السلسلة التنفسية و شروط تركيب الـ ATP - فضاء علوم الحياة و الأرض

السلسلة التنفسية و شروط تركيب الـ ATP

للتعرف على الدور الذي تلعبه بروتينات السلسلة التنفسية، نقترح دراسة المعطيات التجريبية التالية :

  • تم وضع ميتوكندريات في شكل محلول عالق في وسط مغلق خال من الأكسجين O2، ثم تم تتبع تغير تركيز البروتونات +H قبل و بعد إضافة الأكسجين (الشكل أ).
  • بوجود الأكسجين، تكون سرعة النقل الغشائي للبروتونات +H مرتفعة عند توفر النواقل المختزلة +NADH+H و FADH2 على مستوى الماتريس، كما أن تركيز البروتونات +H يرتفع في الحيز البيغشائي و ينخفض في الماتريس. نشير إلى أن الغشاء الخارجي للميتوكندري نفوذ للبروتونات +H.

الكشف عن دور بروتينات السلسلة التنفسية في أكسدة النواقل المختزَلة

قبل إضافة الأكسجين إلى الوسط، كان تركيز البروتونات +H تابثا، لكن مباشرة بعد إضافة الأكسجين إلى الوسط، عرف تركيز البروتونات +H ارتفاعا سريعا ثم بدأ بالانخفاض بشكل تدريجي.
يفسر ارتفاع تركيز البروتونات +H في الوسط بعد إضافة الأكسجين، بعملية أكسدة النواقل المختزلة على مستوى الماتريس، الشيء الذي يؤدي إلى تحرير +H و نقله إلى الحيز البيغشائي و منه إلى الوسط (لأن الغشاء الخارجي نفوذ لـ +H).

بعد ذلك، يلاحظ انخفاض تدريجي في تركيز +H، و يفسر هذا الأمر بعودة البروتونات +H إلى داخل ماتريس الميتوكندريات، لكن بشكل بطيء.

  • يتميز الغشاء الداخلي للميتوكندري بوجود بروتينات تسمى السلسلة التنفسية، تتميز هذه الجزيئات باختلاف جهد الأكسدة اختزال الخاص بها، الشيء الذي يمكنها من تقبل و إعطاء الإلكترونات. يمثل الشكل ب من الوثيقة، جهد الأكسدة اختزال لبعض هذه الجزيئات. تمثل الأسهم بين هذه الجزيئات إلى انتقال الإلكترونات.
من خلال الشكل ب، يتبين أن بروتينات السلسلة التنفسية تتميز بجهد أكسدة اختزال مختلف، الشيء الذي يمكن الجزيئات ذات الجهد أكسدة اختزال الأكبر من انتزاع الإلكترونات من الجزيئات ذات جهد الأكسدة اختزال الأقل، و بالتالي، فالإلكترونات تنتقل من +NADH+H ذي جهد الأكسدة اختزال الأضعف باتجاه البروتين T1، ثم T2 ثم T3… إلى أن تصل إلى آخر متقبل للإلكترونات و هو الأكسجين ذي جهد الأكسدة اختزال الأكبر، و الذي يتم اختزاله إلى جزيئة الماء H2O.

للكشف عن الشروط الضرورية لإنتاج الـ ATP، تم إنجاز التجربة التالية :

  • تم عزل ميتوكندريات و تعريضها للموجات فوق الصوتية بهدف الحصول على حويصلات مغلقة انطلاقا من أعراف الغشاء الداخلي للميتوكندري. تم بعد ذلك وضع الحويصلات في محاليل مختلفة، و توضح الوثيقة أسفله الظروف التجريبية و النتائج المحصل عليها.

شروط إنتاج الـ ATP

  • في الإناء 1، و عندما يكون pH الوسط الخارجي pHe أكبر من pH الوسط الداخلي للحويصلات pHi، يتم إنتاج الـ ATP، و ذلك بعد إضافة ADP و Pi.
  • في الإناء 2، و عند إزالة الكرات ذات شمراخ من الحويصلات، لم يتم إنتاج الـ ATP على الرغم من كون pH الوسط الخارجي pHe أكبر من pH الوسط الداخلي للحويصلات pHi.
  • في الإناء 3، لم يتم إنتاج الـ ATP لكون pH الوسط الخارجي pHe يساوي pH الوسط الداخلي للحويصلات pHi.
  • نستنتج من المعطيات السابقة أن تواجد فرق في pH الوسطين الداخلي و الخارجي للحويصلات، ضروري لتركيب الـ ATP، إضافة إلى ضرورة تواجد الكرات ذات شمراخ على مستوى غشاء الحويصلات و كذلك توفر ADP و Pi.

نشير إلى أن الـ pH المنخفض يدل على تركيز مرتفع للبروتونات +H، و الـ pH المرتفع يدل على تركيز منخفض للبروتونات +H. عندما يكون هذا الفرق كبيرا، نقول أن هناك ممال للبروتونات +H، هذا الممال يسمح بانتقال البروتونات عبر الغشاء مما يسهل تركيب الـ ATP.


شارك الموضوع

نبذة عن الكاتب

أستاذ الثانوي التأهيلي في مادة علوم الحياة والأرض، يزاول التدريس حاليا بالثانوية التأهيلية إبن خلدون بتيط مليل (نيابة مديونة). حاصل على الإجازة في العلوم النباتية بكلية العلوم ابن امسيك، وحاصل كذلك على الماستر المتخصص في البيوتكنولوجيا ومقاربة الجودة بذات الكلية.

باقي فقرات الفصل :

مناقشة الموضوع

67 تعليق في ”السلسلة التنفسية و شروط تركيب الـ ATP“

    • نعم، لأنه من دون أكسجين لن تنتقل الإلكترونات عبر بروتينات السلسلة التنفسية ولن هذه الأخيرة تقوم بنقل البروتونات من الماتريس الحيز البيغشائي، وبالتالي لن يكون هناك ممال للبروتونات.

  1. مثلا تمت اكسدة النواقل و مرت الالكترونات في جميع المركبات الا المركب الاخير حيت وقع عطب في المركب الاخير و لم يختزل الاكسجين فلن يحدث ممال ؟ فهل معناه ان كل مرور لاكترون يصاحبه مرور لبروتون من الماتريس الى الحيز 🙂 merciiiiiii

    • نعم، بالضبط، فكلما كانت الإلكترونات تمر من السلسلة التنفسية، كلما انتقلت البروتونات نحو الحيز البيغشائي (تشكل الممال).

  2. شكرا استاذي العزيز على هذه التوضيحات, و عندي سؤال:
    كيف نفسر تغير تركيز البروتونات +H في الوسط علما أن هذه التفاعلات تحدث دااخل الميتوكدري ؟
    و شكرا

    • إرتفاع تركيز البروتونات يكون في الوسط، وهذا راجع إلى كون بروتينات السلسلة التنفسية تعمل على نقل البروتونات من الماتريس إلى الحيز البيغشائي، لكن الغشاء الخارجي يعتبر نفوذا للبروتونات مما يجعل هذه الأخيرة تنتقل بسهولة من الحيز البيغشائي إلى الوسط الخارجي، الشيء الذي يفسر إرتفاع تركيزها فيه.

  3. شكرا استاذ على هذه التوضاحات. هل هذا يعني انه اضيفت مادة إلى الوسط جعلت الغشاء الخارجي للمتوكدري نفوذا للبروتونات +H و شكرا.

    • كون الغشاء الخارجي نفوذا لا يعني بالضرورة خروج كل البروتونات منه، جزء منها فقط سينتقل إلى الوسط الخارجي مما سيؤدي إلى رفع تركيزها به. من جهة أخرى عندما نتحدث عن الممال فهو فرق البروتونات بين الماتريس والحيز البيغشائي.

    • عند إضافة الأوكسجين سيتم تركيب الـ ATP نظرا لاشتغال السلسلة التنفسية، بخصوص +H سينتقل من الماتريس نحو الحيز البيغشائي و منه للوسط الخارجي، لكون الغشاء الخارجي نفوذ للبروتونات.

    • أعتقد أنك تقصد ممال البروتونات، فباختلاف الـ pH بين وسطين، هناك اختلاف في تركيز +H بينهما و هذا ما يسمى ممال البروتونات و الذي يساهم في تركيب الـ ATP عند انتقال البروتونات عبر الكرات ذات شمراخ.

    • هي مختلف التفاعلات التي تؤدي إلى تفسفر جزيئة ADP إلى جزيئة ATP على مستوى الكرات ذات شمراخ، و ذلك بعد عملية أكسدة النواقل المختزلة التي تساهم في ظهور ممال البروتونات بين جهتي الغشاء الداخلي للميتوكندري.

  4. السلأأم عليكم يا استاذ اشكرك كثير كثيرا لانك سهلت علينا كثيرا وبسطت الدروس عندي سؤال في دورة كريبس الناتج هو : 1GTP +1FADH2+3NADH2 وانت تقول عوض 1GTP ال ATP لماذا؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ وشكرا

  5. السلام عليكم استاد.اريد ان أسألك ما هو دور o2 في اكسدة النواقل؟ و اطلب منك يا استاد ان كان بامكانك ان تشرح لي مختلف التفاعلات التي تجري في السلسلة التنفسية.

    • ADP+PI=ATP
      ima btoro9 sari3a: n o2
      ima toro9 moyan : no o2
      ola toroq sari3a; avec o2
      ola korat dat shamrakh tahia katdir ATP
      oet etc……………..

  6. من فضلك ما آلية إنتاج atp على مستوى الغشاء الداخلي للميتوكندري و التفاعلات الكيميائية التي تربط بين أكسدة نواقل الهيدروجين و إنتاج atp و طرح الماء .

أترك ردا