Уравнение превращения глюкозы в молочную кислоту

Уравнение превращения глюкозы в молочную кислоту

а) Анаэробные процессы высвобождения энергии. Анаэробный гликолиз. Иногда в случае отсутствия или недостаточного количества кислорода окислительное фосфорилирование становится невозможным. Но даже при таких условиях небольшое количество энергии может быть доставлено клеткам путем гликолитического расщепления углеводов, поскольку для химической реакции расщепления глюкозы до пировиноградной кислоты кислорода не требуется.

Это чрезвычайно неэкономичный путь метаболизма глюкозы, т.к. только 24000 калорий энергии, выделяемой при расщеплении каждой молекулы глюкозы, используется для образования АТФ, что составляет чуть больше 3% общего количества выделившейся энергии. Тем не менее, такой путь метаболизма, названный анаэробным энергообеспечением, в ситуации, когда кислород недоступен, доставляет энергию в течение нескольких минут, что может оказаться спасительным для клеток.

б) Образование молочной кислоты во время анаэробного гликолиза способствует выделению дополнительного количества энергии сверх анаэробного энергообеспечения. Согласно закону действующих масс, если количество образующихся конечных продуктов реакции приближается к средним значениям, обеспечиваемым реакцией, скорость реакций снижается практически до нуля. Конечными продуктами реакции гликолиза являются (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже):

(1) пировиноградная кислота;

(2) атомы водорода, присоединяющиеся к НАД+, образуя НАД-Н и Н+.

Последовательность химических реакций, ответственных за гликолиз

Образование обоих или одного из них останавливает процессы гликолиза и препятствует дальнейшему образованию АТФ. Если количество образовавшихся конечных продуктов реакции велико, они взаимодействуют друг с другом, образуя молочную кислоту в соответствии со следующей схемой реакции:

Таким образом, в анаэробных условиях большое количество пировиноградной кислоты превращается в молочную кислоту, которая легко диффундирует во внеклеточное пространство и даже внутрь некоторых менее активных клеток. Следовательно, молочная кислота представляет собой разновидность «водосточного колодца», в котором исчезают конечные продукты гликолиза, что позволяет гликолизу осуществляться дольше, чем это могло быть при отсутствии молочной кислоты.

Без этого превращения пировиноградной кислоты гликолиз мог бы осуществляться лишь в течение нескольких секунд. Вместо этого гликолиз продолжается в течение нескольких минут, снабжая организм значительным дополнительным количеством АТФ даже при отсутствии кислорода.

в) Обратное превращение молочной кислоты в пировиноградную, когда кислород становится доступным. Если кислород вновь становится доступным после периода анаэробного метаболизма, молочная кислота быстро превращается в пировиноградную кислоту, НАД-Н и Н+. Большие количества этих веществ немедленно окисляются, образуя значительное количество АТФ. Избыток АТФ может явиться причиной того, что более 75% пировиноградной кислоты вновь превращается в глюкозу.

Таким образом, большое количество молочной кислоты, которое образуется во время анаэробного гликолиза, не теряется организмом, т.к. если кислород вновь становится доступным, молочная кислота может подвергнуться обратному превращению в глюкозу или напрямую использоваться для получения энергии. Большая часть этих превращений осуществляется в печени, но в небольших количествах может происходить и в других тканях.

г) Использование сердцем молочной кислоты для получения энергии. Сердечная мышца обладает способностью превращать молочную кислоту в пировиноградную и затем использовать последнюю для получения энергии. В большинстве случаев это происходит при больших физических нагрузках, когда в кровь поступают значительное количество молочной кислоты из скелетных мышц и суммарно дает существенное количество энергии сердечной мышце.

Видео этапы, реакции гликолиза

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Углеводы

Теория по теме Углеводы. Краткие конспект по углеводам. Классификация углеводов, химические свойства углеводов, способы получения углеводов. Свойства и получение моносахаридов (глюкоза, фруктоза), олигосахаридов (сахароза и др.), полисахаридов.

Исключение составляет дезоксирибоза, которая имеют формулу С₅Н₁₀O₄ (на один атом кислорода меньше, чем рибоза).

Классификация углеводов

По числу структурных звеньев

• Моносахариды — содержат одно структурное звено.
• Олигосахариды — содержат от 2 до 10 структурных звеньев (дисахариды, трисахариды и др.).
• Полисахариды — содержат n структурных звеньев.

Некоторые важнейшие углеводы:

По числу атомов углерода в молекуле

• Пентозы — содержат 5 атомов углерода.
• Гексозы — содержат 6 атомов углерода.
• И т.д.

По размеру кольца в циклической форме молекулы

• Пиранозы — образуют шестичленное кольцо.
• Фуранозы — содержат пятичленное кольцо.

Химические свойства, общие для всех углеводов

1. Горение

Все углеводы горят до углекислого газа и воды.

2. Взаимодействие с концентрированной серной кислотой

Концентрированная серная кислота отнимает воду от углеводов, при этом образуется углерод С («обугливание») и вода.

Моносахариды

Моносахариды являются структурными звеньями олигосахаридов и полисахаридов.

Важнейшие моносахариды

Название и формула	Глюкоза C6H12O6	Фруктоза C6H12O6	Рибоза C5H10O5
Структурная формула
Классификация	гексоза альдоза в циклической форме – пираноза	гексоза кетоза в циклической форме — фураноза	пентоза альдоза в циклической форме – фураноза

Глюкоза

Глюкоза – это альдегидоспирт (альдоза).

Она содержит шесть атомов углерода, одну альдегидную и пять гидроксогрупп.

Глюкоза существует в растворах не только в виде линейной, но и циклических формах (альфа и бета), которые являются пиранозными (содержат шесть звеньев):

α-глюкоза	β-глюкоза

Химические свойства глюкозы

Водный раствор глюкозы

В водном растворе глюкозы существует динамическое равновесие между двумя циклическими формами — α и β и линейной формой:

Качественная реакция на многоатомные спирты: реакция со свежеосажденным гидроксидом меди (II)

При взаимодействии свежеосажденного гидроксида меди (II) с глюкозой (и другими моносахаридами происходит растворение гидроксида с образованием комплекса синего цвета.

Реакции на карбонильную группу — CH=O

Глюкоза проявляет свойства, характерные для альдегидов.

• Реакция «серебряного зеркала»

• Реакция с гидроксидом меди (II) при нагревании. При взаимодействии глюкозы с гидроксидом меди (II) выпадает красно-кирпичный осадок оксида меди (I):

• Окисление бромной водой. При окислении глюкозы бромной водой образуется глюконовая кислота:

• Также глюкозу можно окислить хлором, бертолетовой солью, азотной кислотой.

• Каталитическое гидрирование. При взаимодействии глюкозы с водородом происходит восстановление карбонильной группы до спиртового гидроксила, образуется шестиатомный спирт – сорбит:

• Брожение глюкозы. Брожение — это биохимический процесс, основанный на окислительно-восстановительных превращениях органических соединений в анаэробных условиях.

Спиртовое брожение. При спиртовом брожении глюкозы образуются спирт и углекислый газ:

Молочнокислое брожение. При молочнокислом брожении глюкозы образуется молочная кислота:

Маслянокислое брожение. При маслянокислом брожении глюкозы образуется масляная кислота (внезапно):

• Образование эфиров глюкозы (характерно для циклической формы глюкозы).

Глюкоза способна образовывать простые и сложные эфиры.

Наиболее легко происходит замещение полуацетального (гликозидного) гидроксила.

Например, α-D-глюкоза взаимодействует с метанолом.

При этом образуется монометиловый эфир глюкозы (α-O-метил-D-глюкозид):

В более жестких условиях (например, с CH₃-I) возможно алкилирование и по другим оставшимся гидроксильным группам.

Моносахариды способны образовывать сложные эфиры как с минеральными, так и с карбоновыми кислотами.

Получение глюкозы

Гидролиз крахмала

В присутствии кислот крахмал гидролизуется:

Синтез из формальдегида

Реакция была впервые изучена А.М. Бутлеровым. Синтез проходит в присутствии гидроксида кальция:

Фотосинтез

В растениях углеводы образуются в результате реакции фотосинтеза из CO₂ и Н₂О:

Фруктоза

Она содержит шесть атомов углерода, одну кетоновую группу и пять гидроксогрупп.

Фруктоза	α-D-фруктоза	β-D-фруктоза

Фруктоза – кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, более сладкое, чем глюкоза.

В свободном виде содержится в мёде и фруктах.

Химические свойства фруктозы связаны с наличием кетонной и пяти гидроксильных групп.

При гидрировании фруктозы также получается сорбит.

Дисахариды

Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) С₁₂Н₂₂О₁₁

Молекула сахарозы состоит из остатков α-глюкозы и β-фруктозы, соединенных друг с другом:

В молекуле сахарозы гликозидный атом углерода глюкозы связан из-за образования кислородного мостика с фруктозой, поэтому сахароза не образует открытую (альдегидную) форму.

Сахароза подвергается гидролизу подкисленной водой. При этом образуются глюкоза и фруктоза:

Мальтоза С₁₂Н₂₂О₁₁

Это дисахарид, состоящий из двух остатков α-глюкозы, она является промежуточным веществом при гидролизе крахмала.

При гидролизе мальтозы образуется глюкоза.

Полисахариды

Основные представители — крахмал и целлюлоза — построены из остатков одного моносахарида — глюкозы.

Крахмал и целлюлоза имеют одинаковую молекулярную формулу: (C₆H₁₀O₅)_n, но совершенно различные свойства.

Это объясняется особенностями их пространственного строения.

Крахмал состоит из остатков α-глюкозы, а целлюлоза – из β-глюкозы, которые являются пространственными изомерами и отличаются лишь положением одной гидроксильной группы:

Крахмал

Крахмалом называется полисахарид, построенный из остатков циклической α-глюкозы.

В его состав входят:

• амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) – 10-20%
• амилопектин (оболочка крахмального зерна) – 80-90%

Цепь амилозы включает 200 — 1000 остатков α-глюкозы (средняя молекулярная масса 160 000) и имеет неразветвленное строение.

Амилопектин имеет разветвленное строение и гораздо большую молекулярную массу, чем амилоза.

Свойства крахмала

• Гидролиз крахмала: при кипячении в кислой среде крахмал последовательно гидролизуется:

• Крахмал не дает реакцию “серебряного зеркала” и не восстанавливает гидроксид меди (II).

• Качественная реакция на крахмал: синее окрашивание с раствором йода.

Целлюлоза

Целлюлоза (клетчатка) – наиболее распространенный растительный полисахарид. Цепи целлюлозы построены из остатков β-глюкозы и имеют линейное строение.

Свойства целлюлозы

• Образование сложных эфиров с азотной и уксусной кислотами.

Нитрование целлюлозы.

Так как в звене целлюлозы содержится 3 гидроксильные группы, то при нитровании целлюлозы избытком азотной кислоты возможно образование тринитрата целлюлозы, взрывчатого вещества пироксилина:

Ацилирование целлюлозы.

При действии на целлюлозу уксусного ангидрида (упрощённо-уксусной кислоты) происходит реакция этерификации, при этом возможно участие в реакции 1, 2 и 3 групп ОН.

Получается ацетат целлюлозы – ацетатное волокно.

• Гидролиз целлюлозы.

Целлюлоза, подобно крахмалу, в кислой среде может гидролизоваться, в результате тоже получается глюкоза. Но процесс идёт гораздо труднее.

Химические свойства глюкозы
методическая разработка по химии (10 класс)

Химические свойства глюкозы

Скачать:

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Химические свойства глюкозы 1 Бикеева Кристина Анатольевна

Тема урока: «Химические свойства глюкозы». Тип урока: урок – рефлексия. Цель урока: повторение, закрепление знаний о химических свойствах глюкозы, а также при необходимости коррекция изученного материала. 2

Задачи урока Образовательные Развивающие Воспитывающие повторить изученный материал по теме углеводы, закрепить знания учащихся о химических свойствах глюкозы; сформировать умения составлять уравнения соответствующих реакций; сформировать умения решать задачи. совершенствовать умения извлекать информацию из наблюдаемых процессов, устного сообщения, справочных материалов; продолжить формирование умений анализировать данные, выявлять сущность наблюдаемых процессов, обобщать и делать выводы. продолжить формирование научного мировоззрения учащихся, формируя убеждения в необходимости привлечения средств химии к пониманию и описанию процессов, происходящих в окружающем мире. 3

Планируемые результаты 4 Предметные: знать химические свойства глюкозы; уметь характеризовать химические свойства глюкозы; составлять уравнения реакций, решать задачи. Личностные: умение соотносить свои действия с планируемыми результатами; осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата; корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией. Метапредметные: Познавательные: умение определять понятия, умение работать с информацией, выделять главное, устанавливать причинно-следственные связи, строить логичные рассуждения и делать выводы; высказывать суждения; использовать знаки, символы, схемы, алгоритм для выполнения заданий; осуществлять поиск информации в соответствии с поставленной задачей, используя различные ресурсы информационной среды. Регулятивные: умение переносить имеющиеся знания на новый изучаемый объект, умение осуществлять контроль, самоконтроль, взаимопомощь. Коммуникативные: готовность получать необходимую информацию, выдвигать гипотезу, доказательства, продуктивно взаимодействовать со своими партнерами.

Методы обучения и формы организации учебной деятельности 5 Общелогические Общепедагогические Специфические Анализ, обобщение, систематизация Беседа, повествование, самостоятельная работа Химический эксперимент Средства обучения Учебно-материальные (+УМК) Дидактико-методические Психолого-педагогические Оборудование кабинета химии: Проектор, доска, презентация, химическая посуда, реактивы, учебник Химия 10 класс под редакцией Н.Е. Кузнецовой (профильный уровень) 1) химический язык 2) дидактические материалы: карточки 3) Химический эксперимент 1) вопросы 2) задачи 3) тесты Форма организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная, коллективная.

Мотивационно-целевой этап (2 мин.) Интересные факты 6 А знаете ли вы, что… • Выполняя функцию источника энергии для многочисленных процессов, протекающих в клетках организма, глюкоза является компонентом крови, концентрация которого должна сохраняться на строго определенном уровне (80-120 мг в 100 мл крови). Превышение такого уровня ведет к нарушению углеводного обмена и развитию сахарного диабета – распространенный сегодня даже среди молодежи болезни. Итак, в клетках и тканях организма человека глюкоза многофункциональна; оперативно окисляется кислородом в процессе клеточного дыхания, при избытке ее в крови складывается в печени в виде гликогена. • Некоторые лягушки нашли применение глюкозе в своём организме — любопытное, хотя и гораздо менее важное. В зимние время иногда можно найти лягушек, вмёрзших в ледяные глыбы, но после оттаивания земноводные оживают. Как же они ухитряются не замёрзнуть насмерть? Оказывается, с наступлением холодов в крови лягушки в 60 раз увеличивается количество глюкозы. Это мешает образованию внутри организма кристалликов льда.

Этап включения в систему знаний и повторения (3 мин.) 7 Блиц-опрос — какие соединения называют углеводами? — какие химические элементы входят в состав углеводов? — охарактеризуйте строение глюкозы, перечислите какие функциональные группы входят в состав глюкозы? — как классифицируют углеводы в зависимости от их строения и способности к гидролизу? — охарактеризуйте физические свойства глюкозы?

Этап актуализации знаний и фиксации затруднений в индивидуальной деятельности (7 мин.) Корзина идей 8 В течение двух минут каждому ученику необходимо самостоятельно записать все в тетрадях, что ему известно по теме «Химические свойства глюкозы». Далее по парам учащиеся делятся знаниями, обмениваются информацией. На следующем этапе (коллективном) каждый называет одно сведение, факт по теме (без повторов!). Все сведения записываются на листочках и прикрепляются к корзине без комментирования. Сразу видно, кто активно «наполняет корзину», а кому требуется помощь.

Локализация индивидуальных затруднений (15 мин.) 9 Цель данного этапа — научить детей шаг за шагом анализировать свои действия и понять, почему именно это упражнение вызвало затруднения. Удобнее всего работать по вопросам: Какое задание я выполнял? Какое знание я использовал / каким способом решал задачу? Что делал сначала? Потом? Где возникло затруднение? Почему? Чего мне хватает для правильного решения?

Локализация индивидуальных затруднений 10 Карточки 1) Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: а) углекислый газ → глюкоза→ сорбит; б) глюкоза → глюконовая кислота→ глюконат натрия (натриевая соль глюконовой кислоты); в) глюкоза → этиловый спирт→ этилен ↓ молочная кислота 2) В результате спиртового брожения глюкозы получен этанол, который окислили до кислоты. При действии избытка гидрокарбоната калия на всю полученную кислоту выделился газ объемом 8,96 л ( н.у .). Определите массу глюкозы, подвергшуюся брожению. 3) При нагревании раствора глюкозы с голубым осадком гидроксида меди (II) цвет осадка изменился на красный. Составьте уравнение реакции и вычислите массу полученного осадка, если глюкоза взята массой 18 г.

Локализация индивидуальных затруднений Ответы 11

Локализация индивидуальных затруднений Ответы 12 Решение для задачи №1: реакции: С 6 Н 12 О 6 = 2С 2 Н 5 ОН + 2СО 2 С 2 Н 5 ОН + [O] = CH 3 COOH CH 3 COOH +NaHCO 3 = CH 3 COONa + CO 2 +H 2 O n (СО 2 )=8.96/22.4 = 0.4моль тогда n (CH 3 COOH) = 0.4 моль тогда n (С 2 Н 5 ОН) = 0.4 моль по первому уравнению n(С 6 Н 12 О 6 ) = 0.4/2=0.2 моль m(С 6 Н 12 О 6 )=0.2*180=36 г. Ответ: m(С 6 Н 12 О 6 ) = 36 г. Решение для задачи №2: С 6 Н 12 О 6 +Cu(OH) 2 = С 6 Н 12 О 7 + С u 2 О↓+ Н 2 О n (С 6 Н 12 О 6 ) = m / M = 18/180=0,1моль; n (С u 2 О)=0,1моль ; m (С u 2 О)= n * M =0,1*160=16г. Ответ: m (С u 2 О)=16 г.

Демонстрация эксперимента (5 мин.) 13

Контрольно-оценочный этап (самостоятельная работа-тест с взаимопроверкой) (7 мин.) 14

Контрольно-оценочный этап (самостоятельная работа-тест с взаимопроверкой) 15

Контрольно-оценочный этап (самостоятельная работа-тест с взаимопроверкой) 16

Контрольно-оценочный этап (самостоятельная работа-тест с взаимопроверкой) 17

Этап информации о домашнем задании (1 мин.) 18 Параграф 42, стр. 253 ответить на вопросы

Рефлексия учебной деятельности на уроке (3 мин.) 19 Какими свойствами обладает глюкоза? Какие типы реакций характерны для глюкозы? Ваши главные результаты сегодня? Благодаря чему вам удалось их достичь? Какие трудности встретились во время выполнения задания, как вы их преодолевали? Какие идеи возникли во время выполнения задания? Вопросы и пожелания, возникшие в связи с темой урока. Выставление оценок за урок.

Предварительный просмотр:

1. Тема урока: Химические свойства глюкозы
2. Тип урока: урок-рефлексия
3. Вид урока: комбинированный
4. Цель урока: повторение, закрепление знаний о химических свойствах глюкозы, а также при необходимости коррекция изученного материала.
5. Задачи урока:

повторить изученный материал по теме углеводы, закрепить знания учащихся о химических свойствах глюкозы; сформировать умения составлять уравнения соответствующих реакций; сформировать умения решать задачи.

совершенствовать умения извлекать информацию из наблюдаемых процессов, устного сообщения, справочных материалов; продолжить формирование умений анализировать данные, выявлять сущность наблюдаемых процессов, обобщать и делать выводы.

продолжить формирование научного мировоззрения учащихся, формируя убеждения в необходимости привлечения средств химии к пониманию и описанию процессов, происходящих в окружающем мире.

знать химические свойства глюкозы; уметь характеризовать химические свойства глюкозы; составлять уравнения реакций, решать задачи.

умение соотносить свои действия с планируемыми результатами; осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата; корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией.

Познавательные: умение определять понятия, умение работать с информацией, выделять главное, устанавливать причинно-следственные связи, строить логичные рассуждения и делать выводы; высказывать суждения; использовать знаки, символы, схемы, алгоритм для выполнения заданий; осуществлять поиск информации в соответствии с поставленной задачей, используя различные ресурсы информационной среды.

Регулятивные: умение переносить имеющиеся знания на новый изучаемый объект, умение осуществлять контроль, самоконтроль, взаимопомощь.

Коммуникативные: готовность получать необходимую информацию, выдвигать гипотезу, доказательства, продуктивно взаимодействовать со своими партнерами.