ обидві молекули ПВК транспортуються в мітохондрії, де проходять цикл трикарбонових кислот Кребса (у матриксі) та окисне фосфорилювання на кристах за участі ланцюга цитохромів та ферменту АТФ-синтази:
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 38 АДФ + 38 Фн ⟶ 6 CO₂ + 6 H₂O + 38 АТФ
Разом утворюється 38 молекул АТФ: 2 молекули в цитоплазмі (гліколіз) + 36 молекул у мітохондріях (кисневий етап)! Ефективність перевищує 40% (у кращих теплових двигунів лише 25%).»
📊 Три етапи енергетичного обміну (дисиміляції / катаболізму)
| Етап катаболізму | Локалізація в клітині та умови | Хімічні перетворення та вихід енергії АТФ |
|---|---|---|
| I. Підготовчий етап | Травний тракт, лізосоми клітини; за участі ферментів | Розщеплення полімерів до мономерів (білки → амінокислоти; крохмаль → глюкоза). Уся енергія розсіюється у вигляді тепла (0 АТФ) |
| II. Безкисневий етап (гліколіз) | Цитозоль (цитоплазма); анаеробні умови (без O₂) | C₆H₁₂O₆ + 2АДФ + 2Ф → 2 C₃H₄O₃ (піруват) + 2АТФ + 2H₂O. Утворюється 2 молекули АТФ (чистий вихід) |
| III. Кисневий етап (дихання) | Мітохондрії (матрикс: цикл Кребса; кристи: дихальний ланцюг) | 2 піруват + 6O₂ + 36АДФ + 36Ф → 6CO₂ + 42H₂O + 36АТФ. Найефективніший етап: утворюється 36 молекул АТФ |
| Підсумковий баланс | Повне окиснення 1 молекули глюкози | C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 38АДФ + 38Ф → 6CO₂ + 6H₂O + 38 АТФ (близько 40% енергії акумулюється в АТФ, 60% — тепло) |
Скільки молекул АТФ сумарно утворюється при повному окисненні однієї молекули глюкози (гліколіз + дихання)?
У зошит (за підручником)
Вправи з підручника до цієї теми уроку. Виконуй у робочий зошит або за комп'ютером за вказівкою вчителя:
Складання схеми трьох етапів енергетичного обміну
💡 Підказка від нас: Вказати місце перебігу, вихідні речовини, продукти та кількість синтезованого АТФ для кожного етапу.
Розрахункова задача на окиснення глюкози
💡 Підказка від нас: Якщо розщепилося 5 моль глюкози, при повному окисненні утвориться: 5 * 38 = 190 моль АТФ.
Самоперевірка (картки знань)
Натискай для перевороту (або Пробіл / ◀ ▶ на клавіатурі)
Бос-тест: Метаболізм та етапи енергетичного обміну (гліколіз, клітинне дихання)
Питання 1 з 5 • Завдай удару по босу теми
Скільки молекул АТФ запасається під час підготовчого етапу енергетичного обміну?
Шпаргалка уроку (головне в один екран)
Усе найважливіше для повторення перед уроком або самостійною роботою
Головне правило: 1 етап: травлення (0 АТФ). 2 етап: гліколіз у цитоплазмі (2 АТФ + 2 ПВК). 3 етап: мітохондрії + O2 (36 АТФ + CO2 + H2O). Разом: 38 АТФ з 1 глюкози!
Екзаменаційний акцент (НМТ/ЗНО): Гліколіз дає всього 2 АТФ, дихання в мітохондріях — 36 АТФ. Кисень збільшує ККД у 18 разів!