مراحل تفكيك الكليكوز

I / مراحل تفكيك الكليكوز:

1 ـ داخل الجبلة الشفافة:

 عندما يدخل الكليكوز إلى الخلية يتحد مع الفوسفاط ليعطي كليكوز فوسفاط مما يمنعه من جهة من مغادرة الخلية ويمكنه من جهة أخرى من الدخول في سلسلة من التفاعلات تؤدي إلى تفككه تحت تأثير أنزيمات ليعطي في النهاية جزيئتين من حمض البيروفيك وتسمى هذه التحولات بانحلال الكليكوز وتتم في غياب الأكسجين.

 

www.biomultimedia.net

Graham R. Kent Dept. of Biological Sciences Smith College Northampton

انظر الوثيقة 1 ـ الوثيقة 2  ـ الوثيقة 3  ـ الوثيقة 4  ـ الوثيقة 5 

التفاعل الإجمالي لانحلال الكليكوز:

اسحب العناصر داخل الخانات المناسبة:

  2 ـ داخل الميتوكوندري:

     2 ـ 1 ـ فوق بنية الميتوكوندري:

هي عبارة عن عضيات خلوية يتراوح طولها بين1 و 2μm، عرضها بين 0,5 و1μm. يزداد عددها كلما كانت الخلايا أكثر نشاطا وكلما كان الوسط غنيا بالأكسجين.

يتميز الغشاء الداخلي بتوفر وجهه الداخلي على كرات ذات شمراخ و هي مركبات أنزيمية مسئولة عن تفسفر ADP إلى ATP

2 ـ 2 ـ أكسدة حمض البيروفيك:

 ـ المرحلة الأولى : تكوين أستيل كوأنزيم A

الحصيلة:

اسحب العناصر داخل الخانات المناسبة:

ـ المرحلة الثانية : تفاعلات حلقة KREBS

يدخل أستيل كوأنزيم A  في حلقة من التفاعلات يتم خلالها انتزاع الكربون على شكل CO₂ ،تكون طاقة ATP و اختزال جزيئات ناقلة NAD و FAD إلى NADH و FADH₂ مجموع هذه التفاعلات تسمى حلقة KREBS .

Graham R. Kent Dept. of Biological Sciences Smith College Northampton

التفاعل الإجمالي لحلقة KREBS :

2Acetyl-CoA + 2ADP + 2Pi + 6NAD + 2FAD -----------------------> 4CO₂ + 2ATP + 6NADH + 2FADH₂+ 2CoA

انظر  الوثيقة1 ـ الوثيقة2  ـ الوثيقة3

   2 ـ 3ـ السلسلة التنفسية:

يحتوي الغشاء الداخلي للميتوكوندريات على سلسلة من نواقل الالكترونات قادرة على أكسدة جزيئات NADH و FADH₂ ونقل الالكترونات إلى المستقبل النهائي (الأكسجين O₂) .

1/2O₂ + 2e-  --------------------> O^2-

انظر الوثيقة

 الطاقة الناتجة عن انتقال الالكترونات تعمل على إخراج ايونات ⁺H من الماتريس إلى الحيز البيغشائي،ينتج عن هذا ممال للبروتونات من جهتي الغشاء الداخلي للميتوكندري(حدوث فرق في PH بين الماتريس و الحيز البيغشائي) ضروري لتدفق ايونات ⁺H على مستوى الكرات ذات شمراخ نحو الماتريس ليتم تركيب جزيئات ATP عن طريق تفسفر ADP .انظر  الرابط .

تركيب ATP الذي يستغل الطاقة الناتجة عن تفاعلات الأكسدة والاختزال يسمى التفسفر المؤكسد.انظر الوثيقة 1 ـ الوثيقة2

على مستوى الماتريس تتفاعل ايونات ⁺H مع O^2- لتعطي جزيئة الماء:

O^2-+ 2H⁺  --------------------> H₂O

ـ إعادة أكسدة جزيئة واحدة من NADH تعطي 3ATP

ـ إعادة أكسدة جزيئة واحدة من FADH₂ تعطي 2ATP

Graham R. Kent Dept. of Biological Sciences Smith College Northampton

الوثيقة1 ـ الوثيقة 2 ـ الوثيقة 3

  3ـ الحصيلة الطاقية:

نظريا نحصل على 38ATP لكن في الواقع نحصل على 36ATP فقط لأن نواقل NADH الناتجة في الجبلة الشفافة لا تدخل إلى الميتوكوندري و لكن تعوض بنواقل FADH₂  باستثناء خلايا القلب و الكبد حيث تعوض بنواقل NADH .

الكائنات ذات النواة غير الحقيقية PROCARYOTE  لا تتوفر على ميتوكوندريات حيث غشائها الداخلي يلعب دور الغشاء الداخلي للميتوكوندريات و بالتالي يتم إنتاج  38ATP في الوسط الحيهوائي.

   4ـ خلاصة:انظر  الرابط

http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/cellularrespiration.swf

     

II / التخمر La fermentation

 1 ـ ملاحظات أولية:

  ـ يحمض الحليب تحت تأثير بكتيريات حيلاهوائية تحول اللاكتوز ( سكر الحليب) إلى حمض لبني الذي يتسبب في تخثر بروتين الحليب الجبنين.

  ـ يتكون الحمض اللبني داخل العضلات المتعبة بعد القيام بنشاط عضلي قوي و طويل. 

 2 ـ تفسير:

عندما يصبح تزويد الخلية بالأكسجين غير كاف يمنع حمض البيروفيك من الدخول في سلسلة الأكسدة التنفسية فيتحول إلى حمض لبني بأكسدته لــ NADH  حسب التفاعل التالي:

CH₃-CO-COOH + NADH ------------------------->CH₃-CHOH-COOH + NAD

                                    حمص لبني                                                               حمض بيروفيك                   

تسمى هذه الظاهرة بالتخمر اللبني وتحدث في الجبلة الشفافة. انظر الوثيقة1 ـ الوثيقة2

هناك أنواع أخرى من التخمرات كالتخمر الكحولي الذي ينتج الاثانول والتخمر الزبدي الذي ينتج الحمض الزبدي ...

3ـ الحصيلة الطاقية:

التفاعل الإجمالي للتخمر اللبني:

C₆H₁₂O₆ + 2ADP + 2Pi -----------------------> 2(CH₃-CHOH-COOH) + 2ATP

التفاعل الإجمالي للتخمر الكحولي:

C₆H₁₂O₆ + 2ADP + 2Pi  -----------------------> 2C₂H₅OH + 2CO₂  +2ATP

الوثيقة

في كلا الحالتين يتم إنتاج 2ATP

  III / مقارنة الحصيلة الطاقية للتنفس و التخمر:

التخمر	التنفس
2ATP	36ATP

  ـ الحصيلة الطاقية للتنفس أكبر من التخمر لأن جزيئة الكليكوز تخضع خلال التنفس لتفكيك تام أما خلال التخمر فيكون التفكيك غير تام حيث تبقى كمية من الطاقة داخل بعض الفضلات(الحمض اللبني أو الكحول).

الوثيقة

 IV / مقارنة المردود الطاقي للتنفس و التخمر:

  ـ جزيئة كليكوز تحتوي على طاقة كامنة تقدر بــ 686Kcal

  ـ حلمأة  جزيئة ATP تعطي طاقة تقدر بـ 7,3Kcal  

المردود الطاقي للتخمر	المردود الطاقي للتنفس
2 x 7,3/686 x 100= 2,13%	36 x 7,3/686 x 100= 38,31%

 ـ المردود الطاقي للتنفس أكبر من التخمر لأن جزيئة الكليكوز تخضع خلال التنفس لتفكيك تام أما خلال التخمر فيكون التفكيك غير تام حيث تبقى كمية من الطاقة داخل الحمض اللبني أو الكحول.

 ـ في كلتا الحالتين لا يتم تحويل كل الطاقة الكامنة في الكليكوز إلى ATP على مستوى الخلية و إنما يضيع جزء منها على شكل حرارة، حيث لا يتم الاستفادة إلا من 38,31% من الطاقة الكامنة في الكليكوز خلال التنفس و 2,13% فقط خلال التخمر.