بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

ملخص درس التنفس الخلوي - الطاقة الخلوية

نبدأ على بركة الله ...

 

-       التنفس الخلوي: 

 

1-  أساسيات عن التنفس الخلوي: 

 

أهميته:

أثناء عملية التنفس الخلوي تحصل المخلوقات الحية على الطاقة بتحليل الجزيئات العضوية. 

 

وظيفته:

·      جمع الإلكترونات من المركبات الكربونية مثل الجلوكوز.

·      استخدام طاقة الإلكترونات في إنتاج جزيء ATP ليزود الخلايا بالطاقة لتؤدي وظائفها. 

 

معادلته:

       

 فائدة:

عملية التنفس الخلوي تحدث في عكس اتجاه عملية البناء الضوئي. 

 

مراحله:

المرحلة الأولى: التحلل السكري	عملية لاهوائية لا تتطلب وجود الأكسجين.
المرحلة الثانية: التنفس الهوائي	·      عملية هوائية تتطلب وجود الأكسجين. ·      يشمل حلقة كريس ونقل الإلكترون.

 

شكل توضيحي:

 

2-  التحلل السكري: 

 

المقصود به:

عملية تحلل الجلوكوز في السيتوبلازم. 

 

فائدة:

عند تحلل جزيء واحد من الجلوكوز يتكون جزيئان من ATP وجزيئان من NADH.

 

خطواته:

1	·      ترتبط مجموعتا فوسفات مع الجلوكوز بعد انفصالهما عن جزيئين من ATP. ·      يتحلل جزيء الجلوكوز سداسي الكربون إلى مركبين ثلاثيي الكربون.
2	تضاف مجموعتا فوسفات، ثم تتحد الإلكترونات وأيونات H+ مع جزيئين من NAD+ فيتكون جزيئان من NADH.
3	تتحول المركبات ثلاثية الكربون إلى جزيئين من بيروفيت، ويتم إنتاج أربعة جزيئات ATP.

 

تنبيهان:

·      لكي تبدأ التفاعلات التي تنتج طاقة الخلية تحتاج إلى طاقة بسيطة (جزيئين ATP).

·      جزيء NAD+ يشبه جزيء NADP (ناقل إلكترونات خلال عملية البناء الضوئي).

 

3-  حلقة كربس: 

 

المقصود بها:

سلسلة التفاعلات التي يتحلل فيها البيروفيت إلى ثاني أكسيد الكربون. 

 

فائدة:

حلقة كربس تسمى دورة TCA (حمض الكربوكسيل الثلاثي) أو حلقة حمض الستريك.

 

خطوات تحلل البيروفيت: 

 

 

·      ينتج عن عملية التحلل السكري جزيئاً ATP وجزيئان من البيروفيت.

·      معظم الطاقة الناتجة عن تحلل سكر الجلوكوز تكون مخزنة في جزيئات البيروفيت.

·      البيرفيت ينتقل في وجود الأكسجين إلى الحشوة في الميتوكندريا ليتحول إلى CO2.

قبل أن تبدأ حلقة كربس:

·      يتفاعل البيروفيت مع مرافق إنزيم-أ co-A وينتج مركب وسطي ثنائي الكربون يسمى أستيل مرافق الإنزيم-أ.

·      يتحرر غاز co2 ليتحول NAD+ إلى NADH.

·      ينتقل أسيتيل مرافق الإنزيم-أ إلى الحشوة في الميتوكوندريا.

·      ينتج جزيئان من CO2 وNADH.

 

-       تتمة مراحل التنفس الخلوي: 

 

1-  خطوات حلقة كربس: 

 

الخطوات:

1)  تبدأ حلقة كربس بارتباط أسيتيل مرافق الإنزيم-أ مع مركب رباعي الكربون (علل) لتكوين مركب سداسي الكربون يسمى حمض الستريك.

2)  يتحلل حمض الستريك منتجاً..

·      جزيئين من CO2.

·      ثلاثة جزيئات NADH.

·      جزيئاً واحداً من ATP.

·      جزيئاً واحداً من FADH2.

3)  يتم إعادة تكوين أسيتيل مرافق الإنزيم-أ وحمض الستريك في حلقة كربس (علل) لكي تستمر الحلقة.

 

فائدة:

يعد جزيء FAD ناقلاً إلكترونياً آخر شبيهاً بجزيء NAD+ وجزيء NADP+.

 

تذكر:

خلال عملية التحلل السكري يتكون جزيئان من البيروفيت، مما ينتج عنهما دورتا كربس لكل واحد جزيء سكر. 

 

النواتج النهائية لحلقة كربس:

·      ستة جزيئات من CO2.

·      ثمانية جزيئات NADH.

·      جزيئان ATP.

·      جزيئان FADH2.

 

 

2-  سلسلة نقل الإلكترون: 

 

خصائصها:

·      الخطوة النهائية في التنفس الهوائي من عملية تحلل سكر الجلوكوز.

·      النقطة التي يتم فيها إنتاج معظم جزيئات ATP.

 

علاقتها بحلقة كربس:

تستخدم الإلكترونات عالية الطاقة وأيونات الهيدروجين من جزيئات NADH وFADH2 التي أنتجت في حلقة كربس لتحويل ADP إلى ATP.

 

خطوات الإلكترون:

1)  تنتقل الإلكترونات على طول غشاء الميتوكندريا من بروتين لآخر.

2)  تتحرر جزيئات الإلكترونات من نواقل الإلكترون NADH وFADH فتتحول إلى NAD+ وFAD.

3)  تتحرر أيونات الهيدروجين H+ باتجاه حشوة الميتوكندريا.

4)  يتم ضخ أيونات H+ من الحشوة عبر الغشاء الداخلي للميتوكندريا.

5)  أيونات H+ تنتشر من الحيز بين الغشائي للميتوكندريا إلى الحشوة بالأسموزية الكيميائية (علل) لاختلاف فرق التركيز لأيونات H+ على جانبي الغشاء الداخلي للميتوكندريا.

6)  تمر أيونات H+ عند عودتها بجزيئات إنزيم بناء ATP.

 

نواتج عملية نقل الإلكترون:

ينتج 24 جزيئاً من ATP.

 

تنبيهان:

·      كل جزيء NADH ينتج ثلاثة جزيئات ATP وكل جزيء FADH2 يعطي جزيئين من ATP.

·      في المخلوقات الحية حقيقية النواة ينتج عن كل جزيء من الجلوكوز 36 جزيئاً من ATP.

 

شكل توضيحي:

 

دور الأكسجين في سلسلة نقل الإلكترون:

يعد الأكسجين المستقبل النهائي للإلكترون في عملية التنفس الخلوي، حيث تنتقل البروتونات والإلكترونات لإنتاج الماء.

-       التنفس اللاهوائي: 

 

1-  التنفس اللاهوائي أو التخمر: 

 

المقصود به:

المسار اللاهوائي الذي يتبع عملية التحلل السكري. 

 

حدوثه:

يحدث التخمر في سيتوبلازم الخلية عندما تكون مستويات الأكسجين منخفضة. 

 

المخلوقات اللاهوائية:

بدائيات تستطيع أن تنمو وتتكاثر دون وجود الأكسجين. 

 

سبب اللجوء للتنفس اللاهوائي:

·      التحلل السكري يزود الخلية بجزيئي ATP فقط لكل جزيء جلوكوز.

·      تتوقف عملية التحلل السكري عند استهلاك جميع جزيئات NAD+ (علل) لأن للخلية كمية محددة من جزيء NAD+.

 

وظيفته:

عملية التخمر يتم فيها توليد جزيئات NAD+ ليسمح للخلايا بعملية انحلال السكر في غياب الأكسجين وينتج كمية قليلة من جزيئات ATP.

 

أنواعه:

التخمر اللبني (تخمر حمض اللاكتيك)، التخمر الكحولي.

 

2-  التخمر اللبني (تخمر حمض اللاكتيك):

 

حدوثه: 

 

·      الإنزيمات تحول البيروفيت – الذي تكون أثناء عملية التحلل السكري – إلى حمض لاكتيك.

·      تضم عملية التخمر نقل الإلكترونات عالية الطاقة والبروتونات من NADH. 

 

فائدتان:

·      العضلات الهيكلية تنتج حمض اللاكتيك نتيجة القيام بالتمارين الرياضية المجهدة وعندما يتجمع يحدث إجهاد للخلية العضلية وتشعر بالألم.

·      ينتج حمض اللاكتيك عن طريق العديد من المخلوقات الحية الدقيقة التي تستخدم في إنتاج أطعمة معينة مثل الجبن واللبن والقشدة.

 

3-  التخمر الكحولي: 

 

حدوثه: 

 

·      يحدث في الخميرة وبعض أنواع البكتيريا.

·      يتحول البيروفيت إلى الكحول الإيثيلي وثاني أكسيد الكربون.

·      توفر جزيئات NADH الإلكترونات وتتحول إلى جزيئات NAD+.

 

4-  عمليتا البناء الضوئي والتنفس الخلوي:

 

	عملية البناء الضوئي	عملية التنفس الخلوي
الوظيفة	إنتاج الكربوهيدرات البسيطة	تحليل الكربوهيدرات البسيطة
المواد المتفاعلة	ثاني أكسيد الكربون والماء	الأكسجين والجلوكوز
المواد الناتجة	الأكسجين والجلوكوز	ثاني أكسيد الكربون والماء

 

 

 

تم بحمد الله

 

نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

"نرد على جميع التعليقات"

 

 

                                    بالتوفيق للجميع...^-^