استهلاك المــادة العضوية وتدفق الطــاقة

بسم الله الرحمان الرحيم

عنوان الدرس : استهلاك المــادة العضوية وتدفق الطــاقة 

 I/ مراحل تفكيك الكليكوز:

1 ـ داخل الجبلة الشفافة:

عندما يدخل الكليكوز إلى الخلية يتحد مع الفوسفاط ليعطي كليكوز فوسفاط مما يمنعه من جهة من مغادرة الخلية ويمكنه من جهة أخرى من الدخول في سلسلة من التفاعلات تؤدي إلى تفككه تحت تأثير أنزيمات ليعطي في النهاية جزيئتين من حمض البيروفيك وتسمى هذه التحولات بانحلال الكليكوز وتتم في غياب الأكسجين.

www.biomultimedia.net

2 ـ داخل الميتوكوندري:

2 ـ 1 ـ فوق بنية الميتوكوندري:

هي عبارة عن عضيات خلوية يتراوح طولها بين1 و 2μm، عرضها بين 0,5 و1μm. يزداد عددها كلما كانت الخلايا أكثر نشاطا وكلما كان الوسط غنيا بالأكسجين.

يتميز الغشاء الداخلي بتوفر وجهه الداخلي على كرات ذات شمراخ وهي مركبات أنزيمية مسئولة عن تفسفر ADP إلى ATP

2 ـ 2 ـ أكسدة حمض البيروفيك:

ـ المرحلة الأولى : تكوين أستيل كوأنزيم A

ـ المرحلة الثانية : تفاعلات حلقة KREBS

يدخل أستيل كوأنزيم A في حلقة من التفاعلات يتم خلالها انتزاع الكربون على شكل CO₂ ،تكون طاقة ATP واختزال جزيئات ناقلة NAD و FAD إلى NADH و FADH₂ مجموع هذه التفاعلات تسمى حلقة KREBS .

التفاعل الإجمالي لحلقة KREBS :

2Acetyl-CoA + 2ADP + 2Pi + 6NAD + 2FAD -----------------------> 4CO₂ + 2ATP + 6NADH + 2FADH₂+ 2CoA

2 ـ 3ـ السلسلة التنفسية:

يحتوي الغشاء الداخلي للميتوكوندريات على سلسلة من نواقل الالكترونات قادرة على أكسدة جزيئات NADH و FADH₂ ونقل الالكترونات إلى المستقبل النهائي (الأكسجين O₂).

1/2O₂ + 2e- --------------------> O^2-

الطاقة الناتجة عن انتقال الالكترونات تعمل على إخراج ايونات ⁺H من الماتريس إلى الحيز البيغشائي،ينتج عن هذا ممال للبروتونات من جهتي الغشاء الداخلي للميتوكندري(حدوث فرق في PH بين الماتريس والحيز البيغشائي) ضروري لتدفق ايونات ⁺H على مستوى الكرات ذات شمراخ نحو الماتريس ليتم تركيب جزيئات ATP عن طريق تفسفر ADP .

تركيب ATP الذي يستغل الطاقة الناتجة عن تفاعلات الأكسدة والاختزال يسمى التفسفر المؤكسد.

على مستوى الماتريس تتفاعل ايونات ⁺H مع O^2- لتعطي جزيئة الماء:

O^2-+ 2H⁺ --------------------> H₂O

ـ إعادة أكسدة جزيئة واحدة من NADH تعطي 3ATP

ـ إعادة أكسدة جزيئة واحدة من FADH₂ تعطي 2ATP

3ـ الحصيلة الطاقية:

نظريا نحصل على 38ATP لكن في الواقع نحصل على 36ATP فقط لأن نواقل NADH الناتجة في الجبلة الشفافة لا تدخل إلى الميتوكوندري، لكن تعوض بنواقل FADH₂ باستثناء خلايا القلب والكبد حيث تعوض بنواقل NADH.

الكائنات ذات النواة غير الحقيقية PROCARYOTE لا تتوفر على ميتوكوندريات حيث غشائها الداخلي يلعب دور الغشاء الداخلي للميتوكوندريات وبالتالي يتم إنتاج 38ATP في الوسط الحيهوائي.

4ـ خلاصة:

II / التخمر La fermentation

1 ـ ملاحظات أولية:

ـ يحمض الحليب تحت تأثير بكتيريات حيلاهوائية تحول اللاكتوز ( سكر الحليب) إلى حمض لبني الذي يتسبب في تخثر بروتين الحليب الجبنين.

ـ يتكون الحمض اللبني داخل العضلات المتعبة بعد القيام بنشاط عضلي قوي و طويل.

2 ـ تفسير:

عندما يصبح تزويد الخلية بالأكسجين غير كاف يمنع حمض البيروفيك من الدخول في سلسلة الأكسدة التنفسية فيتحول إلى حمض لبني بأكسدته لــ NADH حسب التفاعل التالي:

CH₃-CO-COOH + NADH ------------------------->CH₃-CHOH-COOH + NAD

حمص لبني حمض بيروفيك

هناك أنواع أخرى من التخمرات كالتخمر الكحولي الذي ينتج الاثانول والتخمر الزبدي الذي ينتج الحمض الزبدي ...

3ـ الحصيلة الطاقية:

التفاعل الإجمالي للتخمر اللبني:

C₆H₁₂O₆ + 2ADP + 2Pi -----------------------> 2(CH₃-CHOH-COOH) + 2ATP

التفاعل الإجمالي للتخمر الكحولي:

C₆H₁₂O₆ + 2ADP + 2Pi -----------------------> 2C₂H₅OH + 2CO₂ +2ATP

في كلا الحالتين يتم إنتاج 2ATP

III / مقارنة الحصيلة الطاقية للتنفس و التخمر:

ـ الحصيلة الطاقية للتنفس أكبر من التخمر لأن جزيئة الكليكوز تخضع خلال التنفس لتفكيك تام أما خلال التخمر فيكون التفكيك غير تام حيث تبقى كمية من الطاقة داخل بعض الفضلات(الحمض اللبني أو الكحول).

IV / مقارنة المردود الطاقي للتنفس و التخمر:

ـ جزيئة كليكوز تحتوي على طاقة كامنة تقدر بــ 686Kcal

ـ حلمأة جزيئة ATP تعطي طاقة تقدر بـ 7,3Kcal

ـ المردود الطاقي للتنفس أكبر من التخمر لأن جزيئة الكليكوز تخضع خلال التنفس لتفكيك تام أما خلال التخمر فيكون التفكيك غير تام حيث تبقى كمية من الطاقة داخل الحمض اللبني أو الكحول.

ـ في كلتا الحالتين لا يتم تحويل كل الطاقة الكامنة في الكليكوز إلى ATP على مستوى الخلية و إنما يضيع جزء منها على شكل حرارة، حيث لا يتم الاستفادة إلا من 38,31% من الطاقة الكامنة في الكليكوز خلال التنفس و 2,13% فقط خلال التخمر.