عطيتك بحث خاطي درس هه نسيتيني بلي نعاونك
الخمائرأحياء نباتيةمجهرية لا تحوي المادة الكلوروفية وهي من فصيلة الفطريات وتمثل خميرة الخبز نوعاًمن الفطريات تصنف إلى السكرومايزس ولها القابلية على مقاومة التحلل الكيماوي وسرعةالانتشار بالماء والبقاء لفترة معقولة دون تلفها في الظروف الاعتيادية خاصة عندماتكون جافة وتعمل على تخمر العجين وتتكاثر بطريقة الانقسام.
إن فكرة إنتاج خميرةالخبز تعتمد على توفير أحسن الظروف الملائمة لفسح المجال للخمائر بالتكاثر وذلكبإعطاء المواد الغذائية الأساسية وتوفير الحرارة والحامضية والتهوية الضروريةلتغذية الخمائر وتكاثرها ونوجز أدناه نبذة مختصرة عن العوامل التي تؤثر في سرعة نموالخمائر وهي:
1-الموادالغذائية
وتمثل المركبات العضوية والأملاح اللازمة لتوفير العناصرالضرورية لتغذية الخمائر وهي:
آ-عنصر الكربون ومصدره السكريات الأحاديةوالثنائية، والمواد غير السكرية العضوية كالأحماض الأمينية وكذلك المواد العضويةالموجودة في المولاس.
ب-عنصر النيتروجين ومصدره الأمونيا وكبريتات الأمونيوموفوسفات الأمونيوم والبروتينات الذائبة كالببتايد والببتون الموجودة في مولاسالشمندر ويمكن الحصول على أكبر كمية من الخميرة بتقليل كمية السكر واستعمال مركباتالنيتروجين بكميات أكبر وضمن حدود خاصة.
ج-عنصر الفوسفور ومصدره فوسفات ثنائيةالأمونيوم أحادية الهيدروجين وهو عنصر أساسي في تركيب الخمائر وبدونه لا يمكنالحصول على الخميرة بالكميات المطلوبة.
د-المغنسيوم ويساعد في زيادة كمياتالخميرة ويضاف إلى أحواض التخمر بشكل كبريتات المغنسيوم.
ولقد دلت التجاربالعلمية على أن لوجودبعض الفيتاميناتتأثيراً كبيراً علىإنتاج الخميرة وهي:
2-درجة الحرارة
للحرارة تأثير كبير على سرعةتكاثر الخمائر فقد دلت التجارب العلمية على أن أحسن الظروف الحرارية الملائمةلعملية التخمير هي أن تبدأ العملية بدرجة حرارة 25-26مْ.
3-درجة الـ Ph
يجب السيطرة على درجة الـ Ph للمحلول داخلالمفاعلات وجعله من 4 إلى 4.5 علماً بأن كمية الخميرة الناتجة تتأثر كثيراً بتغيرالحامضية، هذا ويصبح لون الخميرة الناتجة غامقاً إذا انخفضت درجة Ph المحلول عن 3.
4-التهوية
يمرر الهواء أثناء عملية التخميرومن القسم السفلي ويكون بشكل فقاعات صغيرة ومنتشرة وللأوكسجين تأثير كبير على سرعةالتخمير للإسراع في عملية التنفس ويحتاج التفاعل من 25- 30 م3 من الهواء لإنتاجكيلو غرام واحد من الخميرة الطرية. وتقدر كمية المولاس اللازمة لإنتاج طن واحد منالخميرة الجافة بـ 4.5 طن.
التحولات التي تحدث اثناء عملية التنفس
أثبتت الأبحاث تشابة عملية التنفس في جميع الكائنات الحية. ويقسم التنفس الى نوعين من التنفس اللاهوائي في غياب الأوكسجين والتنفس الهوائي .
التنفس الهوائى
وتقسم الخطوات التي يمر بها نوعي التنفس الي مرحلتين رئيستين هما :-
1) الجلكزه Glycolysis وفيها تتحول السكريات السداسية (الهكسوزات) الي حامض البيروفيك Pyruvic acid و تتم هذة المرحلة في كلا من التنفس الهوائي واللاهوائي . على أن هذة المرحلة غير هوائية .
2) المرحلة الثانية يتحول حامض البيروفيك الي :
كحول ايثايل وثاني اكسيد الكربون كما فيط الخميرة ويطلق علي هذة العملية عملية التخمر وتتم في غياب الأوكسجين
يتحولط حمض البيروفيك الى حمض اللاكتيك كما في عضلات الحيوان
يتحول حمض البيروفيكط الى ثاني اكسيد الكربون والماء وذلك في وجود الأوكسجين وفي جميع الاحوال تنفرد الطاقة
آولآ : الجلكزة Glycolysis
تبدأ تفاعلات تحليل الجليكوجين والنشا بالتحلل الفوسفورى بواسطة انزيم الفوسفويليز الذي يحلل الرابطة الجليكوسيدية 1-4 عند الطرف الغير مختزل بجزئ النشا أو الجليكوجين . ويقوم انزيم الفوسفوريليز بتحلل سلسلة الاميلوبكتين المتفرعة بنسبة 55 % لعدم امكان تخطي الرابطة 1-6 وينتج عن ذلك الدكسترين الحدي . ثم يتحول فوسفات 1- جلوكوز الى فوسفات – 6 – جلوكوز بواسطة انزيم في وجود المغنسيوم اما الجلوكوز الغير مفسفر فلابد لة من الفسفرة باستخدام ATP عن طريق انزيم ثم يتحول فوسفات6–فركتوز بواسطة انزيم Phosphohexoisomerase ثم يقوم انزيم بفسفرة فوسفات 6- فركتوز الي فوسفات 1، 6 فركتوز , عندئذ يتفكك ثنائي فوسفات الفركتوز الى مركبين كل منهما يتكون هيكلة الكربونس من ثلاث ذرات كربون هي : فوسفات ثنائي هيدروكسى اسيتون وفوسفات الدهيد الجليسرول بواسطة انزيم Aldolase يقوم انزيم Phosphate triose isomerase بتحول فوسفات هيدروكس الاسيتون الى 3 فوسفو الدهيد الجليسرول .
ثم يحدث اول تفاعل بة اكسدة حيث يتأكسد فوسفات الدهيد الجليسرول و يختزل NAD وتتحول مجموعة الالدهيد نتيجة للأكسدة الى حمض ويستخدم جزء من الطاقة التي تنطلق في تكوين ATP .
يقوم انزيم Phosphoglyceromutase بتحول 3 فوسفوالجليسريك الى 2 فوسفوالجليسريك في وجود المغنسيوم .
ويتم نزع الماء من المركب السابق في وجود انزيم enolase فيتكون فوسفواينول البيروفيك . ثم يقوم أنزيم Pyruvic kinase بدور العامل المساعد في تحو ل الصورة الاينولية لحمض البيروفيك الى الصورة الكيتونية الاكثر ثباتا و يستخدم جزء من الطاقة الناتجة في فسفرة ADP الي ATP .
وبذلك تنتهي الجلكزة وينتج عنها 4 جزيئات منATP في حين يستهلك خلالها جزيئان فتكون المحصلة جزيئان فقط من ATP . بعد ذلك يدخل حمض البيروفيك في التخمر الكحولي أو التخمر اللاكتيك ليتم التنفس اللاهوائي أو يدخل حمض البيروفيك في دورة السترات ليتتم التنفس الهوائي
ثانيا : المرحـــــــــــلة الثانيــــــــــــــــــــــــــــــــــة
أ- التخمر : Fermentation
كثير من الكائنات الدقيقة كذلك بعض النباتات الراقية تستطيع تفتيت السكريات في غياب الأوكسجين وتستعمل الطاقة الناتجة في هذة الحالة في نمو تلك الكائنات. أبسط صور التخمر هو التخمر اللاكتيكي Lactic fermentation حيث يتحول حمض البيروفيك الى حمض لاكتيك . ولا يعرف هذا النوع من التخمر في النباتات الراقية ولكنة منتشر في الكائنات الدقيقة وتستطيع كثير من انسجة النباتات الراقية بعملية التخمر الكحولي alcoholic fermentation و فية يتحول البيروفات الي استيالدهيد و ينفرد CO2 بتأثير انزيم Carboxylase ثم يختزل الاستيالدهيد الى كحول ايثانول في وجود انزيم Alcoholdehyrogenase
ولا ينتج عن ذلك طاقة اي لا تتكون مركبات ATP و بذلك بملية التنفس اللاهوائي بداية من تفتيت السكر حتي تكون حمض اللاكتيك و كحول الايثانول لا نتج عنها سوي جزيئان من ATP و هي الناتجان اثناء عملية الجلكزة و يتم التنفس اللاهوائي في عدم وجود الاكسجين كما سبق الاشارة وعادة في الكائنات الدقيقة التي يطلق عليها anaerobes
ب- الخطوة الثانية فى التنفس الهوائى
يتم ذلك عن طريق سلسلة من التفاعلات تبدأ أولا بتكوين acetyl coenzyme A وهي عملية معقدة . وتحتاج الى خمس مساعدات ضرورية thiamine pyrophosphate ( TPP ) ، المغنسيوم ، NAD ،Coenzyme A و اخيرا Lipoic acid وقد اقترح Gunsalus أربع خطوات لتكوين Acetyl Co A
ومن التفاعل نجد تكوين Acetyl CoA وثاني اكسيد الكربون أول مجموعة تخرج من حمض البيروفيك وفي اثناء هذا التحول السابق الاشارة الية يتم نقل الكترونان لل NAD لتكوين NADH واثناء نقل هذا الالكترونان ينتج عن ذلك ثلاث جزيئات من ATP و يمكن تلخيص التفاعل كالآتي :
Pyruvate + Co A + NAD Acetyl Co A +CO2 + NADH +3ATP
دورة كربس Krebs cycle
يعتبر Ace Tyl CAo حلقة الوصل بين عملية الجلكزة ودورة كرب ( أو دورة السترات أاو دورة الاحماض ثلاثية الكربون ). أاول تفاعل في تلك الدورة هو تكثيف Ace Tyl COA مع حمض الاوكسالوخاليك لتكوين حمض الستريك . لاعادة تكوين حمض الاوكسالوخاليك مرة آخري تتم سلسلة من التفاعلات يتم خلالها اربع خطوات أكسدة وثلاث جزيئات ماء وجزيئين من ثاني أكسيد الكربون وبذلك يكون تفتيت كل ذرات الكربون التي كونت حمض البيروفيك وثمان ذرات هيدروجين كما بالرسم التالي .
في خلال هذة الدورة يتم تكوين حمض الالفا كيتوجلوتاريك Ketoglutaric acide & ويعتبر هذا الحمض هو مفتاح عمليات التمثيل داخل النبات. فهو يلعب دورآ هاما في تمثيل كلا من الكربوهيدرات والدهون و كذلك الأحماض الامينية
التأكسد المباشر :
لوحظ أن بعض الأنسجة النباتية يتم بها التنفس رغم استعمال المعيقات أو المثبطات الخاصة بعملية الجلكزة مثل خلات الايودين والفلورين وباستعمال المواد المشعة تم التأكد من وجود دورة آخري لاكسدة الجلوكوز تختلف عن دورة الجلكزة اطلق عليها دورة فوسفات البنتوز أو دورة الهكسوزات احادية الفسفرة وقد تم توضيحها العالمان Horecher & Rack وفيها يتأكسد سكر الجلوكوز- 6- فوسفات مباشرة دون عملية الجلكزة اللاهوائية بنزع ذرات الهيدروجين ليتحول لحمض الجلوكونيك الذي يتأكسد بدورة وينفرد ثاني أكسيد الكربون لينتج سكر الريبولوز كما بالشكل.
ويلاحظ ان المرافق الانزيمي NADPH يتم أكسدته بواسطة الأكسجين الجوي عن طريق الانزيمات الطرفية المعروفة بالسيتوكروم a3 . وتتم هذه الدورة جنبا الي جنب مع الجلكزة ولكن بنسب تختلف تبعا لنوع وعمر النسيج حيث تزداد نسبة حدوث تلك الدورة عند تقدم النسيج في العمر وتعتبر هذه الدورة مصدرا مثاليا لانتاج الكربوهيدرات الثلاثية والرباعية والخماسية والسداسية والسباعية لاستغلالها في عمليات حيوية آخري .
العوامل المؤثرة علي معدل التنفس :
1- الاكسجين :
من الواضح ان نقص الأكسجين بالجو المحيط بالنباتات التي تتنفس عادة تنفسا هوائيا يكون لة تأثيرات ضارة بهذة النباتات ويختلف مدي الضرر باختلاف نوع النبات أو النسيج وعمره ومدة التعرض لهذة الظروف اللاهوائية ويرجع حدوث هذه الأضرار الى العديد من العوامل ومنها نقص الطاقة المتحصل عليها عن طريق التنفس اللاهوائي وتراكم بعض النواتج الضارة أو السامة بالكائن الحي .
وعموما لا يعتبر الأكسجين عاملا محددا للتنفس تحت الظروف الطبيعية حيث ان تركيزه بالجو يعتبر كافيا جدا للتنفس الهوائي ويعتبر ثابتا الى حد ما . اما الأجزاء النباتية بالتربة أو كائنات التربة فقد تتأثر نتيجة لقلة الأكسجين اذا كانت التربة سيئة التهوية لثقلها او لغمرها بالماء .
2- الحرارة :
تعتبر تأثيرات الحرارة علي معدل التنفس راجعه للعديد من العوامل المتداخلة وعموما يمكن القول ان زيادة الحرارة يزيد من سرعة عملية التنفس بدرجة ملحوظة . ولابد من الأخذ في الاعتبار أن النباتات بل الأعضاء تختلف فيما بينها في استجاباتها للحرارة ولكن لوحظ ان أغلب الأنسجة النباتية تزيد سرعة تنفسها عند زيادة درجة الحرارة عن 35 درجة مئوية . ويظل هذا التأثير لمده معينة فقط حيث ان الاستمرار يعرض النبات لتأثيرات عكسية ضارة وغالبا يرجع لابطاء أو ابطال عمل الانزيمات وبقية المكونات البروتينية بالسيتوبلازم وقد يكون استمرار الحرارة المرتفعة سببا في تراكم بعض نواتج التفاعل مثل غاز ثاني اكسيد الكربون وقد يزداد تركيزه الى المعدل الضار أو السام بالخلايا الحية نتيجة لسرعة عملية التنفس . وعند درجات الحرارة المنخفضة فأنة من المتوقع ان يزداد تركيز ك أ2 الناتج من التنفس وهو ما يؤدي الي أبطاء تفاعلات انتاج ك أ2 decarboxyaltion
3- تركيز ثاني اكسيد الكربون :
بزيادة تركيز ك أ2 بالخلايا يقل أو يبطل عمل الانزيمات الخاصة بنزع جزيئات ك أ2 من المركبات الكربوهيدراتية وغيرها decarboxylases وذلك طبقا لقانون نقل الكتلة Moss action كذلك فأن زيادة تركيز ك أ2 يؤدي الى ارتفاع الحموضة بالعصير الخلوي وبسيتوبلازم الخلية مما له ابلغ الاثر على تراكم و نوع التفاعلات الانزيمية المختلفة وسرعة اتمامها . ولكن نظرا لثبوت تركيز ثاني اكسيد الكربون نسبيا في الهواء فان تأثيرة السام يتركز اساسا على الأجزاء الارضية من النبات وكذلك الكائنات الحية الدقيقة حيث أنة بالأرض سيئة التهوية يزداد تركيزه ويقل الأكسجين مما يبطئ عمل الجذور في الامتصاص النشط للعناصر الغذائية .
4- العناصر الغذائية :
لوحظ من التفاعلات السابق ذكرها بالنسبة للتنفس اللاهوائي والهوائي أن أغلب الانزيمات المتحكمه فى هذه التفاعلات يلزم لها مساعدات انزيمية من بعض العناصر المعدنية مثل Mn ، Mg، Cl ، Fe وغيرها . فالمغنسيوم يلزم لتفاعلات الفسفرة وتفاعل نزع ك أ2 في حيث البوتاسيوم يعمل كمساعد انزيمي في تفاعل انتاج حمض البيروفيك في حين ان الحديد يقوم بنفس العمل في تفاعل تحول حمض الستريك الى الايزوستريك في التنفس الهوائي بل ويقوم المنجنيز كعامل مساعد للانزيم المتحكم في انتاج حمض الاوكسال سكسينيك
5- الضوء :
يعتبر الضوء من العوامل المؤثرة تأثيرا مباشرا أو غير مباشر علي التنفس فالضوء يزيد من حرارة الانسجة مما يؤدي الى زيادة عملية التنفس كما وان ارتفاع الكثافة الضوئية يشجع عملية البناء الضوئي وبالتالي تزداد تركيزات السكريات الناتجة واللازمة كمادة تفاعل لعلملية التنفس .
6- درجة تبلل الانسجة :
كلما ارتفعت درجة رطوبة الأنسجة كلما ارتفع معدل التنفس عادة يرجع ذلك اساسا لزيادة احتياج الانزيمات الى محتويات مائية مرتفعة وقد لوحظ أنة كلما قل المحتوي المائي يقل معدل التنفس كما في البذور الجافة . كذلك فأن قلة الرطوبة تؤثر على درجة نفاذية الأغشية البلازمية للغازات وبالتالي فان نقص الأكسجين سيكون عاملا محددا في حين ان زيادة ثانى أكسيد الكربن سيصبح عاملا ضارآو معيقا لعملية التنفس.
عدل سابقا من قبل MyStErIoUs في السبت ديسمبر 18, 2010 1:35 pm عدل 1 مرات (السبب : هدفنا الأسمى الإستفادة دون الأخطاء)]
التنفس في النبات
· يمتص النبات الطاقة الضوئية من الشمس ويحولها إلى طاقة كيميائية في عملية البناء الضوئى تخزن في صورة جزيئات عضوية معقدة غنية بالطاقة · (التنفس في النبات ) ويقوم النبات بتحرير هذه الطاقة ليؤدى وظائفه الحيوية في سلسلة من الخطوات لتفاعلات تتضمن تكسير روابط الكربون في المادة العضوية · تنفس هوائى عن طريق الأكسدة ( في وجود الأكسجين بصفة أساسية ) · تنفس لاهوائى في غياب الأكسجين التنفس الهوائى في النبات
· تتنفس غالبية النباتات تنفس هوائى أى أن خلاياها تحتاج الأكسجين لتحرير الطاقة من المادة الغذائية العضوية
· كل خلية حية في النباتات تكون على اتصال بالبيئة الخارجية مما يسهل كثيراً من إنجاز عملية تبادل الغازات في التنفس
· أى أن غاز الأكسجين ينتشر داخل الخلية بينما ينتشر غاز CO2 خارج الخلية
طرق دخول الأكسجين
في النباتات الوعائية معقدة البناء يصل الأكسجين إلى الخلايا بطرق مختلفة
1- فعند فتح ثغور الأوراق يدخل الهواء إلى الغرف الهوائية ومنها إلى الغرف الهوائية ومنها إلى المسافات البينية
2-أو يذوب مع ماء التربة خلال ممرات اللحاء ويصل إلى أنسجة الساق والجذر
3- خلال عديسات الساق أو أية تشققات في القلف
4- الأكسجين الناتج من عملية البناء الضوئى
طرق خروج غاز CO2
1-في النباتات البسيطة ينتشر مباشرة من خلال الخلايا المعرضة للهواء أو التربة
2- في النباتات الراقية ( الخلايا في عمق النبات ) تمرر غاز CO2الى الثغر فالجو الخارجى وجزء من غاز CO2 الناتج من التنفس يستخدم في البناء الضوئى
· أى أن تبادل الغازات (التنفس) يتم بطريقة مباشرة لأن أغلب الأنسجة الحية تكون على اتصال مباشر بالبيئة الخارجية وبانتشار الغازات من والى خلايا العمق وبكمية محدودة عن طريق الخشب واللحاء
تجربة لإيضاح انطلاق ثانى أكسيد الكربون خلال التنفس الهوائى
(أ)الأجزاء الغير خضراء (البذور) 1- نضع محلول هيدروكسيد البوتاسيوم في كأس وندخل بذور جافة في معوجة ونغمر طرف ساقها في محلول KOH 2- نضع محلول ملح طعام في كأس أخرى وندخل بذور منقوعة في الماء (نابتة) في معوجة أخرى ونغمر طرفها في محلول ملح الطعام NaCl في الكأس
3- نضع محلول هيدروكسيد البوتاسيوم
KOH في كأس ثالثة ونضع بذور
منقوعة في الماء(نابتة) في معوجة ثالثة ونغمر طرف المعوجة في محلول KOH ونتركهما فترة من الوقت
المشاهدة :- لا يحدث تغير في الأنبوبتين 1و2 . أما في الأنبوبة 3 يرتفع محلول KOH في ساق المعوجة
النتيجة :- (الاستنتاج)
في [1]البذور الجافة لا تتنفس بنشاط فلا يحدث تغير في هذه الظروف
في [2]البذور نابتة وهى في حالة نمو وإنبات يتطلب أن تتنفس بنشاط لتحصل على ما يلزمها من طاقة - فتمتص الأكسجين من الهواء المحيط وينطلق CO2 مقداره مساو للأكسجين الممتص بدليل عدم ظهور أي تغير في حجم الهواء داخل المعوجة و CO2لا يذوب في محلول ملح الطعام (أى أن مكونات هواء المعوجة تغيرت ولكن حجمة ثابت )
في[3]البذور النابتة ينشط تنفسها وينطلق غاز CO2 بمقدار مساو للأكسجين ولأن CO2 يذوب في محلول KOH لذلك يندفع محلول KOH في ساق المعوجة
- أى ينطلق غاز ثانى أكسيد الكربون ( CO2 ) من عملية التنفس [في البذور ] غير الخضراء
وبمقارنة الحالات الثلاث نستنتج أن :-
1- البذور الجافة لا ينشط تنفسها
2- البذور النابتة نشطة التنفس ويبقى حجم الهواء ثابتاً لأن CO2 الناتج = حجم O2 الممتص
3- تنفس البذور النابتة (أجزاء غير خضراء) ينطلق منها CO2
الاخوة الاعزاء اهلا بكم
عرفنا من السابق ان النبات يقوم بتكوين المواد الغذائية وغير الغذائية من خلال عملية البناء الضوئى التى يتم فيها تحويل الطاقة الضوئية الى طاقة
كيميائية (كامنة) فى المواد الغذائية..وتبد ء بتكوين سكر بسيط هو الجلوكوز .
التنفس بصورة عامة
خذ نفس عميق......وبعدين زفيير
هل هذا هو التنفس...؟؟؟
كلام جميل و كلام معقول (لكن) اقدر اقول حاجة عنة..(مع الاعتذار للاغنية)
فعلا دة التنفس لكن بين الشهيق و الزفير تحدث اشيا ء اهم من دخول الهواء وخروجة.
المواد الغذائية تحتاج الى وضعية معينة لاطلاق الطاقة الكامنة فيها تماما مثل وضع الوقود في السيارة يحتاج للاحتراق لاطلاق الطاقة الكيميائية (الكامنة فية) فى صورة طاقة حرارية ثم تحويلها الى طاقة حركية (او حسب الاحتياجات الاخرى) المهم اطلاقها او تحريرها اولا.
و المقصود ان التنفس سواء فى الانسان او الحيوان او النبات هو عملية اطلاق او تحرير الطاقةمن المواد الغذائية.
اذن وظيفة التنفس الوحيدة هى تحرير الطاقة الكامنة فى المواد الغذائية
لاستخدامها من قبل الكائن الحى(نبات او حيوان) فى مختلف انشطتة
التنفس فى النباتات
انزيمات
مواد غذائية(جلوكوز عادة) + اكسيجين__________> ثانى اكسيد كربون +ماء + طاقةحرارية
وهنا يتم استخدام الاكسيجين(في خطوات معقدة) لأكسدة سكر الجلوكوز وتحرير الطاقةمنةفهو السكرالاساسى فى التنفس ( واحيانا يسمى سكر التنفس ...فهو موجود بالفعل فى كل الخلايا الحية على العموم حيوانية كانت او نباتية..)و سواء كانت المادة الغذائية نشا(كربوهيدرات )او دهنية( ليبيدات)او حتى بروتينية لابد ان تنتهى عند الجلوكوز ويتم اكسدتة واطلاق الطاقة منة (تماما كما فى الانسان..مثلا لاقدر اللة عند الدخول للمستشفى فى حالة اعياء يتم تعليق الجلوكوز فورا و ادخالة للدم مباشرة وليس عن طريق الفم فهو سكر بسيط سهل الامتصاص والانتقال..كذلك فهو السكر الشائع الانتقال فى النباتات)
ففى هذا التفاعل تتحرر الطاقة الكامنة فى الغذاء و تتحول الى(طاقةحراريةثم اشكال متنوعة من الطاقة اللازمة لحياة جميع النباتات الراقية للقيام بمختلف الوظائف....اى ان الطاقة اللازمة للحياة عامة تتوافر خلال هذة العملية.
و المواد المستخدمة فى التنفس على الترتيب هى
1- المواد الكربوهيدراتية(خاصة النشا التى تتحول للجلوكوز) وهى المادة الاساسية للتخزين فى معظم النباتات...(بالطبع لها استعملات اخرى) .
2_ الليبيدات(مانسميها بالعامية الدهون) وهى ذات قيمة عالية فى الطاقة
اكبر من الكربوهيدرات وبالطبع لها استعملات اخرى.
3- البروتينات(قليلا ماتستخدم فى التنفس)..وهى اقل فى محتوى الطاقة
من الكربوهيدرات ولها استعملات اخرى.
و على ذلك يعتبر تفاعل البنا ء الضوئى (تثبيت الطاقةالضوئية في ا لغذاء)...
...واطلاقها من الغذاء فى تفاعل التنفس هم بحق اهم تفاعلين عرفتهم البشرية منذ بد ء الخليقة على الارض ولايمكن بدونهما ان يعيش كائن حى...ولولاهما ماتكون الالماس ولا طبقات الفحم ولا ابار البترول و لانمت
الغابات ..و لاعرف الانسان الصناعات الكبرى العملاقة الحيوانية والنباتية .... وقدر علماء النبات ان 90% من سكان الارض يعملون فى انتاج وتنظيم و تسويق الانواع المتباينة من منتجات النبات والحيوان والتى يرجع الفضل فيهم الى هذين التفاعلين .
لاحظ اخى القارىء اننا بدأنا بالضو ء (الطاقة الضوئية) ثم وصلنا لمختلف انواع
الطاقة اللازمة لكافة الكائنات الحية على الارض والتى بدونها لاتوجد الحياة
وتمعن....وتفهم .....
اللة نور السموات والارض
الى اللقاء...وتعرف على علاقة البناء الضوئى بالتنفس واثرة على كمية المحصول في النباتات كما ونوعا.
lasthero
ج1- التنفس مهم لأي كائن حي مهما كان نوعه ولكن ما هو تعريفه أولاً:
التنفس مجموعة التفاعلات الحيوكيميائيه التي تتم داخل خلية الكائن الحي والتي من خلالها يتم انتاج الطاقه اللازمه لعمليات هذه الخلية.
يخطىء البعض عندما يقول بأن التنفس هو الشهيق والزفير ( هذه تسمى آلية التنفس)
اذاً ومن خلال التعريف عرفنا أهمية التنفس للنبات
ج2- لماذا لا يعتمد ليلا على الغذاء المصنع اثناء النهار؟
التنفس لإنتاج الطاقه وليس لصنع الغذاء ثم أن النبات لايوجد به جهاز هضمي لهضم الغذاء ثم أن النبات لكي يستفيد من الغذاء يجب أن يحوله لطاقه وذلك يتم بالتنفس.
ملاحظه:
كمية التنفس تتضح في النبات ليلاً لإنعدام عملية البناء الضوئي
ج3- حسب معلوماتي يستطيع النبات القيام بعمليات الهدم( التميؤ) لتحويل النشا المخزن للجلوكوز حتى يستفيد منه في انتاج الطاقه اللازمة له ثم يقوم بعد ذلك (بالبلمره) أو البناء وهاتان العمليتان يطلق عليهما ( الأيض) وهي موجوده في الكائنات الحية بشكل عام
تعليق على السؤال الثاني: النبات كائن نشط نهارا فهو يتنفس ويقوم بالبناء الضوئي ولذلك يحتاج الى طاقة اكبر ناتجة عن اكسدة الجلوكوز ..... اما في الليل فتتوقف بعض عمليات النبات كالبناء الضوئي بالاضافة الى ان النبات كائن عديم الحركة كل هذه العوامل تجعل من النبات كائن لا يهدم الكثيرمن الغذاء الذي يصنعه نهارا.
تعليق على السؤال الثالث: من المعلوم في جميع الكائنات الحية ان تحويل الجليكوجين المختزن الى جلوكوز يحتاج الى هرمونات تساهم في هذا التحول مثل هرمون الجلوكاجون في الانسان والنبات بالمثل اذا احتاج النبات الى تحويل الغذاء المختزن الى جلوكوز يستخدم هرمونات خاصة لذلك ...وعادة النبات لا يحتاج الى هذه العملية الا في الظروف القاسية مثل الجفاف وتغير التربة ومحتوياتها
التخمر (بالإنجليزية: Fermentation) هو عملية استخلاص الطاقة من تفاعلات الأكسدة- الاختزال للمركبات الكيميائية، والتي منها الكربوهيدرات، وباستخدام قابل إلكترون ذاتي، والذي غالباً ما يكون مركب عضوي. [1] على النقيض، يتم منح الإلكترونات في عملية التنفس لقابل إلكترون خارجي، ومثل الأكسوجين، وذلك من خلال سلسلة نقل الإلكترون. وهنا تلعب عملية التخمر دوراً مهماً في أجواء الظروف اللاهوائية، حيث لا توجد أية فسفرة تأكسدية للحفاظ على إنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات بواسطة عملية التحلل. كما يتم تمثيل البيروفات إلى العديد من المركبات المختلفة في أثناء عملية التخمير. حيث تعبر عملية التخمر اللبني عن إنتاج الحامض اللبني من البيروفات؛ في حين تُعَبِّر عملية التخمر الكحولية عن تحول البيروفات إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون؛ إلا أن عملية التخمير اللبني المغاير هي إنتاج الحمض اللبني (اللاكتيك) بالإضافة إلى الأحماض الأخرى والكحوليات. وليس من الضروري أن يتم إجراء أو تنفيذ عملية التخمر في بيئةٍ لاهوائية. فعلى سبيل المثال، وحتى مع وجود الأكسجين الوفير، تفضل خلايا الخميرة التخمرية بصورةٍ كبيرةٍ عملية التخمر على عملية الفسفرة التأكسدية. [2]
وتمثل السكريات الركيزة الأكثر شيوعاً لعملية التخمر، ومن أشهر الأمثلة على منتجات عملية التخمر كلٌ من الإيثانول، حمض اللاكتيك، والهيدروجين. على الرغم من ذلك، فهناك الكثير من المركبات الغريبة يمكن إنتاجها بواسطة عملية التخمر والتي منها الأسيتون. تستخدم الخميرة في عملية تخمير (المواد الغذائية) لإنتاج الإيثانول في صناعة البيرة، الخمور والمشروبات الكحولية الأخرى، والتي تسير جنباً إلى جنب مع إنتاج كمياتٍ ضخمةٍ من ثنائي أكسيد الكربون. كما تحدث عملية التخمير في عضلات الثدييات خلال فترات ممارسة النشاطات المكثفة، عندما تصبح مصادر الأكسجين محدودة، مما يؤدي إلى إنتاج حمض اللاكتيك. [3]
ويحدث التخمر بفعل ميكروبات مثل البكتيريا و العفن و الخميرة . وعلى سبيل المثال نجد أن الفطريات أو العفن، تعمل على خليط السكر مع الأملاح المعدنية فينتج البنسلين . وتقوم الخميرة بتحليل السكر الناتج عن الحبوب المنقوعة في الماء إلى غاز الكحول الإيثيلي وثاني أكسيد الكربون عند صناعة البيرة . وأيضا يتحلل السكر في عصير العنب بنفس الطريقة عند صناعة النبيذ. وكذلك يُعتبر التخمر جوهرياً في إنتاج الخُبز والجُبن و اللبن الرائب . ولكنه قد يكون مُضرًّا في بعض الحالات، مثلما يحدث عندما يصبح الحليب المتخمر حليباً فاسداً. و تُصنع المُنتجات المُخْتمرة النافعة لبني البشر بكمياتٍ كبيرةٍ. وبالرغم من أن أنواعاً مختلفة من المواد تُنْتَج بواسطة عملية التخمُّر، إلا أن العمليات الأساسية المُتَّبعة في ذلك تبقى متماثلة. فأولاً، تُملأ صهاريج كبيرة من الفولاذ المُقاوم للصدأ ، بمحلولٍ مائيٍ من المواد الغذائية. ويْعقَّم هذا المحلول بالبخار لقتل الجراثيم غير المرغوبة، ثم تُضاف ميكروبات معيّنة إلى المحلول، لتقوم بتخمير المواد الغذائية خلال بضعة أيامٍ. هذا ويتحكم المشرفون على عملية التخمير في درجة حرارة ونوعية حمض المواد في داخل الصهاريج. وأخيراً تُصفَّى الصهاريج من السائل، وتُفْصل المُنتجات المرغوب فيها عن بقية الخليط، إما بواسطة الاستخلاص أو الترشيح، أو ببعض الوسائل الأخرى. وفي معظم الحالات تُشَكِّل المنتجات المرغوب فيها حوالي 5% فقط من الخليط الموجود في الصهاريج، ولذلك تُعتبر عملية التنقية ـ في الغالب ـ عمليةً معقدةً إلى حدٍ بعيدٍ.
[] كيميائية التخمر
تحتوى منتجات التخمر على طاقةٍ كيميائيةٍ (في تتسم بأنها ليست مؤكسدة تماماً)، إلا أنها تُعتبر منتجات نفايات، حيث أنها لا يمكن تمثيلها أكثر من ذلك بدون استخدام الأكسوجين (أو أي متقبلات الإلكترون عالية الاكسدة الأخرى). نتيجةً لذلك فإن إنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات من خلال عملية التخمر تكون أقل كفايةٍ من الفسفرة التأكسدية، في حين يتأكسد البيروفات تماماً إلى ثاني أكسيد الكربون. [4]
] تخمر الإيثانول
يُكَسِّرُ تخمر الإيثانول (بالإنجليزية: Ethanol fermentation) (تنفذه الخميرة وأنواعٍ أخرى من البكتريا) حمض البيروفك إلى الإيثانول وثاني أكسيد الكربون. وهو يلعب دوره الهام في صناعة الخبز، تخمر الجعة، وكذلك صناعة النبيذ. وغالباً ما يُفضل واحداً من المنتجات؛ فعلى سبيل المثال في صناعة الخبز، يستخرج الكحول من الخبز، وفي إنتاج الكحول، ينطلق ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي المحيط أو يُسْتَخْدَم لكربنة المشروبات المنعشة. وعندما يكون للبكتين تركيزاً عالياً في المخمر، يتم إنتاج كمياتٍ صغيرةٍ من الميثانول.
حيث تلخص المعادلة الكيميائية بالأسفل عملية تخمر الجلوكوز، وصيغته الكيميائية هي كالتالي: C6H12O6.[4] حيث يتحول جزيء واحد من الجلوكوز إلى جزيئين من الإيثانول وجزيئين آخرين من ثاني أكسيد الكربون:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
ونلاحظ أن الصيغة الكيميائية للإيثانول هي: C2H5OH
حيث قبل وقوع عملية التخمر، يتم تكسير جزيء جلوكوز واحد إلى جزيئين من حمض البيروفك. وتعرف تلك العملية باسم التحلل السكري. [4][5]
[عدل] تخمر حمض اللاكتيك
تعبر عملية تخمر حمض اللكتيك عن أبسط صور التخمر. حيث أنها أساساً عبارة عن صورة من صور تفاعلات الأكسدة- الاختزال. ففي ظل الأجواء اللاهوائية، تتمثل الآلية الأساسية لإنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات في عملية التحلل السكري. حيث تقلص- تحول عملية التحلل السكري الإلكترونات إلى – NAD+، مما يكون NADH. على الرغم من ذلك، لا يتوافر سوى موردٍ محدودٍ للـ NAD+ في الخلية. ومن أجل استمرار عملية التحلل السكري، يجب أن يتم أكسدة NADH – أي يتم أخذ الإلكترونات بعيداً عنها – بهدف إعادة إنتاج NAD+. وغالباً من تقع تلك العملية من خلال سلسلة نقل الإلكترون ضمن عمليةٍ يطلق عليها الفسفرة التأكسدية؛ على الرغم من ذلك، بدون توفير الأكسجين لا يمكن إتمام تلك العملية. [6]
بدلاً من ذلك، يمنح NADH الإلكترونات الإضافية الزائدة لجزيئات حمض البيروفك والتي تكونت خلال عملية التحلل السكري. وبما أن NADH يفقد إلكتروناته، يعاد إنتاج NAD+ والذي يصبح متاحاً مرةً أخرى لعملية التحلل السكري. وهنا يتكون حمض اللاكتيك، والذي سميت تلك العملية باسمه، من خلال تقليل أو تقلص حمض البيروفك. [6]
ولا يتحول سوى جزيء واحد لحمض البيروفك إلى لاكتات في عملية تخمر حمض اللكتيك المغاير؛ في حين يتحول الجزيء الآخر إل إيثانول وثاني أكسيد الكربون. أما في عملية تخمر حمض اللاكتيك المماثل، فإن كلا جزئي حمض البيوفك تتحول إلى لاكتات. مما يجعل من عملية تخمر حمض اللاكتيك الصرف عمليةً فريدةً بسبب أنها واحدةٌ من عمليات التنفس والتي لا تنتج غازاً كمنتجٍ ثانويٍ.
تُكَسِّر عملية تخمر اللاكتيك الصرف حمض البيروفك إلى اللاكتات (بالإنجليزية: lactate). وتقع في عضلات الحيوانات عندما تحتاج إلى طاقةٍ أسرع من الدم الذي يمدها بالأكسجين. كما أنها قد تقع كذلك في بعض أنواع البكتريا (مثل بكتريا العصيات اللبنية (بالإنجليزية: lactobacilli)) وبعض أنواع الفطريات. فهي تعبر عن ذلك النوع من البكتريا الذي يقوم بتحويل اللاكتوز إلى حمض اللاكتيك في اللبن الرايب، والذي يُكْسِبَه نكهته ومذاقه الحامضين. ويمكن تصنيف بكتريا الحامض اللاكتيكي تلك كبكتريا تخمرية صرفة، حيث يكون المنتج النهائي في أغلب الأحيان اللاكتات، أو كبكتريا تخمرية مغايرة، حيث يستقلب أو يتمثل بعضاً من اللاكتات أبعد من ذلك، وينتج عن ذلك إنتاج ثاني أكسيد الكربون، الخلات وبعض المنتجات المؤيضة الأخرى.
تتلخص عملية تخمر حمض اللاكتيك باستخدام الغلوكوز، حيث يتحول جزيء واحد فقط للغلوكوز، في عملية التخمر اللبني الصرف، إلى جزيء واحد فقط حمض اللاكتيك، جزيء واحد فقط من الإيثانول، وجزيء واحد آخر من ثاني أكسيد الكربون، كما يلي: [7]
C6H12O6 → 2 CH3CHOHCOOH.
ثم تتقدم عملية التفاعل ضمن التخمر اللبني الصرف، وذلك مع تحول جزيءٍ واحدٍ فقط من الغلوكوز إلى جزيءٍ واحدٍ فقط من حمض اللاكتيك، جزيءٍ واحدٍ فقط من الإيثانول وكذلك جزيءٍ واحدٍ فقط من ثاني أكسيد الكربون، كما يلي: [7]
C6H12O6 → CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2
مع ملاحظة أنه قبيل وقوع عملية التخمر اللبني الصرف، يجب انقسام جزيء الغلوكوز إلى جزيئين من حمض البيروفك. ويطلق على تلك العملية التحلل السكري. [8]
[عدل] التحلل السكري
]مقال تفصيلي :تحلل سكري
لاستخلاص الطاقة الكيميائية من الغلوكوز، لابد من انقسام الغلوكوز إلى جزيئين من البيروفات. [8] تسفر تلك العملية كذلك عن إنتاج جزيئين من أدينوسين ثلاثي الفوسفات كحصيلةٍ للطاقة الفورية بالإضافة إلى جزيئين من ثنائي نيكليوتيدة الأدنين وأميد النيكوتنك (NADH). [7]
C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ → 2 CH3COCOO− + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2O + 2H+
وتتمثل الصيغة الكيميائية لحمض البيروفات في CH3COCOO−. حيث يشير Pi إلى الفوسفات غير العضوي. وكما ظهر أمامنا في المعادلة التفاعل الكيميائية، يسبب التحلل السكري تقلصٍ لجزيئين من NAD+ إلى NADH. [7] هذا ويتحول جزيئين من أدينوسين ثنائي الفوسفات (بالإنجليزية: Adenosine diphosphate) إلى جزيئين من أدينوسين ثلاثي الفوسفات وجزيئين ماء من خلال عملية فسفرة على مستوى الركازة (بالإنجليزية: substrate-level phosphorylation).
[عدل] التنفس الهوائي
يتأكسد البيروفات الناتج عن عملية التحلل السكري تماماً، في التنفس الهوائي، منتجاً أدينوسين ثلاثي الفوسفات إضافياً وكذلك ثنائي نيكليوتيدة الأدنين وأميد النيكوتنك (NADH) في دورة حمض الستريك ومن خلال الفسفرة التأكسدية. على الرغم من ذلك، لا يقع هذا إلا في وجود الأكسجين. ويتسم الأكسجين بأنه سام للكائنات الحية اللاهوائية، والغير مطلوبة من قِبَل الكائنات الحية اللاهوائية إختياراً. ففي غياب الأكسجين، تقع إحدى مسارات التخمر للسماح بإنتاج ثنائي نيكليوتيدة الأدنين وأميد النيكوتنك ( NAD+)؛ وتُعَدُ عملية تخمر حمض اللاكتيك إحدى تلك المسارات. [7]
[عدل] إنتاج غاز الهيدروجين في عملية التخمر
يُنْتَج غاز الهيدروجين في العديد من عمليات التخمر (تخمر الحمض المختلط (بالإنجليزية: mixed acid fermentation))، تخمر حمض بوتريك (بالإنجليزية: butyric acid)، تخمر الكابروات (بالإنجليزية: caproate)، تخمر الغليوكسيلات (بالإنجليزية: glyoxylate) وتخمر البيوتانول (بالإنجليزية: butanol))، وذلك كطريقةٍ لإنتاج NAD+ من NADH. وتنتقل الإلكترونات إلى الفيريدوكسين، والتي تتأكسد بدورها بواسطة الهيدروجيناز، مما يُنْتِج جزيء الهيدروجين H2. [4] وهنا يُسْتخدم غاز الهيدروجين كركيزةٍ لمولدات الميثان (بالإنجليزية: methanogens) ومقللات السلفات، والتي تحافظ على تركيز الهيدروجين منخفضاً بصورةٍ كافيةٍ للسماح بإنتاج مثل ذلك المركب الغني بالطاقة. [9]
[عدل] التاريخ
ظهر أول دليلٍ ملموسٍ على وجود الطبيعة الحية للخميرة فيما بين عامي 1937 و1938 عندما ظهرت ثلاثة اصداراتٍ منشورةٍ بواسطة كاغنيارد دي لا تور، تي سوان، و إف كوتزنج، حيث توصل كلٌ منهم على حدة كنتيجةٍ لأبحاثٍ استقصائيةٍ وفحوصاتٍ مجهريةٍ أن الخميرة كانت كائناً حياً أنتجتها عملية التبرعم. وترجع جذور كلمة "خميرة"، كما يجب أن نلاحظ جميعاً، إلى الكلمة اللاتينية والتي تعني "الغليان" (بويلنغ). [10] وذلك ربما بسبب أن الخمر، الجعة أو البيرة، و الخبز كانوا من الطعمة الأساسية في أوروبا، وأن غالبية الدراسات الأولى عن التخمر أُجريت على الخميرة، والتي كان يتم تصنيعها (الأطعمة السابقة) بها. كما أنه تم اكتشاف البكتريا لاحقاً؛ حيث استخدم المصطلح لأول مرةٍ باللغة الإنجليزية في أواخر الأربعينيات من القرن التاسع عشر، إلا أنه لم ينتشر استخدامها بصورةٍ عامةٍ إلى مع حلول السبعينات من نفس القرن، ثم استخدمت في علاقةٍ وطيدةٍ مع نظرية الجرثومة المسببة للمرض بعد ذلك.
وكان لويز باستير (الذي عاش من 1822 وحتى 1895) قد اثبت خلال فترة الخمسينات والستينات من القرن التاسع عشر وبصورةٍ حصريةٍ أن التخمر كان يبدأ بواسطة الكائنات الحية في سلسلةٍ من الفحوصات والأبحاث التي أجراها. [6] ففي عام 1857، أظهر باستير أن تخمر حمض اللاكتيك تسببه الكائنات الحية. [11] وفي عام 1860، أوضح أن البكتريا تسبب تحمض اللبن، وهي تلك العملية لتي تعبر جوهرياً عن تغيرٍ كيميائيٍ، مسببةً الطعم الحاضي لللبن، كما أن دوره في التعرف على دور الكائنات الدقيقة في إفساد الأطعمة أدى إلى التوصل إلى عملية البسترة بعد ذلك. [12] كما أنه في عام 1877، وفي أثناء عمله على تحسين صناعة تخمير الجعة الفرنسية، نشر بحثه الشهير عن ملية التخمر، بعنوان " Etudes sur la Biere"، والذي تم ترجمته بعد ذلك إلى اللغة الإنجليزية في عام 1879 تحت عنوان " Studies on Fermentation" والتي تعني بالعربية "دراسات على التخمر". [13] حيث عرَّف التخمر (وبصورةٍ خاطئةٍ) ك"الحياة بدون هواء"، [14] إلا أنه أظهر وبصورةٍ صحيحةٍ أنواعاً معينةً من الكائنات الدقيقة تتسبب في أنواعٍ معينةٍ من عمليلات التخمر وبعض المنتجات النهائية لمثل تلك العمليات.
وعلى الرغم من أن توضيح أن عملية التخمر كانت عموماً نتيجة تفاعل الكائنات الحية الدقيقة يمثل تقدماً هائلاً في المعرفة في ذلك الوقت، إلا أنه لم يتم توضيح الطبيعة الأساسية لعملية التخمر ذاتها، أو حتى إثبات أنها تقع بواسطة الكائنات الدقيقة والتي كانت دائماً موجودة بصورةٍ واضحةٍ. حيث حاول العديد من العلماء، ومن بينهم باستير، بنجاح استخلاص إنزيم التخمر من الخميرة. [14] وقد واتتهم جميعاً الفرصة الناجحة عندما تمكن الكيميائي الألماني إدوارد بوشنار عام 1897 من حصر الخميرة، واستخلاص عصيرٍ منها، ثم وجد ما أدهشه أن هذا السائل "الميت" له القدرة على تخمير محلول سكري، مكوناً ثاني أكسيد الكربون والكحول مثله مثله الخميرة الحية بصورةٍ كبيرةٍ. [15] حيث تصرفت "المخمرات" المجهولة وتفاعلت مثلها مثل المخمرات المنظمة تماماً. ومنذ ذذلك الوقت تم استخداممصطلح الإنزيم وتطبيقه على كل المخمرات. ثم تم استيعاب بعد ذلك أن عملية التخمر تسببها إنزيمات تنتجها كائناتٍ دقيقةٍ. [16] وفي عام 1908 حصل بوشنر على جائزة نوبل العالمية في الكيمياء لإنجازاته في ذلك المجال. [17]
كما استمرت التقدمات والإنجازات تتوالى في مجالي البيلوجيا الدقيقة والتخمر بصورةٍ ثابتةٍ حتى وقتنا هذا. وعلى سبيل المثال، في أواخر السبعينات من القرن العشرين تم اكتشاف أن الكائنات الدقيقة لها القدرة على التحور بمساعدة المعالجات الفيزيائية والكيميائية لتنتج نائجاً أعلى، ونمواً اسرع، وتصبح أكثر قدرةً على التعايش في أجواء الأوكسجين المنخفض، بالإضافة إلى أنها تصبح قادرةً على استخدام وسيطاً أكثر تركزاً. [18] هذا بالإضافة إلى أنه تم إنتقاء سلالاتٍ وتطويرتهجيناتٍ أفضل، مؤثرةً جميعها على أغلب صور تخمرات الأطعمة الحديثة والعصرية.
[عدل] الجذور الاصطلاحية للتخمر
اشتقت كلمة التخمر (بالإنجليزية: fermentation) من الفعل اللاتيني (fervere) والذي يعني "أن تغلي". حيث ساد المعتقد أنه استخدم لأول مرةٍ في أواخر القرن الرابع عشر في الخيمياء، ولكن ذلك كان قائماً على حساً واسعاً النطاق. إلا أنه لم يُستخدم في الحس العلمي المعاصر حتى قرابة 1600. [19]
]
استهلاكالمادة العضوية و تحويل الطاقة
ماذا تنتج النباتات؟
- تسمى النباتات اليخضورية بالمنتجة لأنها قادرة على انتاجمواد عضوية (البروتينات ، ذهنيات ، سكريات ) انطلاقا منالمواد المعدنية ( الماء + الأملاح المعدنية ) التي تمتصها من الوسط الذي تعيش فيه (تربة ، الماء ، الهواء ) و ذلك بوجود الضوء وتسمى هذه الظاهرة بالتركيب الضوئي .
ملحوظة: نقول إن النباتات اليخضورية ذاتية التغذية في حينالحيوانات غير ذاتية التغذية ، نقول انهااعتمادية التغذية .
خلاصة : تنتقل المواد العضوية من حلقة إلىأخرى و هكذا تنتقل الطاقة الكامنة فيها و نتكلم عنتدفق الطاقة .
كيف يتم تحرير الطاقةالكامنة في المادة العضوية ؟
1-دراسة تجريبية
تجربة 1
في قارورة غنية بالأكسجين نضيفالخميرة + كليكوز + ماء
الرسم التالي يلخص ظروف هذه التجربة و نتائجها.
نتيجة::
بعد بضع ساعات يتعكر ماء الجير كما يتصاعدالماء الملون في الأنبوب
تفسير:: • تعكر ماء الجيريدل 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 ظاهرةالتنفس.
تساؤل :ما هو مصير O2الممتص و مصدر CO2 المطروح؟
• للإجابة على هذا السؤال نستعملمادة عضوية كالكليكوز الذي علم بكربون مشع.
• نتيجة:يتم طرح CO2 ذو كربون مشع حسب التفاعل التالي : طاقة[/0]
• نستعمل كذلك أوكسجين مشع فنحصل علىماء ذو أوكسجين مشع و ذلك حسب التفاعل التالي : طاقة[]
استنتاج:
يدخل الأوكسجينالمستنشق 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 يتمتركيب المادة العضوية بينما أثناء التنفس يتم تفكيكها و ذلك لاستخراج الطاقةالكامدة فيها
- أثناء التركيب الضوئي يتم امتصاص CO2 و طرح O2 في حين أثناء التنفس يتم العكس، إذن فالتنفس يبدأحين تنتهي ظاهرة التركيب الضوئي.
تجربة :
في وسطيفتقر إلى O2 نضيف ماء + كليكوز + خميرةبوجود إناء يتوفر على ماء الجير.
تجربة :بعد وقتمعين يتعلم ماء الجير كما نشم رائحة الكحول في القارورة
استنتاج :في وسط يفتقر إلى أوكسيجين تقوم خلايا الخميرةبطرح CO2 + كحول
تساؤل :ما هو مصدر الكحول المطروح؟
- تجربة :نقوم بقياس كمية كل من الكليكوز و الكحول فيالوسط الصغير . الرسم التالي يلخص نتائج هذه التجربة .
تحليل:
ينخفض الكليكوز تدريجيا موازاة مع ارتفاع نسبةالكحول الذي يبلغ أقصاه عند انعدام الكليكوز.
استنتاج :
في غياب الأوكسجين يتحول الكليكوز إلى كحول إيتيلي و ثاني أوكسيد الكربونو تسمى هذه الظاهرة : التخمر الكحوليو ذلك حسب التفاعلالتالي ]
خلاصة:في وسط غني بالأوكسجين ( وسط حي هوائي) وبوجودالكليكوز تمتص خلايا الخميرة O2 و تطرح CO2 إنها ظاهرةالتنفس.
- في وسط ينعدم فيه الأوكسجين ( وسط حي لاهوائي) بوجود الكليكوز تقوم خلايا الخميرة بطرح CO2 و الكحول ،إنها ظاهرةالتخمر
تساؤل :قارنالظاهرتين ؟
- أوجه التشابه :كلاهما عبارة عنتفاعل 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 الإيتيليما زال ينجز الطاقة لذا نقول إن التخمر ضياع للطاقة .
أين يتم التنفس داخل الخلية ؟
تجربة:
لمعرفة اين تتم ظاهرة التنفس داخل الخلية ، تمزرع خلايا الخميرة في وسطين : وسط حي هوائي و الآخر حي لاهوائي ثم تمت ملاحظةالخلايا بواسطة المجهر الإلكتروني الوثيقة (2) تمثل نتائج الملاحظة
التحليل:
نلاحظ أن الخلية الموجودة في الوسط حي هوائيتتوفر على نسبة كبيرة من عضيات تسمىميتوكندرياتمقارنة مع الخلايا الموجودة في الوسط حي لاهوائي الذي تفتقر فيه.
استنتاج:نستنتج اذن أنالميتوالميتوكندري هي العضية المسؤولة عن التنفس.
ما فوق بنية الميتوكندري
الميتوكندرعبارة عن عضي مغلق محاط بغشائين أحدهما داخلي و الآخر خارجي : الغشاء الداخلي يرسلداخل الميتوكندري عدة إلتواءات تسمى أعراف
البنية الجزئية لغشاء الميتوكندري
يتكون الغشاء الداخلي لميتوكندري من نفس المكونات للغشاء الخارجي (طبقتينمن فوسفوذهنيات تتخللها برؤتينات ) بالإضافة إلى كرات ذات شمراخ. التركيب الكيميائي لمختلف الميتوكندري
الغشاءالخارجي
-48% من الذهنيات ذات طبيعة شبيهة بتلك الموجودة في الغشاءالسيتو بلازمي
-62% من البروتينات.
الغشاءالداخلي
-80% من البروتينات
-20% من الذهنيات تختلف عن الجزئيات الموجودة بالغشاءالسيتوبلازمي
-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 خلاياحية في وسط غني ب O2 إضافة إلى الكليكوزالذي 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 حمضالبيروفيك الذي سنرمز له بالحرف P و مجموعة منالأحماض تسمى أحماض دورة كريبس الذي سنرمز لها بالحرف K يالإضافة إلى CO2 . الجدول التالي يبين تموضع هذه الموادج داخل الخلية في مختلف الأزمنة.
الوسط الخارجي
الوسط الداخلي
الحبلةالشفافة
الميتوكندري
تحليل
1) في الزمن t1 ينتقل الكليكوز من الوسط الخارجي إلى إلى الجبلةالشفافة (سيتوبلازم) ثم بعد ذلك في الزمن t2 يتحول الكليكوز إلى حمض البيروفيك الذي ينتقلتدريجيا 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 :
فيالمرحلة الأولى :يتحول الكليكوز إلى حمض بيروفيك في الجبلة الشفافة
فيالمرحلة الثانية:يدخل حمض بيروفيك إلى الميتوكندري الذي يتحول إلى سلسلة منالأحماض تسمىأحماض كريبسو إلى CO2 الذي يطرح خارج الخلية
مراحل تحول الكليكوز إلى حمض البيروفيك
1) كم منمرحلة يستلزمهاانحلال الكليكوز ؟ علق على كل مرحلة؟
2) اكتب الحصيلة العامةلانحلال الكليكوز .
التحليل
1) يتم انحلالالكليكوز عبر ثلاث مراحل :
المرحلة الأولى :يتحول الكليكوز الفوسفاتي G6P إلى فريكتوز ثنائي الفوسفات PF6P بعد تثبيته لمجموعة فوسفاتية آتية من ATP.
المرحلة الثانية :ينشطر الفريكوزثنائي الفوسفات إلى جزئين من سكر ثلاثي فوسفات يسمى غليسيو ألدييد و تخضع كل جزيئةإلى نزع الهيدروجين الذي يتم تثبيته على ناقلة الهيدروجين NAD ليتحول إلى NADH2 و يكون هذا التفاعل مصحوب بتثبيت مجموعة فوسفاتية يتحول غليسيو ألدييد.. فوسفات إلىحمضغليسيريثنائي الفوسفات
المرحلة الثالثةيتحول الحمض غليسري ثنائيالفوسفات 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
تلخص نتائجالتجربة
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 الميتوكندريبينما انخفضت في الزمن t2.. نظرالاستهلاك O2 من طرف الميتوكندري لأكسدةحمض البيروفيك.
استنتاج:
نستنتج إذن أنالميتوكندري هي مقر الأكسدة التنفسية التي هي مجموعة من التفاعلات التي تطرأ علىحمض البيروفيك بوجود O2.
تساؤل : ماهي هذه المراحل ؟
1) علق علىمختلف هذه المراحل؟
2) كم من دورة كريبس تستوجب لهذمجزيئة كليكوز واحدة؟
تحليل:
المرحلة الأولى:يتحول حمض بيروفيك إلىأستيل بعد إزالة الكربون على شكل CO2 والهيدروجين من طرف مركب أنزيمي و ذلك حسب التفاعل التالي كوأنزيم A..
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gif[/IMG]
المرحلة الثانية :دورة كريبس : يتعرض أستيل كو أنزيم A إلى سلسلة من التفاعلات يتم خلالها انتزاع CO2 الذي يطرح خارج الجسم و إلى انتزاع الهيدروجينالذي يتبث على متقبلات الهيدروجين و هي NAD+ et FAD + et حسب التفاعل التالي :
NAD+ + 2H+ + 2e- -->NADH2
FAD+ + 2H++ 2e+--> FADH2
لهدم جزيئة واحدةمن الكليكوز يستوجب ذلك دورتا كريبس وذلك لأن الكليكوز يتحول إلى 2 حمض بيروفيك.
تساؤل : ماهو مصيرالعناصر المحررة ؟
لهدم جزيئة جديدة من الكليكوز على الخلية تجديد دخيرتهامن 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 :تتراكمالبروتونات H+ . لتعود إلى داخلالماتريس 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 الداخليللميتوكندري و يسمى مجموعها السلسلة التنفسية فيتم تسليمها في النهاية للأوكسجينحسب التفاعل التالي :
/%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 الشفافةيتم 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 فجزيئةواحدة من الكليكوز تستلزم دورة كريبس إذن ستكون الحصيلة
تحرير الطاقةالكامنة في المواد العضوية في غياب O2
التخمر الكحولي:
في غياب الأوكسجين تقوم خلايا الخميرة بتفكيك الكليكوز و تحرير الطاقةو ذلكحسب التفاعل التال:
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image024.gif[/IMG]و تسمى هذهالظاهرة 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.
. التحليل:
1) ينخفضPH الحليب بعد يومين إلى أن يستقرفي اليوم السادس في]
2) تعنلبكتيريات موجودة في الحليب طبيعيا تدعى Lactobacillus على تحويل الكليكوز إلى حمض لبنيالذي يجعل PH ينخفض مما يؤدي إلى تخثر بروتينات الحليب و نقول إنهأصبح رائبا و تسمى هذه الظاهرة التخمر اللبني و يتم حسب التفاعل التالي ]
تمرين
قد يحدث التخمر اللبني على مستوى الخلايا العضلية خلال نشاطعضلي طويل و عنيف حيث يصبح تزويد الخلايا بالاوكسجين غير كاف مما يؤدي إلى تراكمالحمض اللبني في العضيات و بالتالي إلى تعب شديد الذطي قد يؤدي إلى تشنجاتعضلية
تمثل الوثيقة 9 أهم مراحل التخمر اللبنيعلى مستوى الخليةالعضلية.
1) بين كيفيتكون الحمض اللبني؟
2) اكتب التفاعل الإجمالي للمرحلة الأخيرة للتخمراللبني؟
3) ما هي الحصيلة الطاقية للتخمر اللبني ؟
التحليل
1) في غياب الأوكسجين يقومحمض البيروفيك بدور المتقبل في الهيدروجين حيث ينتزع أيونات H+ منو هكذا يتحول إلى حمض لبني. أثناء التخمر المتقبل للأيونات H+ هو حمض بيروفيك و يتم ذلك على مستوى الجبلةالشفافة بينما اثناء التنفس فإن المتقبل لأيونات الهيدروجين هو O2 حيث يتحولان إلى الماء و يتم ذلك على مستوىالمتوكندري.
2 حمض لبني[ حمض بيروفيك
3) الحصيلة الطاقية للتخمر هي 2ATP.
خلاصة:
تتوقف الأكسدة في الميتوكندريةعندما يصبح الأوكسجين غير كاف أنذاك الطريق الوحيد الذي يسمح للخلايا من تحريرالطاقة هو التخمر حيث يتحول حمض البيروفيك إلى كحول ايتيلي أو حمض لبني. ا
3) مقارنةالتنفس و التخمر
التنفس
التخمر
كلاهما تفكيك الكليكوز للحصول على طاقة
38ATP.
2ATP.
تفكيككلي
تفكيكجزئي
G
تمرين:
علما ان مول من ATP تحرر 30.5kj من الطاقة و أناستهلاك مول من الكليكوز يحرر 38ATP أثناء التنفس و 2ATP أثناء التخمر.
1) ما هي الطاقة المستغلة منطرف الخلية في كل حالة ؟
( تقرير عن مشاركة سيئة )، و الموجودة أسفل كل مشاركة .
2013-11-06, 19:18
.............
العرض العادي
