Этапы энергетического обмена: таблица
Три этапа энергетического обмена: 1) подготовительный — полимеры расщепляются до мономеров, АТФ не образуется; 2) бескислородный (гликолиз) в цитоплазме — глюкоза → 2 ПВК, 2 АТФ; 3) кислородный в митохондриях — ПВК → CO₂ и H₂O, 36 АТФ. Всего 38 АТФ на молекулу глюкозы.
Таблица этапов энергетического обмена
Такого слова нет в таблице. Попробуйте место — «цитоплазма», «митохондрии» — или вещество: «глюкоза», «АТФ».
| Этап | Где идёт | Что происходит | Продукты | АТФ на 1 глюкозу |
|---|---|---|---|---|
| 1. Подготовительный | в пищеварительном тракте, в клетке — в лизосомах | полимеры расщепляются до мономеров: белки → аминокислоты, полисахариды → глюкоза, жиры → глицерин и жирные кислоты, нуклеиновые кислоты → нуклеотиды | мономеры; энергия рассеивается в виде тепла | 0 |
| 2. Бескислородный (гликолиз) | в цитоплазме | глюкоза без участия кислорода расщепляется в несколько реакций до двух молекул пировиноградной кислоты (ПВК) | 2 ПВК, 2 НАД·H; около 40 % энергии запасается в АТФ, остальное — тепло | 2 |
| 3. Кислородный (клеточное дыхание) | в митохондриях: цикл Кребса — в матриксе, окислительное фосфорилирование — на кристах | ПВК окисляется до CO₂ и воды; водород передаётся по дыхательной цепи на кислород; АТФ-синтаза синтезирует АТФ | 6 CO₂, 6 H₂O | 36 |
Суммарно: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38 АТФ. Так принято считать на ЕГЭ; по современным данным выход немного меньше — около 30–32 АТФ.
Как пользоваться таблицей?
Энергетический обмен у аэробов идёт в три этапа. Подготовительный расщепляет полимеры до мономеров, энергия уходит в тепло. Бескислородный — гликолиз в цитоплазме: глюкоза распадается до двух молекул пировиноградной кислоты, образуется 2 АТФ. Кислородный идёт в митохондриях и даёт ещё 36 АТФ. Первая таблица — этапы, вторая — дыхание и брожение, третья — расчёты для задачи.
Скачать PDFА4, 1 лист, 205 КБ: таблица для печати и QR-код на эту страницу
Кислородное дыхание и брожение: сравнение
| Признак | Кислородное дыхание | Молочнокислое брожение | Спиртовое брожение |
|---|---|---|---|
| Нужен ли кислород | да | нет | нет |
| Где идёт | цитоплазма и митохондрии | цитоплазма | цитоплазма |
| Конечные продукты | CO₂ и H₂O | молочная кислота | этиловый спирт и CO₂ |
| АТФ на 1 глюкозу | 38 | 2 | 2 |
| У кого | большинство эукариот, аэробные бактерии | молочнокислые бактерии; мышцы при нехватке кислорода | дрожжи; клетки растений без кислорода |
| Применение | — | кефир, йогурт, квашеная капуста, силос | хлебопечение, виноделие, пивоварение |
Расчёты по этапам энергетического обмена
| Что найти | Формула | Пример для 10 молекул глюкозы |
|---|---|---|
| Молекулы ПВК после гликолиза | 2n | 20 |
| АТФ при гликолизе (и при брожении) | 2n | 20 |
| АТФ на кислородном этапе | 36n | 360 |
| АТФ при полном окислении | 38n | 380 |
| Молекулы CO₂ при полном окислении | 6n | 60 |
| Молекулы O₂ на полное окисление | 6n | 60 |
| Молочная кислота при брожении | 2n | 20 |
Если в задаче дано число ПВК или АТФ гликолиза, сначала найдите число глюкоз: разделите на 2. Если дано 38 АТФ — это одна молекула глюкозы.
Зачем клетке АТФ?
АТФ — универсальный переносчик энергии. При отщеплении концевого остатка фосфорной кислоты — АТФ → АДФ + фосфат — выделяется около 40 кДж на моль, и эта энергия идёт на синтез веществ, сокращение мышц, транспорт через мембрану, передачу нервного импульса. Энергетический обмен нужен, чтобы из АДФ и фосфата снова собрать АТФ. Связь между остатками фосфорной кислоты называют макроэргической.
Чем энергетический обмен отличается от пластического?
Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм) расщепляет органические вещества и запасает выделившуюся энергию в АТФ. Пластический обмен (ассимиляция, анаболизм) строит собственные вещества клетки — белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты — и тратит на это АТФ. Два процесса связаны: пластическому нужна энергия, энергетическому — ферменты, которые синтезирует пластический.
Как решить задачу 27 на энергетический обмен: пример
Условие: в диссимиляцию вступило 15 молекул глюкозы. Сколько молекул ПВК и АТФ образовалось при гликолизе, сколько АТФ на кислородном этапе и всего? Решение: при гликолизе из одной глюкозы — 2 ПВК и 2 АТФ: 15 × 2 = 30 ПВК и 30 АТФ. Кислородный этап даёт 36 АТФ на глюкозу: 15 × 36 = 540. Всего 30 + 540 = 570 АТФ, то есть 15 × 38. В ответе объясните, где идёт каждый этап и почему кислородный даёт больше энергии: органические вещества окисляются полностью, до CO₂ и H₂O.
Проверь себя
Этапы энергетического обмена: проверь себя: 5 вопросов, от простых к трудным. В заданиях 6–8 этапы узнают по месту и продуктам, в 27 — считают АТФ.
Дальше — задание 27 по биологии. Задача по цитологии и эволюции — задания с проверкой, без регистрации.
Задание дня ЕГЭ — каждый день одно новое: решить сегодняшнее · напоминание в Telegram раз в день
Как это спрашивают на ЕГЭ и ОГЭ?
Этапы энергетического обмена на ЕГЭ по биологии проверяют задания 6 и 7 (признаки этапов, строение митохондрий), 8 (процессы по порядку), 3 (одно число: АТФ или ПВК) и 27 — задача на диссимиляцию с объяснением, где идёт каждый этап.
- Задание 27 ЕГЭ: задача по цитологииЧисло ПВК, АТФ и CO₂ по числу молекул глюкозы с объяснением этапов.
- Задание 3 ЕГЭ: расчётная задачаСколько АТФ даёт гликолиз или полное окисление глюкозы.
- Задание 8 ЕГЭ: последовательность процессовЭтапы расщепления глюкозы по порядку.
Теория по теме:
Потренироваться на заданиях
Таблица помогает найти ответ, тренажёр — научиться находить его самому. В кабинете НейроМиши задания ЕГЭ с проверкой и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.
Вопросы и ответы
Сколько этапов у энергетического обмена?
У аэробных организмов три: подготовительный, бескислородный (гликолиз) и кислородный. У анаэробов кислородного этапа нет, процесс заканчивается брожением.
Какой этап энергетического обмена самый выгодный?
Кислородный: он даёт 36 АТФ из 38. Органические вещества окисляются до конца, до CO₂ и воды, и вся запасённая в них энергия освобождается.
Что такое ПВК?
Пировиноградная кислота (пируват) — продукт гликолиза: из одной молекулы глюкозы получаются две молекулы ПВК. При наличии кислорода она окисляется в митохондриях, без него превращается в молочную кислоту или спирт.
Где происходит второй этап энергетического обмена?
В цитоплазме клетки. Гликолиз — единственный этап расщепления глюкозы, который не требует кислорода и митохондрий.
Источники
- ФИПИ: кодификатор и спецификация ЕГЭ по биологии — элемент 2.4: этапы энергетического обмена, гликолиз, клеточное дыхание, эффективность энергетического обмена
- Биология. 10 класс (углублённый уровень): учебник под ред. В. К. Шумного, Г. М. Дымшица (М.: Просвещение) — энергетический обмен в клетке