В сентябре 2024 года проходили соревнования по триатлону. Дистанцию марафонского забега (42,195 км) бегун пробежал за 4 часа. В течение 3,5 часов дыхание тренированного спортсмена было ровным, снабжение тканей кислородом – полноценным. В течение последних 30 минут шёл только гликолиз. Известно, что при полном расщеплении 1 моль глюкозы образуется всего 30 моль АТФ, при разрыве одной макроэргической связи между остатками фосфорной кислоты в АТФ выделяется около 30 кДж/моль энергии, а во время бега расходуется в среднем 24 кДж энергии в минуту. Сколько моль АТФ потребовалось для обеспечения бегуна энергией во время соревнований? Дайте численный ответ, единицы измерения не пишите. Число или дробь Сколько моль С6Н12О6 потребовалось для образования этого количества АТФ в организме спортсмена во время марафона? Дайте численный ответ, округлив до десятых, единицы измерения не пишите. Число или дробь Во сколько раз масса глюкозы, затраченной на гликолиз, превосходит массу глюкозы, затраченной на полное окисление с выделением конечных продуктов обмена в виде CO2 и H2O ? Дайте численный ответ, округлив до целых, единицы измерения не пишите. Число или дробь Сколько моль глюкозы было бы потрачено на метаболизм, если бы спортсмен не устал и кислород поступал бы к митохондриям в полной мере в течение всех четырёх часов? Дайте численный ответ, округлив до десятых, единицы измерения не пишите. Число или дробь

Для решения задачи раскроем её поэтапно.

1. Количество молей АТФ, необходимых для обеспечения бегуна энергией во время соревнований: Бегун расходует 24 кДж энергии в минуту. Соревнования длились 4 часа, что составляет 240 минут. Общая энергия, затраченная бегуном: \[ 24 \, \text{кДж/мин} \times 240 \, \text{мин} = 5760 \, \text{кДж} \] Поскольку при разрыве одной макроэргической связи в АТФ выделяется около 30 кДж энергии, вычислим количество АТФ: \[ \frac{5760 \, \text{кДж}}{30 \, \text{кДж/моль}} = 192 \, \text{моль АТФ} \]

2. Количество молей глюкозы, необходимых для образования этого количества АТФ: Известно, что при полном расщеплении 1 моль глюкозы образуется 30 моль АТФ. Следовательно, необходимое количество глюкозы: \[ \frac{192 \, \text{моль АТФ}}{30 \, \text{моль АТФ/моль глюкозы}} = 6.4 \, \text{моль С}_6\text{Н}_{12}\text{О}_6 \]

3. Во сколько раз масса глюкозы, затраченной на гликолиз, превосходит массу глюкозы, затраченной на полное окисление: Для гликолиза на 1 моль глюкозы образуется 2 моль АТФ (в случае кислородного гликолиза, малое количество, так как во время забега происходит анаэробное расщепление). Поскольку в нашем случае было только 30 минут гликолиза: \[ 30 \, \text{мин} \times 24 \, \text{кДж/мин} = 720 \, \text{кДж} \] Потраченную энергию сопоставим с глюкозой, которая по аналогии дает 30 кДж на 1 моль: \[ \frac{720 \, \text{кДж}}{30 \, \text{кДж/моль}} = 24 \, \text{моль} \] Таким образом, для полного окисления (в т.ч. с образованием углекислого газа и воды) потребуется: \[ 6.4 \, \text{моль} \] Соотношение: \[ \frac{24}{6.4} \approx 4 \]

4. Сколько моль глюкозы было бы потрачено на метаболизм, если бы спортсмен не устал: Если бы кислород поступал в полном объёме, то калькуляция была бы аналогична предыдущим. На каждые 30 моль АТФ необходимо 1 моль глюкозы. Соответственно, для 5760 кДж: \[ \frac{5760 \, \text{кДж}}{30 \, \text{кДж/моль}} = 192 \, \text{моль} \] Чтобы найти, сколько моль глюкозы понадобится при полном окислении: \[ \frac{192}{30} = 6.4 \] Поскольку за 4 часа, соответственно количество: \[ 4 \, \text{моль} \]

Ответы:

1. 192
2. 6.4
3. 4
4. 6.4