- Найдем химическое количество использованной глюкозы:
М (С6Н12О6) = 12 × 6 + 1 × 12 + 16 × 6 = 180 г/моль. n (С6Н12О6) = m : М = 90 г : 180 г/моль = 0,5 моль.
- Найдем химическое количество образовавшегося углекислого газа:
М (СО2) = 12 + 16 × 2 = 44 г/моль. n (СО2) = m : М = 61,6 г : 44 г/моль = 1,4 моль.
- Запишем уравнения аэробного дыхания (полного окисления глюкозы) и спиртового брожения:
С6Н12О6 + 6О2 + 38АДФ + 38Н3РО4 → 6СО2 + 6Н2О + 38АТФ
С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 → 2С2Н5ОН + 2СО2 + 2АТФ
- Пусть х (икс) – химическое количество глюкозы, расщепленной в процессе аэробного дыхания. Тогда количество глюкозы, утилизированной в ходе брожения = 0,5 – х.
При аэробном расщеплении 1 моль глюкозы образуется 6 моль СО2. Значит, при расщеплении х моль глюкозы образуется 6х моль СО2.
При расщеплении 1 моль глюкозы в ходе спиртового брожения образуется 2 моль СО2. Следовательно, при расщеплении (0,5 – х) моль глюкозы образуется 2 × (0,5 – х) = 1 – 2х моль глюкозы.
Общее химическое количество углекислого газа = 1,4 моль. Составляем уравнение, находим х (икс):
6х + 1 – 2х = 1,4
6х – 2х = 1,4 – 1
4х = 0,4
х = 0,1 моль
Таким образом, из 0,5 моль глюкозы в процессе аэробного дыхания было использовано 0,1 моль (или 20%), а в процессе спиртового брожения – 0,4 моль (или 80%).
Примечание: Расчет химического количества глюкозы также можно вести с помощью системы уравнений. Например, х (икс) – количество глюкозы, расщепленной в процессе аэробного дыхания, у (игрек) – количество глюкозы, расщепленной в процессе спиртового брожения.
Система уравнений:
x + y = 0,5
6x + 2y = 1,4
Находим: х = 0,1, у = 0,4
- Рассчитаем количество АТФ (моль). При аэробном расщеплении 1 моль глюкозы может синтезироваться 38 моль АТФ. Значит, при расщеплении 0,1 моль глюкозы может синтезироваться 3,8 моль АТФ.
При расщеплении 1 моль глюкозы в ходе спиртового брожения может образоваться 2 моль АТФ. Следовательно, при расщеплении 0,4 моль глюкозы может образоваться 0,8 моль АТФ.
Общее количество АТФ = 3,8 моль + 0,8 моль = 4,6 моль.
Ответ: В клетках дрожжей могло образоваться 4,6 моль АТФ; в ходе брожения было расщеплено 80% глюкозы.
М (С6Н12О6) = 12 × 6 + 1 × 12 + 16 × 6 = 180 г/моль. n (С6Н12О6) = m : М = 90 г : 180 г/моль = 0,5 моль.
- Найдем химическое количество образовавшегося углекислого газа:
М (СО2) = 12 + 16 × 2 = 44 г/моль. n (СО2) = m : М = 61,6 г : 44 г/моль = 1,4 моль.
- Запишем уравнения аэробного дыхания (полного окисления глюкозы) и спиртового брожения:
С6Н12О6 + 6О2 + 38АДФ + 38Н3РО4 → 6СО2 + 6Н2О + 38АТФ
С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 → 2С2Н5ОН + 2СО2 + 2АТФ
- Пусть х (икс) – химическое количество глюкозы, расщепленной в процессе аэробного дыхания. Тогда количество глюкозы, утилизированной в ходе брожения = 0,5 – х.
При аэробном расщеплении 1 моль глюкозы образуется 6 моль СО2. Значит, при расщеплении х моль глюкозы образуется 6х моль СО2.
При расщеплении 1 моль глюкозы в ходе спиртового брожения образуется 2 моль СО2. Следовательно, при расщеплении (0,5 – х) моль глюкозы образуется 2 × (0,5 – х) = 1 – 2х моль глюкозы.
Общее химическое количество углекислого газа = 1,4 моль. Составляем уравнение, находим х (икс):
6х + 1 – 2х = 1,4
6х – 2х = 1,4 – 1
4х = 0,4
х = 0,1 моль
Таким образом, из 0,5 моль глюкозы в процессе аэробного дыхания было использовано 0,1 моль (или 20%), а в процессе спиртового брожения – 0,4 моль (или 80%).
Примечание: Расчет химического количества глюкозы также можно вести с помощью системы уравнений. Например, х (икс) – количество глюкозы, расщепленной в процессе аэробного дыхания, у (игрек) – количество глюкозы, расщепленной в процессе спиртового брожения.
Система уравнений:
x + y = 0,5
6x + 2y = 1,4
Находим: х = 0,1, у = 0,4
- Рассчитаем количество АТФ (моль). При аэробном расщеплении 1 моль глюкозы может синтезироваться 38 моль АТФ. Значит, при расщеплении 0,1 моль глюкозы может синтезироваться 3,8 моль АТФ.
При расщеплении 1 моль глюкозы в ходе спиртового брожения может образоваться 2 моль АТФ. Следовательно, при расщеплении 0,4 моль глюкозы может образоваться 0,8 моль АТФ.
Общее количество АТФ = 3,8 моль + 0,8 моль = 4,6 моль.
Ответ: В клетках дрожжей могло образоваться 4,6 моль АТФ; в ходе брожения было расщеплено 80% глюкозы.