الحصيلة الطاقية و المردود الطاقي للتنفس و التخمر - فضاء علوم الحياة و الأرض

الحصيلة الطاقية و المردود الطاقي للتنفس و التخمر

تختلف الحصيلة الطاقية و مردودية كل من التنفس و التخمر، نظرا لاختلاف التفاعلات المؤدية إلى تحرير الطاقة الكامنة على مستوى الكليكوز. تمثل الوثيقتان أسفله، خطاطة تلخص مختلف الجزيئات الطاقية الناتجة عن التنفس الخلوي، و حصيلة تفاعلات التخمر اللبني.

الحصيلة الطاقية للتنفس الخلوي

الحصيلة الطاقية للتخمر اللبني

الحصيلة الطاقية للتنفس الخلوي : خلال مرحة انحلال الكليكوز، يتم انتاج جزيئتين ATP و جزيئتين +NADH+H تبقيان خارج الميتوكندري. ينتج عن هدم جزيئتي حمض البيروفيك على مستوى ماتريس الميتوكندري، جزيئتين +NADH+H خلال تكون الأسيتيل كوانزيم A، و خلال دورتي Krebs، يتم انتاج 6 جزيئات +NADH+H أي (3 جزيئات +NADH+H خلال كل دورة)، و كذلك جزيئتين FADH2، و جزيئتين ATP.

تتعرض جزيئات +NADH+H و FADH2 إلى عملية أكسدة على مستوى الغشاء الداخلي للميتوكندري بفعل بروتينات السلسلة التنفسية، فيتم انتاج جزيئات ATP، حيث تعطي كل جزيئة +NADH+H واحدة، 3 جزيئات ATP، و كل جزيئة FADH2 واحدة، جزيئتان ATP.

بالنسبة لجزيئتي +NADH+H المتواجدتان خارج الميتوكندري، نميز حالتان حسب طبيعة الخلايا : بالنسبة لخلايا الكبد والقلب و الكلية و الخميرة، تعطي كل جزيئة +NADH+H واحدة، 3 جزيئات ATP، فتكون الحصيلة الإجمالية 38 جزيئة ATP، بينما على مستوى خلايا العضلة الهيكلية و الدماغ، تعطي كل جزيئة +NADH+H واحدة، جزيئتين ATP، فتكون الحصيلة الإجمالية 36 جزيئة ATP.

الحصيلة الطاقية للتخمر اللبني : فيما يخص التخمر اللبني، فتكون الحصيلة الطاقية ضعيفة حيث تتجلى فقط في جزيئتي ATP الناتجتين عن انحلال الكليكوز، بينما جزيئتا +NADH+H، فتتم أكسدتهما من جديد إلى +NAD.

إذن فالحصيلة الطاقية للتنفس الخلوي (36 جزيئة ATP)، أكبر بكثير من الحصيلة الطاقية للتخمر اللبني (جزيئتان ATP).

باختلاف الحصيلة الطاقية للتنفس الخلوي و التخمر، يختلف مردودهما الطاقي. فإذا كان الكليكوز يتعرض لهدم كلي خلال التنفس الخلوي، فإنه يتعرض إلى هدم جزئي خلال التخمر، تنتج عنه جزيئات تخزن نسبة من الطاقة (الحمض اللبني بالنسبة للتخمر اللبني و الكحول الإيتيلي بالنسبة للتخمر الكحولي). قصد تقدير المردود الطاقي لكل من التنفس الخلوي و التخمر نقترح المعطيات التالية :

  • تُقدر الطاقة الكامنة على مستوى مول واحد من الكليكوز بـ 2840 كيلوجول Kj.
  • تُقدر الطاقة الكامنة على مستوى مول واحد من الحمض اللبني بـ 2672 كيلوجول Kj.
  • يعتبر ثنائي أكسيد الكربون CO2 و الماء H2O، حثالة معدنية خالية من الطاقة.
  • يُفقد 1740 كيلوجول من الطاقة خلال التنفس، و 107 كيلوجول خلال التخمر على شكل حرارة.
  • تؤدي حلمأة مول واحد من ATP إلى تحرير 30,5 كيلوجول من الطاقة.

توضح الوثيقة أسفله هذه المعطيات.

حساب المردود الطاقي للتنفس الخلوي و التخمر اللبني

  • خلال التنفس، يعطي كل مول من الكليكوز 36 جزيئة ATP، و كل جزيئة ATP تحرر 30,5 كيلوجول، إذن : 36 × 30,5 = 1098 كيلوجول لكل مول من الكليكوز.
  • أما بالنسبة للتخمر، فكل كل مول من الكليكوز يعطي جزيئتان ATP، إذن : 2 × 30,5 = 61 كيلوجول لكل مول من الكليكوز.
  • المردود الطاقي للتنفس : يُخزن مول واحد من الكليكوز 2840 كيلوجول، لكنه لا يوفر على مستوى جزيئات الـ ATP إلا 1098 كيلوجول، إذن : 1098/2840 × 100 = %38,66.
  • المردود الطاقي للتخمر : يُخزن مول واحد من الكليكوز 2840 كيلوجول، لكنه لا يوفر على مستوى جزيئات الـ ATP إلا 61 كيلوجول، إذن : 61/2840 × 100 = %2,14.

نلاحظ إذن أن المردود الطاقي للتنفس (%38,66)، يفوق المردود الطاقي للتخمر (%2,14).


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

97 تعليق في ”الحصيلة الطاقية و المردود الطاقي للتنفس و التخمر“

    • سمير أيوبي
      يوم

      نعم هذا ما يحدث بالفعل بالنسبة لخلايا الدماغ و العضلة الهيكلية، حيث أن جزيئتي NADH2 المتواجدتين خارج الميتوكندري تساهمان في تشكل جزيئتي FADH2 داخل الميتوكندري وبالتالي يتم الحصول على 4 جزيئات ATP منهما.

    • سمير أيوبي
      يوم

      في الواقع جزيئتي ADP وجزيئتي فوسفاط لاعضوي Pi، أي : 2ADP + 2Pi.

    • إذا كان المقصود النواقل المختزلة +NADH+H و FADH2، فهي جزيئات تتميز بقدرتها على نقل الإلكترونات والبروتونات خلال التفاعلات الاستقلابية للخلايا، كما أن عملية أكسدتها على مستوى الغشاء الداخلي للميتوكندري تؤدي إلى تركيب الـ ATP.

  1. السلام عليكم
    استاد جواب هادا السؤال ????????

    – المراحل الأساسية لهدم جزيئة الكريكوز داخل الخلية و مواقع حدوثها خلال التنفس و التخمر بنوعيه دون كتابة التفاعلات الكميائية
    – التفاعل الإجمالي و مقارنة الحصيلة الطاقية النهائية لهدم جزيئة الكليكوز خلال التنفس و التخمر

    • 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).

    • 1. إنحلال الكليكوز (الجبلة الشفافة)
      2. هدم حمض البيروفيك وتكون الأستيل كوانزيم A (ماتريس الميتوكندري)
      3. دورة كربس (ماتريس الميتوكندري)
      4. تفاعلات التفسفر المؤكسد (الغشاء الداخلي للميتوكندري)

    • يجب جمع عدد جزيئات الـ ATP الناتجة خلال جميع مراحل التنفس الخلوي : إنحلال الكليكوز ثم هدم حمض البيروفيك داخل الميتوكندري، إضافة إلى تحويل النواقل المختزلة إلى جزيئات ATP كذلك.

    • في المثال أعلاه، اعتبرنا أن حصيلة التنفس هي 36 جزيئة ATP (حالة الخلايا العضلية)… بالنسبة لما كتبته، يمكن كذلك إعتباره صحيحا بالنسبة لخلايا الخميرة والتي تعطي 38 جزيئة ATP.

  2. سؤال حيرني المرجو الاجابة ارى في بعض الدروس ان الحصيلة الطاقية لانحلال الكليكوز هي 8 atp والحصيلة الطاقية لدورة كريبس 30 atp والسلسة التنفسية 0 atp هل يمكن دالك

    • ما قلته صحيح نسبيا، حيث أن حصيلة إنحلال الكليكوز هي 2ATP و 2NADH+H، هذا الأخير يتحول إلى ATP عن طريق السلسلة التنفسية فتصبح بالتالي حصيلة إنحلال الكليكوز 8ATP، فقط في وجود الأكسجين… لكن لا يمكن أن نتحدث عن حصيلة السلسلة التنفسية لكون دورها يتجلى في تحويل النواقل إلى ATP.

  3. ولكن بعض الاساتدة يعتبرونه خاطئا ويقولون ان السلسلة التنفسية هي المسؤولة عن ظهور atp انطلاقا من اكسدة النواقل
    وفيها يجب حساب عدد ATP المركبة ؟؟؟

    • المسألة تتعلق بوجهة النظر، إذا أردت التحدث عن حصيلة كل مرحلة على حدة، يجب ذكر نواتجها من ATP ونواقل مختزلة، أما إذا أردت إعطاء الحصيلة الإجمالية، فيجب تحويل كل الجزيئات إلى ATP، الأمر الذي يتم بتدخل السلسلة التنفسية.

    • لأن الأمر هنا يتعلق بمقارنة المسلكين عند خلية عضلية، هذه الأخيرة لا تقوم بالتخمر الكحولي، بل بالتخمر اللبني، لكن مع ذلك لهم نفس الحصيلة والمردود الطاقيين.

  4. استاذ سمير، كتبت في احد تعليقاتك ” اذا تعلق الامر بخلية الخميرة، ستكون الحصيلة هي 38 ATP، اما اذا كانت الخلية عضلية، فالحصيلة هي 36 ATP.’ ،
    لماذا 38 ATP هي الحصيلة الطاقية لخليةالخميرة؟

    • لأنه بالنسبة لخلايا الخميرة، يتم تحويل كل من الناقلين المختزلين +NADH+H المتواجدين خارج الميتوكندري إلى ثلاث ATP مما يجعل الحصيلة 38 ATP، أما بخصوص العضلة الهيكلية، يتم تحويل كل من هذين الناقلين المختزلين إلى جزيئتين ATP فقط، فتكون الحصيلة 36 أتب. هنا كذلك يتعلق الأمر بالأنزيمات المتدخلة، حيث تكون مختلفة بين النوعين من الخلايا.

    • ما يقع بالضبط هو تفاعل يتم من خلاله تعويض 2 NADH+H المحصل عليها في الجبلة الشفافة الى 2 FADH2 قبل ان تتم اكسدتها على مستوى السلسلة التنفسية ، يعني الحصول على 4 ATP عوض 6 ATP. و بالتالي 36 ATP عوض 38ATP.

    • التخمر الكحولي عملية تقوم بها خلايا الخميرة و ينتج عنها كحول إيتيلي (إيتانول)، أما التخمر اللبني فهو عملية تقوم بها خلايا العضلة وبعض البكتيريات النافعة في الحليب (عصيات الحليب)، ينتج عنها حمض لبني.

    • يتعلق الأمر بنسبة الطاقة التي يتم استخلاصها من جزيئة الكليكوز نسبة للطاقة الكامنة في هذه الجزيئة، إذن يتعلق الأمر هنا بنسبة مئوية.

  5. استاذ من فضلك لدي سؤال, لا اعرف لماذا نقول الحصيلة الطاقية للتنفس 38 ATP او 36 ATP لم اعرف 2 ATP اين تذهب ؟ وارجوا ان تقدم لي تفسير واضح. و شكرا

    • بالنسبة لجزيئتي +NADH+H المتواجدتان خارج الميتوكندري، نميز حالتان حسب طبيعة الخلايا : بالنسبة لخلايا الكبد والقلب و الكلية و الخميرة، تعطي كل جزيئة +NADH+H واحدة، 3 جزيئات ATP، فتكون الحصيلة الإجمالية 38 جزيئة ATP، بينما على مستوى خلايا العضلة الهيكلية و الدماغ، تعطي كل جزيئة +NADH+H واحدة، جزيئتين ATP، فتكون الحصيلة الإجمالية 36 جزيئة ATP.

  6. لا يوجد اي بروتبن يتفاعل مع الاكسيجين بل يتفاعل مع الالكترونات والبروتونات ليعطي جزيئة الماء حسب التفاعل التالي 1/2 من الاكسيجين + 2الكترونات +2بروتونات ليعطي جزيئة الماء لانه لخر مستقبل للالترونات والبروتونات .

  7. السلام عليكم . لدي مجموعة من المطالب
    1-من فضلك اريد خطاطة تركيبية لاستهلاك المادة العضوية و تدفق الطاقة داخل الخلية و ايضا خطاطة للحصيلة الطاقية للتنفس و التخمر
    2-مصدر الطاقة اللازمة للتقلص العضلي
    شكرا جزيلا على اتاحتكم لفرصة استفسار تلاميد من خلال هذا الموقع الرائع

  8. تُقدر الطاقة الكامنة على مستوى مول واحد من الحمض اللبني بـ 2672 كيلوجول Kj .خطا استاذي العزيز بل جزيئتان من حمض اللبني هي التي تخزن تلك الكمية وليست جزيئة واحدة فقط

    • مصطفى ازاز
      يوم

      نتحدث هنا عن مول من الجزيئات وليس جزيئة واحدة او جزيئتين

أترك ردا