الكشف عن الظواهر المسؤولة عن تحرير الطاقة و موقعها - فضاء علوم الحياة و الأرض

الكشف عن الظواهر المسؤولة عن تحرير الطاقة و موقعها

تحتاج جميع الخلايا الى طاقة تمكنها من القيام بمختلف الأنشطة الخلوية، هذه الطاقة يتم استخلاصها من المادة العضوية من خلال ظواهر إستقلابية مختلفة.

  • ما هي إذن هذه الظواهر الإستقلابية التي توفر الطاقة للخلايا ؟ و ما هو موقعها ؟

معطيات تجريبية : تم تحضير محلول يضم خلايا خميرة عالقة. وُضعت عينة من هذا المحلول داخل مُفاعل حَيَوي لِعُدة ExAO بهدف قياس تغير تركيز الأكسجين (O2) و ثنائي أوكسيد الكربون (CO2)، وذلك قبل وبعد إضافة الكليكوز. نشير الى أن هذا الوسط يفتقر لمواد القيت، كما أنه مزود بالأكسجين. توضح الوثيقة أسفله، العدة التجريبية والنتائج المحصل عليها.

الكشف عن الظواهر المسؤولة عن تحرير الطاقة و موقعها

قبل إضافة الكليكوز لمحلول الخميرة، بقي تركيز كل من الأكسجين وثنائي أوكسيد الكربون مستقرا. بعد إضافة الكليكوز للمحلول، عرف تركيز الأكسجين، من جهة، إنخفاضا تدريجيا، ليستقر بعد ذلك في قيمة تقارب 70µmol/L. من جهة أخرى، عرف تركيز ثنائي أوكسيد الكربون ارتفاعا تدريجيا، ليعرف بدوره استقرارا في قيمة 200µmol/L.
إن انخفاض تركيز الأكسجين مباشرة بعد إضافة الكليكوز لمحلول الخميرة، يدل على أن خلايا هذه الأخيرة استهلكته أثناء هدمها للكليكوز، الذي يعتبر مصدر طاقة لها. كما أن ارتفاع تركيز ثنائي أوكسيد الكربون بعد إضافة الكليكوز، يؤشر على أن خلايا الخميرة، قامت بطرحه نتيجة هذه التفاعلات. استقرار تراكيز الأكسجين وثنائي أوكسيد الكربون يُفسر بهدم خلايا الخميرة للكليكوز كُليا.

  • نستنتج من هذه المعطيات، على أن خلايا الخميرة تقوم باستهلاك الأكسجين وطرح ثنائي أوكسيد الكربون خلال هدمها للكليكوز، إنها ظاهرة التنفس الخلوي.

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.

الكشف عن الظواهر المسؤولة عن تحرير الطاقة و موقعها

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.
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.

  • 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.
  • موقع التنفس و التخمر

يمثل الشكل التالي مواقع حدوث مختلف التفاعلات الإستقلابية على مستوى الخلية، في وجود وغياب الأكسجين.

مواقع حدوث مختلف التفاعلات الإستقلابية على مستوى الخلية

يتعرض الكليكوز على مستوى الخلايا، لمجموعة من التفاعلات، تنتهي بتحرير الطاقة الكامنة على مستواها. أولى هذه التفاعلات هي ظاهرة مشتركة بين التنفس والتخمر، تحدث على مستوى الجبلة الشفافة، بوجود الأكسجين أو غيابه، وهي عملية انحلال الكليكوز التي ينتج عنها مركب يسمى حمض البيروفيك. هذا الأخير سيعرف مصيرين مختلفين باختلاف ظروف الوسط. فَبِوُجود الأكسجين سينتقل هذا المركب الى عُضَي يسمى الميتوكندري حيث تحدث ظاهرة التنفس الخلوي. بينما في غياب الأكسجين، يبقى هذا المركب في الجبلة الشفافة، حيث يتعرض لظاهرة التخمر.

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

24 تعليق في ”الكشف عن الظواهر المسؤولة عن تحرير الطاقة و موقعها“

    • مرحبا أستاذ، بالفعل، هناك طرق عديدة لتحديد موقع حدوث الظاهرتين، واعتمدت على أبسطها خلال هذه الفقرة… في القسم، يمكن إعتماد وثائق أخرى. تحياتي.

  1. السلام عليكم ورحمة الله , أشكرك يا أستاذي العزيز على هذه الدروس الرائعة وهذا الأسلوب الجميل في عرضها,
    لا بد أن لا حظت يا أستاذ أن الفصل الأول الذي يتطرق إلى التفاعلات المسؤولة عن هدم المادة العضوية وبالضبط أُخذ مثال الكليكوز في هذا الدرس فهل المواد البسيطة الأخرى (الأحماض الأمينة والذهنية) تمر بنفس المراحل التي يمر بها الكليكوز , أم أنها تتحول إلى كليكوز كما سمعت من أحد التلاميذ, وشكرا مرة أخرى,

    • في الواقع، الأحماض الأمينية والدهنية لا تتحول إلى كليكوز، لكنها تتحول إلى جزيئات وسيطة مثل الأستيل CoA، كما هو الحال بالنسبة للأحماض الدهنية بعد تعرضها للأكسدة. وبالتالي فهي تساهم في تحرير الطاقة بنفس الطريقة بالنسبة للكليكوز، لكن في مراحل مختلفة.

  2. أولا شكرا جزيلا على مجهوداتكم ملاحظة فقط بالنسبة لظاهرة التخمر أرى أن العدة التجريبية المستعملة في الوثيقة تخالف ما جاءت به المعطيات التجريبية حيث ذكرتم أنه سيتم استعمال EXAO و لكن هذا غير واضح في الوثيقة على اليمين و شكرا.

  3. شكرا أستاذنا الكريم على هذا الموقع,
    أريد توضيحا بسيطا لو سمحتم, بالنسبة لتجربة الكشف عن التخمر الكحولي, تقول المعطيات التجريبية أن الوسط يفتقر لثنائي الأوكسيجين, في حين أنه في المبيان المرافق نتتبع تغير نسبته التي تنخفض مع مرور الزمن, إذن ما هو مصدر هذا الأوكسيجين ؟؟f

  4. شكرا جزيلا على هدا العرض القيم و المبسط
    اكن لدي تساؤل هل العرض الدي تقدمه كاف بالنسبة للدي يريد ان يجتاز باك حر
    مع التدكير انني كنت تخصص تكنولجات ميكانيكية
    وجزاك الله خيرا ادا كان هناك توجيه

    • مرحبا بك، الدروس شاملة، لكن تنقص وحدة الظواهر الجيولوجية المرافقة لتشكل السلاسل الجبلية و كذلك بعض فقرات علم المناعة و كذلك درس التغير الخاص بمسلك العلوم الرياضية.

أترك ردا