تقديم
تعتبر النباتات اليخضورية كائنات حية ذاتية التغذية، حيث تقوم بإنتاج المادة العضوية انطلاقا من الضوء والماء والأملاح المعدنية وثنائي أكسيد الكربون، من خلال عملية التركيب الضوئي. هذه الأخيرة تسمح بتحويل الطاقة الضوئية الى طاقة كيميائية كامنة على مستوى المادة العضوية.
تحرير الطاقة الكامنة في المادة العضوية على مستوى الخلية
تقوم النباتات بعملية التركيب الضوئيالمصدر
تقوم باقي الكائنات الحية، غير ذاتية التغذية، باستعمال هذه المادة العضوية، حيث تعتبر المصدر الأساسي للطاقة، إضافة الى كونها تستعمل كذلك لبناء وتجديد المادة الحية.
تساؤلات
*- كيف تقوم الخلايا باستخلاص الطاقة الكامنة على مستوى المادة العضوية ؟
*- ما هي العضيات المتدخلة خلال هذه العملية ؟
*- هل تقوم خلايا الكائنات الحية باستخلاص الطاقة من المواد العضوية بنفس الكيفية ؟
1- الكشف عن الظواهر المسؤولة عن تحرير الطاقة و موقعها
1-1) موقع التنفس و التخمر
معطيات تجريبية : قصد دراسة سلوك خلايا الخميرة تُجاه المواد العضوية في غياب الأكسجين، تم تحضير محلول لخلايا الخميرة، أُضِيف له الكليكوز في إناء مغلق (وسط يفتقر للأكسجين). استُعملت عُدة ExAO لقياس تغير تراكيز الأكسجين وثنائي أوكسيد الكربون والكحول الإيتيلي (الإيتانول). تُمثل الوثيقة أسفله، العدة التجريبية والنتائج المحصل عليها.
في بداية التجربة، كان الوسط يتوفر على نسبة ضعيفة من الأكسجين، لكنه انخفض تدريجيا الى أن انعدم بعد حوالي 200s. بالموازاة مع ذلك، كان هناك ارتفاع لنسبة ثنائي أوكسيد الكربون طيلة التجربة، ثم ظهور الإيتانول في الوسط ابتداءا من الثانية 200 من بداية التجربة
تفسر هذه النتائج، وتوضح كيف تمكن من تحديد خصائص هذه الظاهرة..
استهلاك الأكسجين في بداية التجربة يدل على أن خلايا الخميرة اعتمدت على ظاهرة التنفس الخلوي لهدم الكليكوز. لكن مباشرة بعد اختفاء الأكسجين في الوسط، بدأت خلايا الخميرة في طرح الإيتانول، واستمرت في طرح ثنائي أوكسيد الكربون، كنتيجة لتفاعلات تحدث في غياب الأكسجين، إنها ظاهرة التخمر.
استنتاج
*يتبين من خلال المعطيات السابقة أن ظاهرة التخمر توفر الطاقة الضرورية لخلايا الخميرة على الرغم من غياب الأكسجين في الوسط، كما ينتج عنها كحول إيتيلي وثنائي أوكسيد الكربون، فيسمى هذا التخمر، تخمرا كحوليا.
2-1) انحلال الكليكوز
تعتمد الخلايا، لاستخلاص الطاقة، على مدخراتها من مواد القيت، خاصة السكريات. هذه الأخيرة تتشكل من مجموعة من الجزيئات، أهمها الكليكوز. هذا الكليكوز يتعرض للهدم (انحلال)، على مستوى الجبلة الشفافة للخلايا عبر مجموعة من التفاعلات، ينتج عنها مُركبات عضوية وطاقية.
يمثل الشكل اسفله، التركيب الجزيئي للكليكوز، والذي يتكون من ذرات الكربون و الأكسجين و الهيدروجين (C6H12O6). ترتبط ذرات الكربون فيما بينها بروابط تساهمية تخزن طاقة كبيرة
ملحوضة:
تعتبر الـ ATP (أدينوزين ثلاثي فوسفات)، جزيئة طاقية تتكون من قاعدة آزوتية و سكر ريبوزي، إضافة إلى ثلاث مجموعات فوسفاتية. تُخزِن الروابط التساهمية بين المجموعات الفوسفاتية، طاقة مهمة، يتم توفيرها للخلية للقيام بمختلف أنشطتها وذلك بتحرير إحدى المجموعات الفوسفاتية، فيتحول الـATP إلى ADP (أدينوزين ثنائي فوسفات). عند هدم المواد العضوية، يتم تخزين الطاقة المحررة، و ذلك بتركيب ATP إضافة إلى تَشكُل نواقل مُختزَلة (+NADH+H و FADH2).
تتم عملية انحلال الكليكوز عبر مجموعة من التفاعلات، يمكن تلخيصها في ثلاثة مراحل. توضح الوثائق أسفله، أبرز هذه التفاعلات مع المُركبات الناتجة في كل مرحلة.
المرحلة الاولى : يتم خلالها تثبيت مجموعات فوسفاتية على مستوى جزيئة الكليكوز، انطلاقا من جزيئتين ATP، فتتشكل في نهاية هذه المرحلة جزيئة فريكتوز 6,1 ثنائي فوسفات. يلاحظ خلال هذه المرحلة، أن الخلية تفقد طاقة بحلمأتها لجزيئتين ATP، هذا الأمر يهدف الى تعديل بنية جزيئة الكليكوز، بحيث يمكن لاحقا استخلاص طاقة أكبر منها.
المرحلة الثانية : خلال هذه المرحلة تنشطر جزيئة فريكتوز 6,1 ثنائي فوسفات (المُشكَلة من 6 ذرات من الكربون)، إلى جزيئتين غليسير ألدييد 3 فوسفات (مُشكَلتين من 3 ذرات من الكربون)، كل واحدة منهما ستتحول إلى حمض غليسيري 3,1 ثنائي فوسفات. هذا التحول يكون مُصاحَبا باختزال جزيئتين +NAD إلى +NADH+H، إضافة إلى تثبيت الفوسفات اللاعضوي Pi على كل جزيئة ناتجة.
المرحلة الثالثة: تعرف هذه المرحلة تركيب جزيئات ATP، حيث تتم إزالة الفوسفات من الحمض الغليسيري 3,1 ثنائي فوسفات عبر مرحلتين، فيَنتُج حمض البيروفيك. يساهم الفوسفات المحرر في تركيب جزيئات ATP من خلال تفسفر ADP. يَنتُج عن تشكل كل جزيئة حمض البيروفيك، تركيب جزيئتين ATP.
الحصيلة الكيميائية و الطاقية لانحلال الكليكوز.
انطلاقا من جزيئة واحدة من الكليكوز، يتم الحصول في نهاية انحلاله، على جزيئتين من حمض البيروفيك. فيما يخص الحصيلة الطاقية، فيعرف انحلال الكليكوز تشكل جزيئتين +NADH+H، و هي عبارة عن جزيئات ناقلة للإلكترونات يتم استغلالها لاحقا لإنتاج الطاقة. كذلك هناك انتاج 4 جزيئات ATP، و في المقابل، استهلاك جزيئتين ATP، مما يجعل حصيلة انحلال الكليكوز إيجابية تتجلى في جزيئتين ATP.
خلاصة :
يتم انحلال الكليكوز على مستوى الجبلة الشفافة للخلايا، و ذلك عبر مجموعة من المراحل تعرف في نهايتها تشكل جزيئتين من حمض البيروفيك، اضافة إلى إنتاج جزيئتين ATP.
بعد ذلك، يعرف حمض البيروفيك مصيرين مختلفين حسب ظروف الوسط : في وجود الأكسجين، سينتقل إلى الميتوكندري حيث سيتعرض لمجموعة من التفاعلات (التنفس)، و في غياب الأكسجين، سيبقى في الجبلة الشفافة للخلية (التخمر).
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق