الدرس الثالث: التنفس الخلوي

التنفس الخلوي Cellular Respiration

الشكل 12-5: يتحلل الجلوكوز خلال عملية التحلل السكري داخل سيتوبلازم الخلايا.

لخّص. المواد المتفاعلة والناتجة عن عملية التحلل السكري.

• المتفاعلات: الفوسفات مع الجلوكوز، الإلكترونات مع أيونات الهيدروجين مع NAD+.
• النواتج: مركبين ثلاثيين الكربون، جزيئين من NADH بيروفيت وأربع جزيئات ATP.

ماذا قرأت؟

فسّر. لماذا يكون الناتج النهائي من الطاقة في عملية التحلّل السكري جزيئين فقط من ATP وليس أربع جزيئات.

حيث يتحلل جزيء الجلوكوز السداسي الكربون إلى مركبين ثلاثي الكربون.

الشكل 13-5: يتحلل البير وفيت داخل الخلايا إلى ثاني أكسيد الكربون خلال حلقة كربس في الميتوكوندريا.
تتبّع. مسار جزيئات الكربون التي تدخل حلقة كربس وتخرج منها.

تبدأ حلقة كربس بارتباط أستيل COA مع مركب رباعي الكربون لتكوين مركب سداسي الكربون يسمى حمض الستريك يتحلل حمض الستريك فيما بعد منتجاً جزيئين من CO2 ومكونات أخرى وأخيراً يعاد تكوين أستيل COA وحمض الستريك.

الشكل 14-5: تحدث سلسلة نقل الإلكترون على طول غشاء الميتوكوندريا.
قارن. بين سلسلة نقل الإلكترون في التنفس الخلوي وعملية البناء الضوئي.

1. نواتج عملية التنفس هي مواد داخلة (متفاعلة) في عملية البناء الضوئي، ونواتج عملية البناء الضوئي هي مواد متفاعلة في عملية التنفس الخلوي.
2. في كلتا العمليتين يتم استخدام سلسلة نقل الإلكترون لإنتاج ATP.
3. تتضمن حلقتي كربس وكالفن إعادة ترتيب ذرات الكربون في مركبات عضوية وتعدان مصدراً للهيكل الكربوني الذي يستخدم في تفاعلات البناء الحيوية.
4. جزيء CO2 يربط بين حلقتي كربس وكالفن.

الشكل 15-5: عند وجود الأكسجين بكمية محدودة أو عدم وجوده تحدث عملية التخمر.

قارن. بين التخمر الكحولي والتخمر اللبني.

يزيد تخمر حمض اللاكتيك من مخزون NAD + نتيجة تحول البير وفيت إلى حمض اللاكتيك ويحول تخمر الكحول البير وفيت إلى إيثانول وثاني اكسيد الكربون للتزود بجزيئات NAD + كلاهما يحدث دون أوكسجين.

1. حلّل. كيف يؤثر الفيروس في إنتاج حمض اللاكتيك في الخلايا؟

يزيد الفيروس من إنتاج حمض اللاكتيك في الخلايا.

2. احسب. بعد مرور 8 ساعات ما نسبة ارتفاع إنتاج حمض اللاكتيك في الفيروس مقارنة بالمجموعة الضابطة؟ وما نسبة انخفاض إنتاج جزيئات ATP؟

حمض اللاكتيك 0,7 بينما الـ (ATP) 0,4.

3. استنتج. ما سبب شعور الإنسان المصاب بفيروس الأنفلونزا بالتعب الشديد؟

يشعر المريض بالأنفلونزا بالتعب لأن فيروس الأنفلونزا يقوم بزيادة حمض اللاكتيك في الخلايا ويقلل من إنتاج الـ ATP والذي بدوره يعطي طاقة للجسم وغيابه يجعل الإنسان يشعر بالتعب.

1. الفكرة الرئيسة: سمّ. الشكل النهائي من الطاقة الكيميائية الناتجة عن الخلايا في أثناء التنفس الخلوي.

ATP.

2. حدّد. ما عدد ذرات الكربون من جزيء جلوكوز واحد التي تدخل في دورة كربس واحدة؟

تدخل ثلاث ذرات كربون (بيرو فيت) من جزيء الجلوكوز الأصلي السداسي الكربون دورة واحدة والثلاث الأخرى من جزيء البيرو فيت تدخل دورة أخرى منفصلة.

3. فسّر. كيف تُستخدم الإلكترونات العالية الطاقة في سلسلة نقل الإلكترون؟

تقوم بتحويل ADP لـ ATP.

4. صِف. دور التخمر في الحفاظ على مستويات ATP و ⁺NAD.

يزيد تخمر حمض اللاكتيك من مخزون NAD + نتيجة تحول البير وفيت إلى حمض اللاكتيك ويحول تخمر الكحول البير وفيت إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون للتزود بجزيئات NAD + وكذلك يزيدا من جزيئات ATP.

5. ما عدد جزيئات ATP وNADH و FADH₂ الناتجة في كل خطوة من خطوات التنفس الخلوي؟ كيف يختلف عدد جزيئات ATP الناتجة (الفعلية) عن عدد جزيئات ATP الكلية (المتوقعة)؟

• في التحلل السكري ينتج: أربع جزيئات ATP.
• في حلقة كربس ينتج: 2 جزيء ATP، ثماني جزيئات NADH، وجزيئين FADH2.
• في سلسلة نقل الالكترون ينتج: 36 جزيء ATP.

6. قارن. بين نوعي التخمر.

يزيد تخمر حمض اللاكتيك من مخزون NAD + نتيجة تحول البير وفيت إلى حمض اللاكتيك ويحول تخمر الكحول البير وفيت إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون للتزود بجزيئات NAD + كلاهما يحدث دون أوكسجين.

هل تؤثر أطوال الموجات الضوئية المختلفة في معدل حدوث عملية البناء الضوئي؟

الخلفية النظرية: تحتاج المخلوقات الحية التي تعتمد على عملية البناء الضوئي إلى الضوء لإتمامها يتكون الضوء الأبيض من ألوان مختلفة توجد في الطيف الضوئي المرئي ولكن لكل لون من الضوء طول موجي محدد وفي هذا المختبر تصمم تجربة لاختبار أثر أطوال الموجات الضوئية المختلفة في معدل حدوث عملية البناء الضوئي.

سؤال: كيف تؤثر أطوال الموجات الضوئية المختلفة في معدلات حدوث عملية البناء الضوئي؟

كلما زاد الطول الموجي للضوء كلما زاد معدل البناء الضوئي.

1. حدّد. المجموعة الضابطة والمتغيرات في تجربتك.

المجموعة الضابطة هي الطول الموجي للضوء الأبيض، المتغيرات أطوال موجية لأضواء مختلفة.

2. فسّر. طريقة حسابك لمعدل حدوث عملية البناء الضوئي.

- نقوم بحساب معدل حدوث عملية البناء الضوئي نسبة للطول الموجي للضوء الذي تعرض له النبات.

3. مثّل. بياناتك بالرسم.

يترك للطالب.

4. صف. كيف تأثّر معدل حدوث البناء الضوئي بأطوال الموجات الضوئية المختلفة بناءً على بياناتك؟

يترك للطالب.

5. ناقش. ما إذا كانت بياناتك تدعم توقعك أم لا.

يترك للطالب.

6. تحليل الخطأ. حدّد مصادر الخطأ المحتملة في تصميم التجربة وخطوات العمل وجمع البيانات.

يترك للطالب.

7. اقترح. كيف يمكنك تقليل مصادر الخطأ هذه إذا كررت التجربة؟

يترك للطالب.