التفاعلات المسئولة عن تحرير الطاقة الكامنة في المادة العضوية على مستوى الخلية

تقديم:

 تستعمل الكائنات  ذاتية التغذية ( النباتات الخضراء) الطاقة الضوئية والمواد المعدنية لإنتاج المادة العضوية،بينما تستعمل الكائنات غير ذاتية التغذية ( إنسان، حيوانات، نباتات لايخضورية) المادة العضوية لتمدها بالطاقة اللازمة لنموها وأنشطتها التركيبية و تعويض الخلايا الميتة و المواد المستعملة.

فما هي التفاعلات المسئولة عن تحرير الطاقة الكامنة في المادة العضوية على مستوى الخلايا؟

و ما هي أوجه استعمالات هذه الطاقة؟

 I / التفاعلات المسئولة عن تحرير الطاقة الكامنة في المادة العضوية على مستوى الخلية:

 قصد تعرف اليات انتاج الطاقة من طرف الخلية، نقترح المعطيات التجريبية والملاحظات التالية:

 تمثل الخميرة فطر مجهري وحيد الخلية يمكن أن يعيش في وسط غني بالأكسجين(وسط حيهوائي) ووسط يفتقر للأكسجين

 (وسط حيلاهوائي).

ـ نضع الخميرة في وسط يحتوي على الكليكوز ونوزعها على وسطين:وسط1 حيلاهوائي ووسط2 حيهوائي،ثم نتتبع تغيرات مكونات الوسطين حسب الزمن:

يمثل الجدول1 تغيرات كمية الكليكوز في الوسطين:

يمثل الجدول 2 تغيرات بعض العناصر في الوسطين:

 تمثل الوثيقة التالية ملاحظة مجهرية لخلايا الخميرة في الوسطين بعد 64 ساعة من الزرغ:

وسط1	وسط2

http://195.221.140.203/svt/levures.htm

 تمثل الوثيقة التالية مظهر خلايا الخميرة في كل وسط:

http://www.didier-pol.net/03s11-6.gif

     ـ اعتمادا على تحليل الوثائق السابقة، استنتج اليات انتاج الطاقة من طرف الخميرة.

    ـ تحليل:

  ـ في كلا الوسطين هناك استهلاك للكليكوز من طرف الخمائر.

  ـ في الوسط2 الحيهوائي يلاحظ  أن عدد الخمائر تضاعف كثيرا مع استهلاك للأكسجين وطرح لـ CO₂ في الوسط وتبين الملاحظة المجهرية أن خلايا الخمائر غنية بعضيات خلوية تسمى الميتوكوندريات.

  ـ في الوسط1 الحي لاهوائي يلاحظ أن عدد الخمائر زاد نسبيا مع طرح لـ CO₂ وتكون كحول في الوسط وتبين الملاحظة المجهرية أن خلايا الخمائر تحتوي على ميتوكوندريات قليلة وضامرة.

    ـ استنتاج:

في كلتا الحالتين تستعمل خلايا الخميرة مستقلب الكليكوز لإنتاج الطاقة من اجل تكاثرها .

 ـ في الوسط الحيهوائي تقوم الخلايا بهدم كلي لمستقلب الكليكوز مع استهلاك الأكسجين وطرح CO₂ (وايضا H₂O)مع إنتاج طاقة مهمة استعملت في التكاثر الكبير للخلايا وهذا ما يعرف بالتنفس ويتطلب تدخل الميتوكوندريات.

C₆H₁₂O₆  +6 O₂  -------------> 6CO₂ +6 H₂O + طاقة مهمة  

 ـ في الوسط الحيلاهوائي تقوم الخلايا بهدم جزئي لمستقلب الكليكوز في غياب الأكسجين مع تشكل كحول(الاثانولC₂H₅OH) و CO₂ مع إنتاج طاقة ضعيفة استعملت في التكاثر الضعيف للخلايا وهذا ما يعرف بالتخمر ولا يتطلب تدخل الميتوكوندريات.

C₆H₁₂O₆  ------------->2 CO₂ +2 C₂H₅OH +  طاقة ضعيفة

 II / مراحل هدم الكليكوز:

قصد تعرف مراحل هذم الكليكوز داخل الخلية، نقترح المعطيات التجريبية التالية:

نقوم بعزل ميتوكوندريات مأخوذة من خلايا نباتية ثم نضعها في وسط به أكسجين ونقيس كمية هذا الأخير في الوسط بدلالة الزمن، في الزمن t₀ نضع الميتوكوندريات في الوسط وفي الزمن t₁ نضيف كمية قليلة من الكليكوز وفي الزمن t₂ نضيف كمية قليلة من حمض البيروفيك، ويمثل المبيان التالي النتائج المحصل عليها:

     ـ اعتمادا على تحليل المبيان، استخلص المراحل الاساسية لهدم الكليكوز على مستوى الخلية.

           ـ  تحليل:

عند إضافة الكليكوز إلى الوسط  في الزمن t₁  يلاحظ عدم استهلاك الأكسجين أما عند إضافة حمض البيروفيك في الزمن t₂فيلاحظ ارتفاع في استهلاك الأكسجين.

           ـ استنتاج:

الميتوكوندريات تستعمل حمض البيروفيك بوجود الأكسجين ولا تستعمل الكليكوز مباشرة.

            ـ خلاصة:

يتعرض مستقلب الكليكوز إلى تفككين :

ـ الأول خارج الميتوكوندري على مستوى الجبلة الشفافة ولا يحتاج إلى الأكسجين، يسمى انحلال الكليكوز glycolyse

ـ الثاني على مستوى الميتوكوندري ويحتاج إلى الأكسجين، يسمى التأكسدات التنفسية ويعتبر حمض البيروفيك هو المستقلب الذي يتعرض للتأكسدات التنفسية.