بحث في علوم الحياة والارض

تذكير
* مثال السلسلة الغذائية
عشب (منتج)->ارنب (منتج أول) -> ثعلب(منتج ثاني)
ترتبط الكائنات الحية فيما بينها بواسطة علاقة غذائية حيث يتغذى بعضها على
الآخر مشكلة سلاسل غذائية التي تتداخل فيما بينها مشكلة بدورها شبكة
غذائية تسمى النباتات المنتج بينما الحيوانات مستهلكون .
تساؤل:
ماذا تنتج النباتات ؟
- تسمى النباتات اليخضورية بالمنتجة لأنها قادرة على انتاج مواد عضوية
(البروتينات ، ذهنيات ، سكريات ) انطلاقا من المواد المعدنية ( الماء +
الأملاح المعدنية ) التي تمتصها من الوسط الذي تعيش فيه (تربة ، الماء ،
الهواء ) و ذلك بوجود الضوء وتسمى هذه الظاهرة بالتركيب الضوئي .
عكس النباتات فإن الحيوانات تسمى بالمستهلكون لأنها غيرقادرة على انتاج
المواد العضوية التى تعتبر ضرورية لها (النمو ، استهلاك الطاقة )
ملحوظة: نقول إن النباتات اليخضورية ذاتية التغذية في حين الحيوانات غير ذاتية التغذية ، نقول انها اعتمادية التغذية .
خلاصة : تنتقل المواد العضوية من حلقة إلى أخرى و هكذا تنتقل الطاقة الكامنة فيها و نتكلم عن تدفق الطاقة .
كيف يتم تحرير الطاقة الكامنة في المادة العضوية ؟
1-دراسة تجريبية
تجربة 1
في قارورة غنية بالأكسجين نضيف الخميرة + كليكوز + ماء
الرسم التالي يلخص ظروف هذه التجربة و نتائجها. انقر هنا
نتيجة::
بعد بضع ساعات يتعكر ماء الجير كما يتصاعد الماء الملون في الأنبوب
تفسير:: • تعكر ماء الجير يدل على طرح CO2من طرف خلايا الخميرة • صعود
الماء الملون في الأنبوب الدقيق يدل على تقلص الهواء في القارورة نتيجة
امتصاص O2 من طرف خلايا الخميرة
استنتاج: خلايا الخميرة تمتص O2 و تطرح CO2 ، إنها ظاهرة التنفس.
تساؤل : ما هو مصير O2الممتص و مصدر CO2 المطروح؟
• للإجابة على هذا السؤال نستعمل مادة عضوية كالكليكوز الذي علم بكربون مشع.
• نتيجة: يتم طرح CO2 ذو كربون مشع حسب التفاعل التالي : طاقة
• نستعمل كذلك أوكسجين مشع فنحصل على ماء ذو أوكسجين مشع و ذلك حسب التفاعل التالي : طاقة
استنتاج:
يدخل الأوكسجين المستنشق في تركيب الماء أما الكربون المكون ل CO2 المطروح فمصدره تفكيك الكليكوز التي تفقد CO2.
تساؤل : قارن بين ظاهرتي التنفس و التركيب الضوئي؟
- أثناء ظاهرة التركيب الضوئي يتم تركيب المادة العضوية بينما أثناء التنفس يتم تفكيكها و ذلك لاستخراج الطاقة الكامدة فيها
- أثناء التركيب الضوئي يتم امتصاص CO2 و طرح O2 في حين أثناء التنفس يتم العكس، إذن فالتنفس يبدأ حين تنتهي ظاهرة التركيب الضوئي.
تجربة :
في وسط يفتقر إلى O2 نضيف ماء + كليكوز + خميرة بوجود إناء يتوفر على ماء الجير.
تجربة : بعد وقت معين يتعلم ماء الجير كما نشم رائحة الكحول في القارورة
استنتاج : في وسط يفتقر إلى أوكسيجين تقوم خلايا الخميرة بطرح CO2 + كحول
تساؤل : ما هو مصدر الكحول المطروح؟
- تجربة : نقوم بقياس كمية كل من الكليكوز و الكحول في الوسط الصغير . الرسم التالي يلخص نتائج هذه التجربة . انقر هنا
1) حلل المبيان؟
2) ماذا تستنتج ؟
تحليل:
ينخفض الكليكوز تدريجيا موازاة مع ارتفاع نسبة الكحول الذي يبلغ أقصاه عند انعدام الكليكوز.
استنتاج :
في غياب الأوكسجين يتحول الكليكوز إلى كحول إيتيلي و ثاني أوكسيد الكربون
و تسمى هذه الظاهرة : التخمر الكحولي و ذلك حسب التفاعل التالي :
خلاصة: في وسط غني بالأوكسجين ( وسط حي هوائي) و بوجود الكليكوز تمتص خلايا الخميرة O2 و تطرح CO2 إنها ظاهرة التنفس.
- في وسط ينعدم فيه الأوكسجين ( وسط حي لاهوائي) بوجود الكليكوز تقوم خلايا الخميرة بطرح CO2 و الكحول ،إنها ظاهرة التخمر
تساؤل : قارن الظاهرتين ؟
- أوجه التشابه : كلاهما عبارة عن تفاعل كيميائي خلوي يتم خلالهما طرح CO2
و تحرير الطاقة ، انطلاقا من تدمير المادة العضوية كالكليكوز.
- أوجه الاختلاف: التنفس لا يتم إلا بوجود O2 و بينما التخمر لا يتم إلا
في غياب الأوكسجين . أثناء التنفس يتحلل و يتفكك الكليكوز كليا بينما
أثناء التخمر يتفكك جزئيا.
- أثناء التنفس يتم تحرير طاقة جد مهمة مقارنة مع التخمر و ذلك لأن الكحول
الإيتيلي ما زال ينجز الطاقة لذا نقول إن التخمر ضياع للطاقة .
أين يتم التنفس داخل الخلية ؟
تجربة:
لمعرفة اين تتم ظاهرة التنفس داخل الخلية ، تم زرع خلايا الخميرة في وسطين
: وسط حي هوائي و الآخر حي لاهوائي ثم تمت ملاحظة الخلايا بواسطة المجهر
الإلكتروني الوثيقة (2) تمثل نتائج الملاحظة انقر هنا
1) قارن الخلايا في الوسطين ؟
2) ماذا تستنج؟
التحليل:
نلاحظ أن الخلية الموجودة في الوسط حي هوائي تتوفر على نسبة كبيرة من
عضيات تسمى ميتوكندريات Mitochondries مقارنة مع الخلايا الموجودة في
الوسط حي لا هوائي الذي تفتقر فيه.
استنتاج:نستنتج اذن أن الميتوالميتوكندري هي العضية المسؤولة عن التنفس.
ما فوق بنية الميتوكندري
الميتوكندر عبارة عن عضي مغلق محاط بغشائين أحدهما داخلي و الآخر خارجي :
الغشاء الداخلي يرسل داخل الميتوكندري عدة إلتواءات تسمى أعراف انقر هنا
البنية الجزئية لغشاء الميتوكندري
يتكون الغشاء الداخلي لميتوكندري من نفس المكونات للغشاء الخارجي (طبقتين
من فوسفوذهنيات تتخللها برؤتينات ) بالإضافة إلى كرات ذات شمراخ. انقر هنا
التركيب الكيميائي لمختلف الميتوكندري
الغشاء الخارجي -48% من الذهنيات ذات طبيعة شبيهة بتلك الموجودة في الغشاء السيتو بلازمي
-62% من البروتينات.
الغشاء الداخلي -80% من البروتينات
-20% من الذهنيات تختلف عن الجزئيات الموجودة بالغشاء السيتوبلازمي
-أنزيمات تساهم في تفاعلات أكسدة و اختزال
ATPسنتيتاز
الماتريس - جزئيات صغيرة
-أنزيمات متنوعة
- ناقلات الإلكترونات و البروتونات
- ATP- ADP و P

ماهي مراحل التنفس الخلوي
تجربة :
للتعرف على مراحل التنفس الخلوي تم زرع خلايا حية في وسط غني ب O2 إضافة
إلى الكليكوز الذي تم وسمه بمادةمشعة و الذي نرمز له بالحرف G بعد ذلك
نأخد عينة من الخلايا و نحلل محتواها في الأزمنة التالية t1 ، t2 ، t3 ،
t4 و هكذا تم اكتشاف ظهور مواد جديدة مشعة و هي حمض البيروفيك الذي سنرمز
له بالحرف P و مجموعة من الأحماض تسمى أحماض دورة كريبس الذي سنرمز لها
بالحرف K يالإضافة إلى CO2 . الجدول التالي يبين تموضع هذه الموادج داخل
الخلية في مختلف الأزمنة.
الزمن الوسط الخارجي الوسط الداخلي
الحبلة الشفافة الميتوكندري
t 0 G***
t1 G* G**
t2 P*** P*
t3 P***
t4 CO2 K***

مفتاح:
- *** اشعاع قوي
- ** اشعاع متوسط
- * اشعاع ضعيف
1)حلل نتائج هذه التجربة ؟
2) ماذا تستنتج؟
تحليل
1) في الزمن t1 ينتقل الكليكوز من الوسط الخارجي إلى إلى الجبلة الشفافة
(سيتوبلازم) ثم بعد ذلك في الزمن t2 يتحول الكليكوز إلى حمض البيروفيك
الذي ينتقل تدريجيا إلى داخل المتوكندري . في الزمن t4 يتحول حمض
البيروفيك إلى أحماض .... و CO2 الذي يطرح خارج الخلية .
2) استنتاج: نستنتج إذن أن تفكيك جزئية الكليكوز أثناء التنفس الخلوي تتم عبر مراحل :
في المرحلة الأولى : يتحول الكليكوز إلى حمض بيروفيك في الجبلة الشفافة
في المرحلة الثانية: يدخل حمض بيروفيك إلى الميتوكندري الذي يتحول إلى
سلسلة من الأحماض تسمى أحماض كريبس و إلى CO2 الذي يطرح خارج الخلية
مراحل تحول الكليكوز إلى حمض البيروفيك انقر هنا

1) كم من مرحلة يستلزمهاانحلال الكليكوز ؟ علق على كل مرحلة؟
2) اكتب الحصيلة العامة لانحلال الكليكوز .
التحليل
1) يتم انحلال الكليكوز عبر ثلاث مراحل :
المرحلة الأولى : يتحول الكليكوز الفوسفاتي G6P إلى فريكتوز ثنائي الفوسفات PF6P بعد تثبيته لمجموعة فوسفاتية آتية من ATP.
المرحلة الثانية : ينشطر الفريكوز ثنائي الفوسفات إلى جزئين من سكر ثلاثي
فوسفات يسمى غليسيو ألدييد و تخضع كل جزيئة إلى نزع الهيدروجين الذي يتم
تثبيته على ناقلة الهيدروجين NAD ليتحول إلى NADH2 و يكون هذا التفاعل
مصحوب بتثبيت مجموعة فوسفاتية يتحول غليسيو ألدييد.. فوسفات إلى
حمضغليسيريثنائي الفوسفات
المرحلة الثالثة يتحول الحمض غليسري ثنائي الفوسفات إلى ثنائي حمض بيروفيك
كما يتم في هذه المرحلة انتاج ATP ، انطلاقا من ADP. 2) حصيلة
Clucose + 2ADP + 2P + 2NAD -> 2Acide purivique + 2ATP +2 NADM2
تساؤل : ماهي التفاعلات التي يتعرض لها حمض بيروفيك داخل الميتوكندري؟
تجربة
تم وضع ميتوكندريات في وسط زرع O2 ثم نقوم بقياس كمية O2 في هذا الوسط و
ذلك بعد إضافة في زمن t1 كمية من الكليكوز و في زمن t2 نضيف كمية من حمض
البيروفيك . الوثيقة التالية انقر هنا
تلخص نتائج التجربة
1) حلل هذا المبيان؟
2) ماذا تستنتج ؟
التحليل
1) بعد إضافة الكليكوز تبقى كمية O2 تابثة لكن بعد إضافة حمض البيروفيك انخفضت كمية O2 بشكل مباشر .
تفسير :
بقيت كمية O2 تابثة بين الزمن t1 و t2 نظرا. بعدم استهلاك الكليكوز من طرف
الميتوكندري بينما انخفضت في الزمن t2.. نظرا لاستهلاك O2 من طرف
الميتوكندري لأكسدة حمض البيروفيك.
استنتاج:
نستنتج إذن أن الميتوكندري هي مقر الأكسدة التنفسية التي هي مجموعة من التفاعلات التي تطرأ على حمض البيروفيك بوجود O2.

تساؤل : ماهي هذه المراحل ؟ انقر هنا
1) علق على مختلف هذه المراحل؟
2) كم من دورة كريبس تستوجب لهذمجزيئة كليكوز واحدة؟
تحليل:
المرحلة الأولى: يتحول حمض بيروفيك إلى أستيل بعد إزالة الكربون على شكل
CO2 و الهيدروجين من طرف مركب أنزيمي و ذلك حسب التفاعل التالي كوأنزيم A..

المرحلة الثانية : دورة كريبس : يتعرض أستيل كو أنزيم A إلى سلسلة من
التفاعلات يتم خلالها انتزاع CO2 الذي يطرح خارج الجسم و إلى انتزاع
الهيدروجين الذي يتبث على متقبلات الهيدروجين و هي NAD+ et FAD + et حسب
التفاعل التالي :
NAD+ + 2H+ + 2e- -->NADH2
FAD+ + 2H++ 2e+--> FADH2
لهدم جزيئة واحدة من الكليكوز يستوجب ذلك دورتا كريبس وذلك لأن الكليكوز يتحول إلى 2 حمض بيروفيك.
تساؤل : ماهو مصير العناصر المحررة ؟
لهدم جزيئة جديدة من الكليكوز على الخلية تجديد دخيرتها من NAD+ و FAD+
لذا تقوم بإعادة أكسدة كل من NADH2 و FADH 2 حسب التفاعلات التالية :
NADH 2 --> NAD+ + 2H+ + 2e- reaction
FADH2 --> FAD+ + 2H+ + 2e- reaction
تساؤل : ماهو مصير الالكترونات و البروتونات المحررة؟
البروتونات : تتراكم البروتونات H+ . لتعود إلى داخل الماتريس بواسطة
بروتينات تسمى كرات ذات شمراخ أنذاك يتم تحول ADP + P2 إلى ATP باستعمال
طاقة هذه البروتينات و تسمى هذه العملية ....
الإلكترونات : يتم نقلها بواسطة سلسلة من النواقل و هي عبارة عن بروتينات
توجد في الغشاء الداخلي للميتوكندري و يسمى مجموعها السلسلة التنفسية فيتم
تسليمها في النهاية للأوكسجين حسب التفاعل التالي :
فيتحد بعد ذلك الأوكسجين المؤيدمع H+ ليكون الماء حسب التفاعل التالي
O2- + 2H+ -->H2O. الحصيلة الطاقية التنفسية
تساؤل : احسب عدد جزيئات ATP المحررة خلال انحلال جزيئة واحدة من الكليكوز علما أن اختزال NADH2 يحرر 3ATP و FADH2 يحرر 2ATP؟
- خلال انحلال الكليكوز في الحبلة الشفافة يتم استهلاك 2ATP و تركيب 10ATP اذن الحصيلة 8ATP.
- خلال انحلال حمض بيروفيك داخل الميتوكندري :
• تكون 1NDH2 ---> 9ATP
•

-جزيئة واحدة من الكليكوز تعطي جزيئتينمن حمض بيروفيك إذن فجزيئة واحدة من الكليكوز تستلزم دورة كريبس إذن ستكون الحصيلة

- المجموع
تحرير الطاقة الكامنة في المواد العضوية في غياب O2
التخمر الكحولي:
في غياب الأوكسجين تقوم خلايا الخميرة بتفكيك الكليكوز و تحرير الطاقةو ذلك حسب التفاعل التال:
و تسمى هذه الظاهرة التخمر الكحولي.
الكشف عن التخمر اللبني:
تجربة
نضع كمية من الحليب الطري في إناء و نقوم بقياس PH الحليب كل يوم لمدة 10
أيام و نسجل النتائج التي نحولها غلى مبيان. الوثيق رقم 8 تمثل النتائج
المحصل عليها انقر هنا.
. 1) حلل هذا المبيان؟
2) كيف تفسر هذه النتائج؟
التحليل:
1) ينخفض PH الحليب بعد يومين إلى أن يستقر في اليوم السادس في
2) تعنل بكتيريات موجودة في الحليب طبيعيا تدعى Lactobacillus على تحويل
الكليكوز إلى حمض لبنيالذي يجعل PH ينخفض مما يؤدي إلى تخثر بروتينات
الحليب و نقول إنه أصبح رائبا و تسمى هذه الظاهرة التخمر اللبني و يتم حسب
التفاعل التالي

تمرين
قد يحدث التخمر اللبني على مستوى الخلايا العضلية خلال نشاط عضلي طويل و
عنيف حيث يصبح تزويد الخلايا بالاوكسجين غير كاف مما يؤدي إلى تراكم الحمض
اللبني في العضيات و بالتالي إلى تعب شديد الذطي قد يؤدي إلى تشنجات عضلية
تمثل الوثيقة 9 أهم مراحل التخمر اللبني على مستوى الخليةالعضلية انقر هنا.
1) بين كيف يتكون الحمض اللبني؟
2) اكتب التفاعل الإجمالي للمرحلة الأخيرة للتخمر اللبني؟
3) ما هي الحصيلة الطاقية للتخمر اللبني ؟
التحليل
1) في غياب الأوكسجين يقوم حمض البيروفيك بدور المتقبل في الهيدروجين حيث
ينتزع أيونات H+ من و هكذا يتحول إلى حمض لبني. أثناء التخمر المتقبل
للأيونات H+ هو حمض بيروفيك و يتم ذلك على مستوى الجبلة الشفافة بينما
اثناء التنفس فإن المتقبل لأيونات الهيدروجين هو O2 حيث يتحولان إلى الماء
و يتم ذلك على مستوى المتوكندري.
2) 2 حمض لبني 2 حمض بيروفيك
3) الحصيلة الطاقية للتخمر هي 2ATP.
خلاصة:
تتوقف الأكسدة في الميتوكندرية عندما يصبح الأوكسجين غير كاف أنذاك الطريق
الوحيد الذي يسمح للخلايا من تحرير الطاقة هو التخمر حيث يتحول حمض
البيروفيك إلى كحول ايتيلي أو حمض لبني. انقر هنا
3) مقارنة التنفس و التخمر
التنفس التخمر
كلاهما تفكيك الكليكوز للحصول على طاقة
38ATP.
2ATP.
تفكيك كلي تفكيك جزئي

تمرين:
علما ان مول من ATP تحرر 30.5kj من الطاقة و أن استهلاك مول من الكليكوز يحرر 38ATP أثناء التنفس و 2ATP أثناء التخمر.
1) ما هي الطاقة المستغلة من طرف الخلية في كل حالة ؟
2) احسب المردودية الطاقية لكل من التنفس و التخمر
الحل:

التنفس 38ATP
التخمر 2ATP
1) أثناء التنفس

أثناء التخمر

2)المردودية الطاقية للتنفس

- للتخمر

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

» ماذا تعرفون عن بكاء السماء والارض ؟
» :: موسوعة علوم المهندس ::
» كتاب كشف خفايا علوم السحرة
» */// علوم الوراثة .. أمل في سماء ذوي الاحتياجات الخاصة ///*
» خلف أسوار العلم أول موسوعة عربية متخصصة في علوم ما وراء الطبيعة