الأحياء للثانوية العامة الدرس الأول الدعامة في النبات المنهج الجديد

  دورة كربس و تصنيع الطاقة داخل الخلايا الحية

مقدمة

هناك العديد من الأسئلة التى قد تدور فى رأس الكثيرين منا ومنها

• من أين يحصل عداء ألعاب القوى على الطاقة اللازمة لاستكمال سباق المسافات الطويلة التى قد تصل الى الكيلومترات؟

• ماذا يحدث إذا استنفد عداء ألعاب القوى "الطاقة" قبل نهاية السباق؟

• من أين يحصل الإنسان على الطاقة اللازمة لإجراء جميع العمليات الحيوية؟

اذا من أين يحصل الكائن الحى (الانسان) على الطاقة اللازمة له و التى يستطيع من خلالها القيام بجميع وظائفه الحيوية.

التنفس الخلوي: سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تجريها الخلايا و التي تحول السكريات فيها إلى شكل من أشكال الطاقة (ATP) التي يمكن أن تستخدمها الخلايا. هذه العملية هوائية/ حيوية. لذا فان وجود الأكسجين ضرورى لأداء هذه العملية. عند وجود قدر غير كافِ من الأكسجين، يحدث التنفس اللاهوائي/ اللاحيوي في الخلايا و الذى ينتج قدر من الطاقة أقل بكثير من مثيله فى التنفس الهوائى.

أثناء التنفس الخلوي الهوائي: يتفاعل الجلوكوز (C6H12O6) مع الأكسجين (O2) لتكوين جزيئات تحمل الطاقة تُسمى أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP). يقوم الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) بتخزين الطاقة الكيميائية التي تم الحصول عليها من تكسير جزيئات الطعام ويطلقها لتغذية العمليات الخلوية. كما ينتج عن التفاعل الكيميائي ثاني أكسيد الكربون (CO‏2) والماء (H‏2O) باعتبارهما ناتجين ثانويين.

الميتوكندريا

- عضيات سابحة فى بروتوبلازم الخلايا حقيقية النواة سواء النباتية أو الحيوانية

- يحدث التنفس الخلوي في الخلايا حقيقية النواة في عضية تسمى الميتوكوندريون (جمعها الميتوكوندريا) وتتمثل وظيفته الأساسية في توليد الطاقة في شكل جزيئات أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP).

- للميتوكوندريا غشاء خارجي يحيط به ويحميه. يوجد داخل هذا الغشاء غشاء ثاني يسمى الغشاء الميتوكوندري الداخلي. توجد منطقة مليئة بالسوائل بين الغشاء الداخلي والخارجي تُسمى منطقة الحيز بين الغشاءين. 

- فى بعض أوليات النواة توجد انثناءات أو تحورات فى الغشاء الخلوي تمتد إلى داخل الخلية Chondroids تقوم بدور الميتوكندريا الموجودة فى حقيقيات النواة.

-  تمكن Warburg من اكتشاف الحبيبات الكبيرة والتى تحتوي على إنزيمات الأكسدة.

- تمكن Krebs Cycle من عمل أو تفسير دورته و المعروفة علميا باسم دورة كربس Hans Krebs والذى حاز من خلالها عل جائزة نوبل. 

- يوجد بالميتوكوندريا مادة وراثية DNA وريبوسومات تمكنها من صنع البروتينات الخاصة بها.

وظيفة الميتوكوندريا

•  استخلاص الطالة المخزنة فى المواد الغذائية من خلال دورة كربس Krebs cycle

• تعتبر محولات الطاقة فى الخلية اللازمة لمختلف النشاطات الكيموحيوية والفسيولوجية فى خلايا الكائن الحى ذات التنفس الهوائى.

هناك مركّبات أخرى تنقل الطاقة التى تُستخدم لتكوين جزيئات ATP وهى NADPH (فوسفات ثنائى نوكليوتيد الأدنين والنيكوتيناميد)، NADH (ثنائى نوكليوتيد الأدنين والنيكوتيناميد)، FADH2 (ثنائى نوكليوتيد الفلافين والأدنين).

(ATP) Adenosine Triphosphate 

• الجزىء الرئيسى فى تخزين الطاقة التى تستخدمها الكائنات الحية. ويتكون الجزىء الواحد من ATP من ثلاثة جزيئات هى: سكر ريبوز (سكر خماسى الكربون) وأدينين وثلاث مجموعات من الفوسفات. 

• ىرتبط الريبوز والأدينىن لتكوين جزىء يسمى الأدينوزين، الذى ترتبط فيه سلسلة من ثلاث مجموعات فوسفات تعرف بالمجموعة ثلاثية الفوسفات. حيث يتشابه كل من ADP و ATP بدرجة كبيرة. 
• كسر الرابطة التى تربط مجموعة الفوسفات الأخيرة فى ATP ينتج عنه تكوين أدىنوزىن ثنائى الفوسفاتADP و تتحرر الطاقة الكيميائية من جزىء ATP حىن تنكسر الرابطة التى تربط إحدى مجموعات الفوسفات بالجزىء. حيث تستخدم الخلية الطاقة الكيميائية المنطلقة من كسر رابطة الفوسفات فى ATP لكى تؤدى أنشطتها الحيوية المختلفة. ويستخدم مركب ATP فى ثلاثة أنواع رئيسىة من الأنشطة الحيوية:

1.  توفير الطاقة للوظائف الميكانيكية للخلايا (حركة الأهداب كما فى البراميسيوم، والسوط كما فى اليوجلينا). بينما تحتاج الخلايا العضلية إلى الطاقة لتنقبض خلال حركة الكائنات الحية لأداء الوظائف الحياتية المختلفة).
2. النقل النشط للأيونات والجزيئات عبر الأغشية الخلوية (انتقال الجزيئات من التركيز المنخفض الى التركيز المرتفع) أو عكس التركيز كما يحلو للبعض.
3. تولد الخلايا باستمرار جزيئات ATP عن طرىق ربط مجموعة الفوسفات بجزىء ADP. و ذلك لكون الخلايا فى نشاط مستمر.

مراحل التنفس الهوائى

١. انشطار الجلوكوز   Glycolysis

يبدأ كل من التنفس الهوائى واللاهوائى بعملية انشطار الجلوكوز. و انشطار الجلوكوز Glycolysis هو تلك العملية التى تحدث فى سيتوبلازم الخلية، ويتم خلالها تحول الجلوكوز إلى حمض البيروفيك (جزىء ثلاثى الكربون، و هو المركب الذى يدخل دورة كربس) مصحوبًا بانطلاق الطاقة (2ATP). 

ينتج من انشطار جزىء الجلوكوز الواحد 2NADH- 2ATP و 2 حمض البيروفيك (به ثلاث ذرات كربون) إلى جانب تحرّر ٢% فقط من الطاقة الكيميائية التى يحتويها جزىء الجلوكوز، فى حين يكون معظم الطاقة الكيميائية المتبقية مدخرًا فى جزيئات حمض البيروفيك. ويتم إطلاق هذه الطاقة فى المرحلة التالية من التنفس الهوائى خلال دورة كربس.

2- دورة كربس

 أو دورة حمض الستريك مسميات تحمل نفس المعنى ، حيث يقصد بها التفاعلات الكيميائية التي تحتوي على الإنزيمات و التى تحتوى على أهمية كبرى لدى معظم الكائنات الحية التي تحتاج إلى الأوكسجين في حياتها اليومية في عملية التنفس، و حيث أن حمض الستريك في بعض الكائنات الحية يعتبر جزءا من العمليات الاستقلابية في التحويل من الدهون والكربوهيدرات والبروتين إلى ثاني أكسيد الكربون والماء وذلك لكي يتم إنتاج الطاقة التي يحتاجها الجسم لمواصلة مهامه اليومية .

- جزيئات حمض البيروفيك الناتجة من انشطار الجلوكوز تتحول لأستيل مرافق الإنزيم (أ)(Acetyl-CoA) الذى يدخل دورة كربس. دورة كربس Krebs Cycle عبارة عن مجموعة من التفاعلات التى تحدث فى الميتوكوندريا، ويتم خلالها تحلل استيل مرافق الإنزىم (أ) A لتكوين ثانى أكسىد الكربون CO2 و FADH2 و NADH و ATP.

خطوات دورة كربس

تتكون دورة حمض الستريك (دورة كربس) من ثماني خطوات تحفزها ثمانية إنزيمات مختلفة. 

1. تبدأ الدورة عندما يتفاعل أسيتيل مرافق الإنزيم (أ) مع مركب الأوكسالوآسيتات لتشكيل السترات (حامض الستريك) وإطلاق مرافق الإنزيم (أ) (CoA-SH). 
2. في سلسلة من التفاعلات، يُعاد ترتيب السترات لتكوين أيزوسيترات. 
3. تفقد الأيزوسيترات جزيء ثاني أكسيد كربون ثم تخضع للأكسدة لتكوين الألفا-كيتوجلوتارات. 
4. يفقد الألفا-كيتوجلوتارات جزيء ثاني أكسيد كربون ويتأكسد لتكوين سكسينيل مرافق الإنزيم (أ).
5. يتحول سكسينيل مرافق الإنزيم (أ) إنزيميًا إلى حمض الساكسنيك.
6. يتأكسد حمض الساكسانيك إلى فيومارات. 
7. تتحد الفيومارات مع الماء لإنتاج حمض الماليك.
8.  فى نهاية الدورة يتأكسد حمض الماليك إلى الأوكسالوآسيتات. 

إنتاج الطاقة فى دورة كربس

•  عند تحويل حمض الساكسنيك الى حمض الماليك يتم إنتاج جزيء واحد من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، وهو الجزيء الذي يزود معظم الوظائف الخلوية بالطاقة. 

• مع ذلك، يتم انتاج معظم الطاقة الناتجة عن دورة كربس بواسطة مركبات نيكوتين اميد الأدينين ثنائي النيوكليوتيد (+NAD) وفلافين الأدينين ثنائي النيوكليوتيد (FAD) وتتحول هذه الطاقة في مرحلة لاحقة إلى أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP).

• تحدث عمليات نقل الطاقة من خلال انتقال الإلكترونات من مادة إلى أخرى، وهي عملية تتم من خلال التفاعلات الكيميائية المعروفة باسم الأكسدة والاختزال، أو تفاعلات أكسدة-اختزال. (تشتمل الأكسدة على فقدان الإلكترونات من مادة، ويشتمل الاختزال على إضافة الإلكترونات). 

• يتم اختزال ثلاثة جزيئات من نيكوتين اميد الأدينين ثنائي النيوكليوتيد (+NAD) إلى نيكوتين اميد الأدينين ثنائي النيوكليوتيد المختزل (NADH)، ويتم اختزال جزيء واحد من فلافين الأدينين ثنائي النيوكليوتيد (FAD) إلى فلافين الأدينين ثنائي النيوكليوتيد المختزل 2 FADH يحدث ذلك خلال مراحل الدورة المختلفة.

•  ثم تنقل هذه الجزيئات طاقتها إلى سلسلة نقل الإلكترون، وهو مسار يعد جزءًا من المرحلة الثالثة من التنفس الخلوي. وتطلق سلسلة نقل الإلكترون بدورها الطاقة بحيث يمكن تحويلها إلى أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) من خلال عملية الفسفرة التأكسدية.

سميت دورة كربس بهذا الاسم نسبة إلى مكتشفها هانز كربس Hans Krebs كما ذكرنا سابقا، كما أنها تسمى دورة حمض الستريك لأن أول تفاعلاتها تكوين حمض السترىك (حمض اللىمون). بنهاية دورة كربس نحصل على جزئ واحد من ATP. لذا فان حصيلة دورة كربس جزيئين ATP من جزىء جلوكوز واحد لحدوثها مرتين متعاقبتين لكل جزئ جلوكوز الذى ينتج عنه جزيئين حمض بيروفيك. وسوف تستخدم باقى الطاقة المخزنة فى كلّ من NADH و FADH2 و التى تنطلق هى الأخرى أثناء دورة كربس لتكوين جزيئات ATP خلال عملية نقل الإلكترون.

شرح أحياء لغات biology أولى ثانوى الجزء الأول (Carbohydrates and Lipids)
مراجعة أحياء لغات biology أولى ثانوى
BIOLOGY Filal Revision مراجعة أحياء لغات تانية ثانوى
تحميل مذكرة أحياء لغات biolody اولى ثانوى شرح و أسئلة منهج جديد2021
شرح و مراجعة Third preparatory sciences
مراجعة نهائية و امتحانات علوم للمرحلة الاعدادية
مذكرة ساينس (science) للصف الخامس الابتدائى رائعة جدا 5th grade sciences

التكاثر فى النبات و الثمار الكاذبة

المحاضرة التاسعة: الجهاز التناسلى الذكرى فى الانسان - تكوين الحيوانات المنوية

امتحان أحياء على التكاثر اللاجنسى للثانوية العامة

المحاضرة العاشرة: الجهاز التناسلى الأنثوى فى الانسان (أحياء) ثانوية عامة

٣. سلسلة نقل الإلكترون   Electron Transport Chain

-سلسلة نقل الإلكترون Electron Transport Chain هى العملىة التى تنتقل بها الطاقة من NADH و FADH2 إلى ATP. تحدث سلسلة نقل الإلكترون فى الغشاء الداخلى للمىتوكوندرىا.

ينتج من عملية انشطار الجلوكوز  ATP 2 لكل جزىء من الجلوكوز، وتنتِج دورة كربس ATP 2. كما توجد كمية من الطاقة المخزنة والمتاحة لاستخدامها فى الخلية غير الموجودة فى جزيئات ATP، وهى موجودة فى الإلكترونات المحمولة فى مركبات NADH و FADH2، والتى لا يمكن للخلية استخدامها إلا بعد أن تتحول هذه الطاقة إلى جزيئات ATP. ان حدوث هذه المرحلة من التنفس الهوائى  يتطلب توفر الأكسجىن

يتم الحصول على الإلكترونات من ثمانية جزيئات NADH وجزيئان FADH2 (نواتج دورة كربس بالأضافة الى تحويل حمض البيروفيك الى استيل مرافق الانزيم) بحسب المعادلتىن التالىتىن:

(FAD) (Flavin Adenine Dinucleotide)
FADH2 → FAD + 2e- + 2H+
(NAD) (Nicotinamide Adenine Dinucleotide)
NADH2 → NAD+ + 2e- + H+

تنتج سلسلة نقل الإلكترون ٣٢ أو ٣٤ جزىء ATP من أصل ٣٦ أو ٣٨ جزىء ATP ناتج من أكسدة جزىء جلوكوز واحد. و لكن الغالب خروج 38 ATP من أكسدة جزئ جلوكوز واحد. وبتحرير الخلايا للطاقة خلال التنفس الخلوى، تنتج فضلات هى ثانى أكسىد الكربون والماء والحرارة. ويمكن للمستوىات العالية من ثانى أكسيد الكربون أن تقتل الخلايا، لذلك تملك جمىع الكائنات آليات خاصّة لطرد هذه الفضلات والتخلص منها خارج الخلية.

***********************

***********************