37. В процессе энергетического обмена выделилось 3550 кДж тепловой энергии. При полном и неполном распаде глюкозы, образуется 5 молекул молочной кислоты и 100 молекул АТФ, определите следующее. а) Рассчитать тепловую энергию (кДж), выделившуюся на начальном этапе энергетического обмена; b) На сколько кДж различается тепловая энергия, выделяемая в анаэробных и аэробных условиях распада глюкозы?

Краткое пояснение:

Пошаговое решение:

• а) Тепловая энергия на начальном этапе: Начальный этап энергетического обмена (гликолиз) происходит и при полном, и при неполном расщеплении глюкозы. При неполном расщеплении 1 молекулы глюкозы выделяется 180 кДж теплоты и образуется 2 молекулы молочной кислоты (что соответствует 5 молекулам в условии задачи, то есть 2.5 молекулы глюкозы). Общее выделение энергии — 3550 кДж. Если 5 молекул молочной кислоты образуются из 2.5 молекул глюкозы, то для образования 1 молекулы молочной кислоты нужно 1 молекула глюкозы. Тогда 3550 кДж соответствует полному распаду глюкозы. В условии задачи сказано, что при неполном распаде образуется 5 молекул молочной кислоты. Если предположить, что 3550 кДж — это полная энергия, то при неполном распаде она меньше. Обычно при гликолизе (неполном распаде) выделяется около 180 кДж на 1 молекулу глюкозы. Для образования 5 молекул молочной кислоты нужно 5 молекул глюкозы, то есть 5 * 180 кДж = 900 кДж. Этот расчет противоречит условию. Давайте исходить из того, что 3550 кДж — это общая энергия, полученная из какого-то количества глюкозы. При неполном расщеплении 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы молочной кислоты и ~180 кДж. При полном расщеплении 1 молекулы глюкозы образуется 6 молекул CO2, 6 молекул H2O и ~3200 кДж. В условии сказано, что образуется 5 молекул молочной кислоты, что соответствует неполному распаду. Предположим, что 3550 кДж — это энергия, выделенная при полном расщеплении. Если 5 молекул молочной кислоты образовалось, то это значит, что распалось 5/2 = 2.5 молекулы глюкозы. Тогда энергия, выделившаяся при неполном распаде, составила бы (3550 / X) * 180. Более корректно предположить, что 3550 кДж — это общая выделившаяся энергия, причём указано, что образуется 5 молекул молочной кислоты, что указывает на неполный распад. Обычно при неполном распаде 1 молекулы глюкозы выделяется около 180 кДж. Если 100 молекул АТФ образовалось, это может быть и при полном, и при неполном (2 АТФ на 1 глюкозу при гликолизе). При неполном распаде 1 молекулы глюкозы выделяется ~180 кДж. Если 5 молекул молочной кислоты образовалось, значит, распалось 2.5 молекулы глюкозы. Тогда энергия, выделившаяся на начальном этапе, составила бы 2.5 * 180 = 450 кДж. Но это при условии, что 3550 кДж — это энергия полного распада. Если 3550 кДж — это энергия неполного распада, то на начальном этапе выделилось 3550 кДж. Учитывая, что 100 молекул АТФ и 5 молекул молочной кислоты — это результат полного или неполного распада, и 3550 кДж — это общая выделившаяся тепловая энергия. Если предположить, что 3550 кДж — это полная энергия, тогда начальный этап (гликолиз) дал бы ~5% от этой величины, то есть ~177.5 кДж. Если 3550 кДж — это энергия неполного распада, то на начальном этапе выделилось 3550 кДж. Возьмем среднее значение. Если 1 молекула глюкозы дает ~3200 кДж при полном расходе и ~180 кДж при неполном. Если 3550 кДж — это общая энергия, и она больше, чем при полном распаде (3200 кДж), то условие некорректно. Примем, что 3550 кДж — это энергия, выделившаяся при неполном распаде. Тогда начальный этап — это гликолиз, который и является неполным распадом. Следовательно, на начальном этапе выделилось 3550 кДж.
• б) Разница тепловой энергии: При полном распаде 1 молекулы глюкозы выделяется около 3200 кДж. При неполном распаде 1 молекулы глюкозы выделяется около 180 кДж. Разница составляет 3200 - 180 = 3020 кДж.

Ответ: а) 3550 кДж, б) 3020 кДж