М-О химии спорта (7-8 классы)
(для решения требуется авторизация)
Источник: Входная олимпиада летней химической школы на базе МФТИ-2024
Процесс получения энергии организмом основан на полном аэробном окислении глюкозы (C6H12O6) до углекислого газа и воды. Это окисление является одним из главных источников энергии, запасаемой в виде аденозинтрифосфата (АТФ), которая получается в реакции фосфорилирования аденозиндифосфата с участием мембраны митохондрий. Так, благодаря выделяющейся энергии при взаимодействии воды с АТФ с образованием АДФ и фосфата, в клетках происходят различные биохимические процессы, среди которых и мышечное сокращение и их расслабление, что и даёт возможность человеку совершать физическую работу.
Сам процесс получения энергии состоит из двух основных этапов: гликолиз и окислительное фосфорилирование.
Первый этап проходит без участия кислорода, на нём одна молекула глюкозы окисляется до двух молекул пировиноградной кислоты (C3H4O3), при этом окисление одной молекулы C6H12O6 сопровождается выделением двух молекул АТФ.
Второй же этап – этап участия полученной пировиноградной кислоты в цикле Кребса, где и происходит конечное окисление до CO2 и H2O. Здесь и происходит завершение процесса – окислительное фосфорилирование, которое протекает уже с участием O2, что и приводит к образованию АТФ.
Известно, что при аэробном окислении глюкозы 42.24 % энергии, выделяющийся при окислении до углекислого газа и воды, идёт на фосфорилирование АДФ, то есть уходит в запас клеткой в виде некоторого числа молекул АТФ и, при необходимости, используется организмом для совершения различных физических работ. Вся остальная часть энергии переходит в тепло для поддержания температуры тела.
При резких же нагрузках на мышцы, может произойти такое, что эритроциты попросту не будут успевать поставлять необходимое количество кислорода, поэтому, окисление C6H12O6 будет ограничиваться только одним (первым) этапом. Образующаяся пировиноградная кислота будет восстанавливаться до молочной кислоты, что называют анаэробным гликолизом или же «молочным брожением».
∆fH (в кДж/моль) для C6H12O6, CO2 и H2O соответственно равны -1260, -393.5 и -285.8. При гидролизе одного моля АТФ до АДФ и фосфата выделяется 30.5 кДж энергии.
-
Запишите уравнение реакции окисления глюкозы кислородом до углекислого газа и воды. Рассчитайте ∆rH для этой реакции (в кДж/моль, с точностью до десятых). Определите, какое количество молекул АТФ образуется из АДФ.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
На текущий год известно, что в рамках нормативов ГТО* для мужчин в возрасте от 18 до 24 лет нормативом бега (на золотую медаль) дистанцией 3 километра является время ровно 12 минут. Спортсмен, выполняющий эту задачу ровно за такое время, в среднем при необходимом для этого темпе бега, затрачивает 485 ккал/ч. Считая глюкозу единственным источником энергии и то, что идет только аэробный гликолиз, рассчитайте, сколько граммов глюкозы расходует спортсмен. Ответ введите с точностью до сотых. Примите, что 1 кал = 4.2 Дж.
*ГТО - Всероссийский физкультурно-спортивный комплекс «Готов к труду и обороне» — полноценная программная и нормативная основа физического воспитания населения страны, нацеленная на развитие массового спорта и оздоровление нации.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
При сильных нагрузках на мышцы имеет место анаэробный гликолиз, в котором вместо пирувата образуется молочная кислота (C3H6O3). Известно, что что энтальпия её сгорания равна -1364 кДж/моль.
Запишите уравнение реакции сгорания молочной кислоты и рассчитайте, сколько энергии выделяется при превращении одного моля глюкозы в два моля молочной кислоты (определите энтальпию этой реакции в кДж/моль с точностью до десятых).
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
