معلومة

18.3: التنفس الهوائي - علم الأحياء


أهداف التعلم

  • حدد التنفس الهوائي.
  • أعطِ التفاعل الكيميائي العام للتنفس الهوائي.
  • قم بتسمية المراحل الأربع للتنفس الهوائي.

التنفس الهوائي هو الهدم الهوائي للمغذيات لثاني أكسيد الكربون والماء والطاقة ، ويتضمن نظام نقل الإلكترون حيث يكون الأكسجين الجزيئي هو المتلقي النهائي للإلكترون. تستخدم معظم حقيقيات النوى وبدائيات النوى التنفس الهوائي للحصول على الطاقة من الجلوكوز. رد الفعل العام هو:

[C_6H_ {12} O_6 + 6O_2 rightarrow 6CO_2 + 6H_2O label {1} ​​]

لاحظ أن الجلوكوز ( (C_6H_ {12} O_6 )) يتأكسد لإنتاج ثاني أكسيد الكربون ( (CO_2 )) ويتم تقليل الأكسجين ( (O_2 )) لإنتاج الماء ( (H_2O )). هذا التفاعل هو تفاعلات مدفوعة بقوة و "يطلق" الطاقة كجزيئات ATP. يظهر هذا النوع من إنتاج ATP في الأيروبس واللاهوائيات الاختيارية. الهوائية الملزمة هي الكائنات الحية التي تتطلب الأكسجين الجزيئي لأنها تنتج ATP فقط عن طريق التنفس الهوائي. من ناحية أخرى ، فإن اللاهوائيات الاختيارية قادرة على التنفس الهوائي ولكن يمكن أن تتحول إلى التخمر ، وهي عملية لا هوائية لإنتاج ATP ، إذا كان الأكسجين غير متوفر.

يتضمن التنفس الهوائي أربع مراحل:

  • تحلل السكر ،
  • تفاعل انتقالي يشكل أنزيم أسيتيل أ ،
  • دورة حمض الستريك (كريبس) ، وسلسلة نقل الإلكترون و
  • كيميائي.

سننظر الآن في كل مرحلة من هذه المراحل.

ملخص

  1. التنفس الهوائي هو الهدم الهوائي للمغذيات لثاني أكسيد الكربون والماء والطاقة ، ويتضمن نظام نقل الإلكترون حيث يكون الأكسجين الجزيئي هو المتقبل النهائي للإلكترون.
  2. رد الفعل العام هو: ج6ح12ا6 + 6O2 ينتج 6CO2 + 6 ح2O + الطاقة (مثل ATP). الجلوكوز (سي6ح12ا6 ) يتأكسد لإنتاج ثاني أكسيد الكربون (CO2) والأكسجين (O2) لإنتاج الماء (H2س).
  3. يظهر هذا النوع من إنتاج ATP في الأيروبس واللاهوائيات الاختيارية.
  4. يتضمن التنفس الهوائي أربع مراحل: تحلل السكر ، وهو تفاعل انتقالي يشكل أنزيم أسيتيل أ ، ودورة حمض الستريك (كريبس) ، وسلسلة نقل الإلكترون والتناضح الكيميائي.

التنفس الهوائي

يتم تحرير الطاقة باستخدام NAD + و FADH و ATP Synthase.

تفسير:

تقوم الخلايا بتفكيك جزيئات الجلوكوز أولاً خلال العملية المعروفة باسم تحلل السكر. ينقسم جزيء الجلوكوز إلى جزيئين من البيروفات ويتم إطلاق الإلكترونات. يتم التقاط هذه الإلكترونات بواسطة NAD +. بمجرد التقاط NAD + لهذه الإلكترونات ، يصبح NADH. يتم أيضًا صنع جزيئين من ATP (ينقل ATP الطاقة الكيميائية بين الخلايا وهو نوع من العملة في هذا الصدد).

الخطوة التالية هي دورة كريبس ، والمعروفة أيضًا باسم دورة حمض الستريك. خلال هذه الخطوة من العملية ، يتم تحويل جزيئات البيروفات إلى Acetyl CoA ، ثم يتم تكسير هذه الجزيئات إلى أبعد من ذلك ، مما يؤدي إلى إطلاق الإلكترونات و ATP. كما في الخطوة السابقة ، يلتقط NAD + الإلكترونات المحررة ، ليصبح NADH ، كما يفعل FADH ، والذي يصبح FADH2.

أخيرًا ، لدينا الفسفرة المؤكسدة ، والتي تحدث في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا (أو سيتوبلازم الخلايا بدائية النواة). عندما التقط NAD + و FADH الإلكترونات سابقًا ، فقدوا ذرات الهيدروجين.

تضخ ذرات الهيدروجين هذه الآن عكس تدرج التركيز. تخضع البروتينات الموجودة في الغشاء لعملية نقل نشطة ، مما يؤدي إلى نقل ذرات الهيدروجين إلى منطقة مركزة واحدة. بعد ذلك ، تمر ذرات الهيدروجين عبر سينثيز ATP ، والذي ينتج عنه الكثير من ATP.

لمعرفة المزيد ، شاهد الفيديو التالي:

يتضمن التنفس استنشاق الأكسجين من الغلاف الجوي إلى الرئتين وزفير ثاني أكسيد الكربون من الرئتين إلى الغلاف الجوي ، بينما يتضمن التنفس الخلوي تكسير الجلوكوز إلى ثاني أكسيد الكربون والماء في الخلايا الحية ، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة.

أثناء التنفس ، الذي يطلق عليه التنفس الخارجي ، يدخل الهواء من الغلاف الجوي إلى الرئتين. يحدث تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بين الدم الموجود في الشعيرات الدموية والهواء الداخل إلى الرئتين.

ال R.B.C. في الدم الموجود في الشعيرات الدموية يلتقط الأكسجين من الهواء الداخل إلى الرئتين ويتحول جزيء الهيموغلوبين إلى أوكسي هيموغلوبين. يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون من الدم غير المؤكسج في الهواء. يُخرج الهواء الحامل لثاني أكسيد الكربون من الرئتين.

وبالتالي ، فإن التنفس ينطوي على امتصاص الأكسجين من الغلاف الجوي إلى الرئتين وخروج ثاني أكسيد الكربون من الرئتين إلى الغلاف الجوي.

يحدث التنفس الخلوي ، الذي يُطلق عليه أيضًا التنفس الداخلي ، في الخلايا الحية. ينتقل الدم المؤكسج إلى جميع الخلايا الحية في جسم الكائن الحي عن طريق الدورة الدموية.

يتضمن التنفس الخلوي تكسير الجلوكوز إلى ثاني أكسيد الكربون والماء في وجود الأكسجين ، وإطلاق الطاقة. يستخدم الأكسجين الذي يحمله الدم في التنفس الخلوي ويجمع ثاني أكسيد الكربون المنطلق مع الهيموجلوبين في كرات الدم الحمراء.

يتم نقل الدم غير المؤكسج أو غير النقي عن طريق الأوردة إلى الرئتين ليتم تحويله إلى دم مؤكسج.

يتم تخزين الطاقة المنبعثة أثناء التنفس الخلوي في شكل جزيئات ATP ، والتي تعد بمثابة مخازن للطاقة.

يتم تحويل جزيء ATP إلى جزيء ADP ، كلما كانت الطاقة مطلوبة لأي تفاعل أو نشاط أيضي. يتم تحرير الطاقة المخزنة فيه لاستخدامها في التفاعل الأيضي. ومن ثم فإن جزيئات ATP و ADP تسمى بحق "عملة الطاقة".


فهم التنفس الهوائي واللاهوائي واختلافاتهما

هناك نوعان رئيسيان من التنفس: الهوائية واللاهوائية. ستمنحك هذه المقالة فهمًا جيدًا لهاتين العمليتين ، كما تسرد الاختلافات الرئيسية بينهما.

هناك نوعان رئيسيان من التنفس: الهوائية واللاهوائية. ستمنحك هذه المقالة فهمًا جيدًا لهاتين العمليتين ، كما تسرد الاختلافات الرئيسية بينهما.

عملية التنفس الهوائية هي عكس عملية التمثيل الضوئي. بسبب عدم وجود الضوء ، تتوقف عملية التمثيل الضوئي في الليل ، ولكن التنفس الهوائي يحدث في جميع الأوقات.

هل تود الكتابة لنا؟ حسنًا ، نحن نبحث عن كتاب جيدين يريدون نشر الكلمة. تواصل معنا وسنتحدث.

التنفس هو عملية إطلاق الطاقة عن طريق تكسير جزيئات الطاقة التي يتم الحصول عليها من الطعام. يتم تنفيذ هذه العملية من قبل جميع أنواع الكائنات الحية ، من أجل إنتاج الطاقة اللازمة للقيام بأنشطة التمثيل الغذائي المختلفة مثل النمو والإصلاح والحركة.

يتم إجراء التنفس الهوائي واللاهوائي على المستوى الخلوي. & # 8217s نلقي نظرة على كيفية حدوث هاتين العمليتين ، وما هي الاختلافات بينهما.

عملية التنفس الهوائية

يحدث التنفس الهوائي في وجود الأكسجين. يحدث في جميع النباتات والحيوانات وبعض الكائنات بدائية النواة. تتضمن العملية تفاعلًا كيميائيًا يؤدي إلى انهيار جزيئات الطاقة ، التي يتم الحصول عليها من الكربوهيدرات (الجلوكوز بشكل أساسي) والبروتينات والدهون. عندما يتحلل جزيء الجلوكوز في وجود الأكسجين ، يتم إطلاق الطاقة ، إلى جانب ثاني أكسيد الكربون والماء كمنتجات ثانوية للتفاعل. يتم تخزين الطاقة المنتجة في شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، لتنفيذ عمليات التمثيل الغذائي المختلفة. يعمل الأكسجين كعامل مؤكسد جيد كمستقبل للإلكترون في هذه العملية.

ها هي المعادلة الكيميائية للتفاعل الذي يحدث:

الجلوكوز + الأكسجين ← ثاني أكسيد الكربون + الماء + الطاقة (ATP)

يتم إطلاق حوالي 2900 كيلو جول من الطاقة نتيجة للتفاعل الكيميائي أعلاه. يتم إنتاج حوالي 38 جزيء ATP عندما يتم تكسير جزيء جلوكوز واحد بمساعدة الأكسجين. يتم تخزين هذه الطاقة في الجسم لاستخدامها لاحقًا.

عند التعمق أكثر في العملية ، يمكن تقسيم التنفس الهوائي إلى ثلاث مراحل رئيسية:

  • تحلل السكر: في هذه المرحلة ، بعض جزيئات ATP ، وبعض جزيئات الكربون المعروفة باسم البيروفات أو حمض البيروفيك، وبعض جزيئات NADH. لا يلعب الأكسجين أي دور خلال هذه المرحلة.
  • دورة كريبس: في هذه المرحلة ، تُستخدم جزيئات الكربون غير المستخدمة لبدء سلسلة أخرى من التفاعلات الكيميائية لإنتاج المزيد من جزيئات NADH وجزيء آخر يُعرف باسم FADH2.
  • فسفرة نقل الإلكترون: في هذه المرحلة ، يتم إنشاء جزيئات ATP إضافية باستخدام باقي جزيئات المادة المتفاعلة.

عملية التنفس اللاهوائي

هل تود الكتابة لنا؟ حسنًا ، نحن نبحث عن كتاب جيدين يريدون نشر الكلمة. تواصل معنا وسنتحدث.

يشير التنفس اللاهوائي إلى نوع التنفس الذي يحدث في غياب الأكسجين. يتم إجراء هذا النوع من التنفس في البكتيريا والخمائر وبعض بدائيات النوى وخلايا العضلات. في هذه العملية ، يتم إنتاج الطاقة وثاني أكسيد الكربون وحمض اللبنيك أو الكحول عن طريق تكسير جزيئات الجلوكوز. يستخدم مستقبلات الإلكترون بخلاف الأكسجين ، ويتضمن عمليات تحلل السكر والتخمير. يشار إلى التنفس اللاهوائي ، في حالة خلايا الخميرة ، بالتخمير. ها هي المعادلة الكيميائية للتنفس اللاهوائي.

يمكن أن يحدث التفاعل بإحدى الطريقتين الواردتين أدناه:

ينتج التفاعل الكيميائي أعلاه جزيئين ATP عن طريق تكسير جزيء جلوكوز واحد ، مع ثاني أكسيد الكربون والإيثانول أو حمض اللاكتيك كمنتجات ثانوية. نظرًا لغياب الأكسجين ، يتم تكسير جزيء الجلوكوز جزئيًا فقط ، وبالتالي إنتاج كمية أقل من الطاقة. في حالة خلايا الخميرة ، يتم إنتاج الإيثانول ، بينما في حالة خلايا العضلات ، يتم إنتاج حمض اللاكتيك كمنتج ثانوي. حمض اللاكتيك مادة كيميائية سامة تسبب لك تقلصات.

اوجه الاختلاف

  • يتطلب التنفس الهوائي الأكسجين ، بينما يحدث التنفس اللاهوائي في غياب الأكسجين.
  • تستخدم معظم الخلايا النباتية والحيوانية التنفس الهوائي. من ناحية أخرى ، تقوم البكتيريا اللاهوائية وخلايا الخميرة وبدائيات النوى وخلايا العضلات بإجراء التنفس اللاهوائي.
  • التنفس الهوائي أكثر كفاءة من التنفس اللاهوائي. بالنسبة لجزيء جلوكوز واحد ، ينتج التنفس الهوائي 38 جزيء ATP ، بينما ينتج التنفس اللاهوائي 2 جزيء ATP فقط.
  • يحدث التنفس الهوائي عادة في الميتوكوندريا ، بينما يحدث التنفس اللاهوائي في السيتوبلازم.
  • في حالة التنفس الهوائي ، فإن المنتجات النهائية هي ثاني أكسيد الكربون والماء. في التنفس اللاهوائي ، المنتجات النهائية هي الكحول الإيثيلي أو حمض اللاكتيك وثاني أكسيد الكربون.
  • يستغرق التنفس الهوائي وقتًا أطول لإطلاق الطاقة. التنفس اللاهوائي هو عملية أسرع بكثير.

المنشورات ذات الصلة

في الآونة الأخيرة ، كان هناك جدل كبير حول عملية الاستنساخ البشري. سواء كان الاستنساخ الجيني أخلاقيًا أو غير أخلاقي ، فإن الاستنساخ الجيني يُنظر إليه دائمًا على أنه التحدي الأكبر في علم الوراثة والهيليب

الريبوسومات هي عضيات صغيرة لخلية لها ميزة كثيفة وتساعد في تصنيع البروتين. وهي بروتينات نووية نشأت في النواة. دعنا نعرف المزيد عن hellip

من المتوقع أن تكون فوائد الاستنساخ البشري عديدة للجنس البشري ، على الرغم من عدم وضوح إمكاناته الكاملة. دعونا نلقي نظرة على هذه الفوائد المحتملة والمحققة.


أساسيات هندسة التكنولوجيا الحيوية

2.40.2.2.2 معدل امتصاص الأكسجين

في التخمير الهوائي ، يلزم 192 جم من الأكسجين لأكسدة 1 مول من الجلوكوز (180 جم) بالكامل في ثاني أكسيد الكربون.2 و ح2O. وهذا يعني أن 1.066 جم O2 يستهلك لكل جرام من الجلوكوز:

يمكن استخدام الجلوكوز الركيزة لتكوين الكتلة الحيوية ، وطاقة الصيانة ، وتكوين المنتج. عندما يتم تكوين الكتلة الحيوية من الجلوكوز ، يتم تحديد متطلبات الأكسجين الصافي من خلال اختلاف الأكسجين المطلوب لحرق الكتلة الحيوية (C5ح7ا2N ، ميغاواط = 113 ، 1.42 غرام يا2 g- الكتلة الحيوية −1) والجلوكوز. على سبيل المثال ، يبلغ إنتاج الكتلة الحيوية من الجلوكوز 50٪ ، 2.13 جم س2 هناك حاجة ولكن 1.42 جم س2 يتم حفظه في الشكل المختزل في الكتلة الحيوية. وبالتالي ، في هذه العملية ، لا يكون متطلب الأكسجين التالي 2.13 جم ولكن 0.71 جم.

عندما NH3، منتج تكسير البروتين ، موجود في مياه الصرف ، تصبح الأمور أكثر تعقيدًا. يتأكسد NH4 + إلى NO 2 - و NO 3 - بواسطة نيتروسوموناس و نيتروباكتر وخفضت إلى N.2 من NO 2 - عن طريق نزع النتروجين من البكتيريا. يحتاج تفاعل النترجة إلى الأكسجين ، لكن عملية نزع النتروجين الأخيرة تطلق الأكسجين [105]. وبالتالي ، من الضروري اتباع أكسدة أو اختزال أي ركائز أو إنتاج نظريًا وتأكيد صافي لدينا لأي تفاعلات تنطوي على الميكروبات بشكل تجريبي.

مع 8 ملغ من الأكسجين المذاب في الماء ، 21٪ O2 في الهواء في حالة توازن ، نسبته لكل لتر على النحو التالي:

إذا كان تركيز الجلوكوز في محلول التخمير حوالي 80 جالون -1 ، فإن نسبة الجلوكوز إلى الأكسجين في المحلول تصبح 10000. وهكذا ، فإن خطوة تحديد المعدل في التخمير الهوائي ستكون إمدادًا بالأكسجين من الهواء بدلاً من تغذية الجلوكوز .

سوف تتبع الخمائر الخاصة بنا عن طريق تنفس الجلوكوز أو الهيدروكربونات الأليفاتية معادلات القياس المتكافئ:

الجدول 3 يظهر لنا محددة من الكائنات الحية الدقيقة المختلفة ، أبلغت عن كثافة الخلايا القصوى والمحسوبة الحجم لدينا. تأتي كثافتان من كثافات الخلايا العالية بشكل غير عادي من 600 و 550 لتر 1 من القياسات التجريبية للخلايا المعبأة في حجم الفراغ بين الألياف المجوفة: أحدهما البولي بروبيلين المسامي (PP) يزود الوسط السائل وأنبوب السيليكون الآخر يوفر الأكسجين النقي من الجوف المزدوج - مفاعلات الألياف الحيوية (DHFBRs).

الجدول 3 . الكثافة القصوى للخلايا في الثقافات المجمدة والمعلقة [16]

الخلايا الميكروبية والنباتية والحيوانيةمحدد لدينا (مم يا2 ز −1 ح −1)كثافة الخليةالحجمي OUR (مم يا2 ز −1 ح −1)ملاحظة
الإشريكية القولونية (تشانغ وآخرون ، 1986) [17] [18 ، 33 ، 32 ، 106] 10.8600 جرام لتر -1 6480 (5–90)البكتيريا الاختيارية
خميرة الخميرة8.0210 جرام لتر -1 1680الخميرة الاختيارية
الخلايا الهوائية6.6724.7 جرام لتر -1 165.2ثقافة التعليق
الرشاشيات النيجر (تشانغ وآخرون ، 1986) [17] [18 ، 33 ، 32 ، 106] 3.0100 جرام لتر -1 300الفطريات
نوكارديا ميديتيراني (تشانغ وآخرون ، 1986) [17] [18 ، 33 ، 32 ، 106] 3.0550 جرام لتر -1 1650بكتيريا (العقدية)
خلايا CHO [39] 3.2 × 10 10 مم خلية −1 ساعة −1 5 × 10 8 خلايا مل -1 160خلايا حيوانية
كاثارانثوس روزوس [116] 0.235 جرام لتر -1 7.0زرع الخلايا

قد لا تكون هذه الخلايا ذات الكثافة الخلوية العالية نشطة من الناحية الأيضية مثل تلك الموجودة في الخلايا الحية أو الخلايا المعلقة.


18.3: التنفس الهوائي - علم الأحياء

ملاحظات في علم الأحياء المدرسي: التنفس الهوائي واللاهوائي في النباتات والحيوانات

التنفس - التنفس الهوائي والتنفس اللاهوائي في النباتات والفطريات والحيوانات - ديون الأكسجين وتراكم حمض اللاكتيك

ملاحظات مراجعة البيولوجيا المدرسية لـ Doc Brown: بيولوجيا GCSE ، وعلم الأحياء IGCSE ، وعلم الأحياء على مستوى O ،

دورات علوم مدرسية بالصفوف 8 و 9 و 10 بالولايات المتحدة أو ما يعادلها

14-16 سنة من طلاب علم الأحياء

التنفس هو عملية إطلاق الطاقة من الطعام المهضوم - وبالتالي فإن التنفس عملية طاردة للحرارة. ينقل التنفس الطاقة التي تحتاجها الخلية لتعمل بشكل كامل. "الهوائية" تعني "بالأكسجين" (عادة في إشارة إلى التنفس). "اللاهوائية" تعني "بدون أكسجين" (يشير عادة إلى التنفس).

اعلم وافهم أن التنفس في الخلايا يمكن أن يحدث بطريقة هوائية أو لاهوائية اعتمادًا على الظروف وما إذا كانت الخلية في حيوان أو نبات أو فطريات أو بكتيريا. اعلم وافهم أن الطاقة المنبعثة في التنفس تستخدم بعدة طرق. اعلم أن جسم الإنسان يحتاج إلى الاستجابة للطلب المتزايد على الطاقة أثناء التمرين. يجب أن تكون قادرًا على استخدام مهاراتك ومعرفتك وفهمك لتفسير البيانات المتعلقة بآثار التمرين على جسم الإنسان. تعرف على كيفية إجراء تجربة بسيطة لقياس السعرات الحرارية لقياس محتوى الطاقة في الطعام.

فهرس فرعي لهذه الصفحة عن التنفس

مقدمة في التنفس وأهميته

لا تعتقد أن التنفس هو الشهيق والزفير.

التنفس هو عملية نقل الطاقة الكيميائية لتشغيل كيمياء جميع الخلايا عن طريق تكسير السكريات مثل الجلوكوز - بالهواء مع الأكسجين أو اللاهوائي بدون أكسجين وعمومًا تكون العملية طاردة للحرارة - تطلق الطاقة.

يشار إلى التنفس اللاهوائي أو اللاهوائي أحيانًا باسم التنفس الخلوي.

يعمل التنفس على تشغيل جميع الكيمياء الحيوية الأيضية لجميع الكائنات الحية.

كيمياء التنفس معقدة للغاية وتتضمن العديد من التفاعلات وتحدث بشكل رئيسي في الميتوكوندريا.

تُعرف الميتوكوندريا بأنها مراكز القوة في الخلية.

إنها عضيات تعمل كجهاز هضمي بمعنى أنها تأخذ المغذيات وتفككها وتخلق جزيئات غنية بالطاقة للخلية التي يمكن أن تتفاعل مع الأكسجين.

يحدث التنفس في كل من الحيوانات النباتية ويجب أن يكون كذلك يحدث باستمرار لإبقاء الكائن الحي على قيد الحياة!

الجلوكوز، في ظل الظروف المناسبة ، يمكن أن يكون بالكامل مؤكسد إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.

هذا مشابه لحرق الوقود في تفاعل الاحتراق - ولكنه أبطأ كثيرًا ولا يوجد لهب!

هذا هو رد فعل طارد للحرارة وتشكيل H2O و CO2 تطلق أقصى قدر من الطاقة الكيميائية.

لا يمكن للكائنات الحية أن تعيش بدون الطاقة من التنفس ويجب أن تستمر هذه العملية بشكل متواصل في كل خلية في أي كائن حي.

لا يمكن لخلايا الكائن الحي استخدام الطاقة بشكل مباشر ، ولكن يسمى الجزيء ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) مصنوع ويعمل كمخزن طاقة كيميائية ثانوية محتملة.

يمكن لجزيء ATP بعد ذلك تشغيل كل الكيمياء الأساسية على سبيل المثال. تحطيم أو تخليق الجزيئات في كائن حي الأيض (*)، تسهيل النقل النشط ، وظيفة الجهاز بما في ذلك عمل العضلات. (* التمثيل الغذائي هو جميع التفاعلات الكيميائية في الكائن الحي)

الخلوية الشاملة يجب أن يكون التنفس طاردًا للحرارةوإلا فلن يكون هناك إطلاق صافٍ للطاقة! لذلك ، في النهاية ، هناك تحويل صافٍ للطاقة إلى البيئة.

قد يبلغ متوسط ​​خرج الطاقة لدى الشخص العادي أكثر من 50 J / s ، تقريبًا مثل مصباح 50 W!

يتم تحفيز كل كيمياء التنفس من خلال المحدد الانزيمات في الخلايا.

ال معدل التنفس يتأثر بالمحيط درجة الحرارة, الرقم الهيدروجيني من سوائل الخلايا وأنظمة النقل و تركيز على سبيل المثال السكريات والأكسجين.

لاحظ أن هذه هي العوامل الثلاثة التي تؤثر على كفاءة تفاعلات التحكم في الإنزيم بما في ذلك التنفس.

ال جزيئات الركيزة عادة ما تكون السكريات المطلوبة للتنفس هي السكريات مثل الجلوكوز ، لكن منتجات التنفس تعتمد على الظروف مثل بيئة مؤكسجة أو نقص الأكسجين وما إذا كانت الخلايا حيوانية أو نباتية أو فطرية أو بكتيرية.

بصرف النظر عن الجلوكوز ، يمكن استهلاك الكربوهيدرات الأخرى - السكريات والبروتينات والأحماض الدهنية من الدهون في التنفس.

تقارن هذه الصفحة عمليات التنفس الهوائي والتنفس اللاهوائي - في النباتات / الفطريات والحيوانات وتأخذ في الاعتبار الظروف المختلفة والركائز والمنتجات والعوائد النسبية ATP لحالات التنفس المختلفة.

يجب أن تفهم أن التنفس في الخلايا يمكن أن يحدث طوال الوقت بالهوائي أو اللاهوائي.

يجب أن تعرف وتفهم ذلك يتم استخدام الطاقة المنبعثة في التنفس بعدة طرق للحفاظ على حياة أي كائن حي على سبيل المثال

- لبناء جزيئات أكبر من الأصغر على سبيل المثال البروتينات من الأحماض الأمينية (النباتات والحيوانات) ، النشا من الجلوكوز (النباتات) ، السليلوز من الجلوكوز (النباتات) ،

- تستخدم النباتات السكريات والنترات والعناصر المغذية الأخرى صنع الأحماض الأمينية الخاصة بهم ثم يتم بناؤها في البروتينات,

- الحيوانات لا تستطيع القيام بذلك ، على سبيل المثال نحتاج إلى تناول البروتين ، وتقسيمه إلى أحماض أمينية صغيرة وإعادة بناء البروتينات المطلوبة وكل هذه العمليات تحتاج إلى طاقة كيميائية ،

- في الحيوانات يتحلل البروتين الزائد إلى اليوريا ، وهي فضلات تفرز في البول.

- الدهون في النباتات والحيوانات مصنوعة من الجلسرين وثلاثة جزيئات طويلة السلسلة من الأحماض الدهنية - تصبح هذه مخازن للطاقة أو أجزاء هيكلية من أنسجة معينة ،

- تتطلب الكائنات الحية طاقة من التنفس لتقسيم الخلايا

- تحتاج الحيوانات إلى الطاقة للتمكين عضلات للانقباض والاسترخاء ، على سبيل المثال لتحريك الأطراف والتحرك - وهذا هو سبب وجود خلايا العضلات الكثير من الميتوكوندريا,

- في الثدييات والطيور ، أي الطاقة الحرارية الزائدة يستخدم ل الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم في المناطق الأكثر برودة (التنظيم الحراري) ، نتوقف ببطء عن العمل إذا شعرنا بالحرارة الشديدة أو البرودة الشديدة ،

- نقدر أيضًا أن جسم الإنسان يحتاج إلى الاستجابة لأي طلب متزايد على الطاقة على سبيل المثال أثناء التمرينات الشاقة - لذلك يتم تكسير المزيد من الجلوكوز في التنفس ،

- الطاقة من التنفس ضرورية للمساعدة في الحفاظ على بيئة ثابتة في الكائن الحي على سبيل المثال مستويات المياه (التنظيم الأسموزي) ، ومستويات الأكسجين ، وإزالة النفايات وليس درجة الحرارة فقط ،

- الطاقة اللازمة لنقل المواد (المغذيات أو منتجات النفايات) حول نبات متعدد الخلايا أو كائن حيواني - خاصة مع النقل النشط حيث تكون هناك حاجة إلى طاقة إضافية لتحريك الجزيئات ضد تدرج الانتشار الطبيعي ،

- تحتاج النباتات إلى نقل العناصر الغذائية مثل الأيونات المعدنية من السولي إلى الجذور وحتى باقي أجزاء النبات ، كما تحتاج أيضًا إلى الطاقة لوظائف أخرى مثل فتح وإغلاق الثغور في الأوراق.

كل هذه الأمثلة جزء من كيمياء التمثيل الغذائي للكائن الحي.

ارى الإنزيمات - الهيكل والوظائف ملاحظات لأمثلة على الكيمياء الأيضية

مصادر جزيئات الركيزة للتنفس

النباتات منتجة وتصنع الجلوكوز الخاص بها للتنفس من عملية التمثيل الضوئي.

الحيوانات مستهلكة ويجب أن تنتج الجلوكوز عن طريق تحطيم الكتلة الحيوية للكائنات الحية - الغذاء الذي يأكلونه على سبيل المثال تكسير الكربوهيدرات مثل النشا.

هناك نوعان من التنفس - الهوائية (مع الكثير من الأكسجين) و اللاهوائية (مع القليل من الأكسجين ، إن وجد)

التنفس هو عملية مستمرة في جميع الكائنات الحية لإطلاق الطاقة الكيميائية من الغذاء - مخزن الطاقة الكيميائية:

التنفس الهوائي في الحيوانات

التنفس الهوائي الاحتياجات ال السكر من هضم الكربوهيدرات و الأكسجين عن طريق الهواء الذي يستنشقه الكائن الحي / يمتصه ، ومن الرئتين المنقولة حول الجسم بواسطة خلايا الدم الحمراء المتخصصة في حالة العديد من الحيوانات.

يحدث التنفس الهوائي باستخدام الأكسجين في الخلايا الحيوانية والنباتية والعديد من الكائنات الحية الدقيقة أيضًا.

أنت بحاجة إلى الكثير من الأكسجين للتنفس الهوائي - ظروف مؤكسجة من غاز الأكسجين المذاب الحر.

معظم ردود الفعل من التنفس الهوائي في حقيقيات النواة (نبات أو حيوان) يحدث داخل الهياكل الخلوية الفرعية التي تسمى الميتوكوندريا من الخلايا. تحتوي الميتوكوندريا على جميع الإنزيمات اللازمة للتنفس.

في الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا ، خلايا بدائية النواة، تحدث كيمياء التنفس الهوائية في السيتوبلازم.

غالبًا ما يكون جزيء "الوقود" الأساسي للتنفس هو جزيء من نوع السكر يسمى الجلوكوز.

يتكون الجلوكوز عن طريق تكسير الطعام على سبيل المثال. الكربوهيدرات مثل النشا من أو من مخازن جزيئات الجليكوجين في الحيوانات. يمكن للنباتات استخدام الجلوكوز مباشرة من عملية التمثيل الضوئي.

يمكن تلخيص الكيمياء الحيوية المعقدة للغاية للتنفس الهوائي على النحو التالي:

الجلوكوز + الأكسجين === & gt ثاني أكسيد الكربون + الماء + الطاقة

ج6ح12ا6 (عبد القدير) + 6O2 (ز) === & GT 6CO2 (ز) + 6 ح2ا(ل) + الطاقة

يتم إطلاق الطاقة في كل مرحلة من مراحل عملية التنفس.

تحدث الخطوات الأولية للتنفس في سيتوبلازم الخلايا ، لكن معظم عمليات نقل الطاقة الكيميائية تحدث في الميتوكوندريا - عضيات "المصنع" الكيميائية.

(لاحظ أن التنفس الهوائي هو عكس التمثيل الضوئي)

يتأكسد الجلوكوز تمامًا في النهاية إلى النفايات - ثاني أكسيد الكربون والماء - ولكن عبر الكثير من التفاعلات الكيميائية المعقدة وإنتاج 32 جزيءًا من ATP لكل جزيء من الجلوكوز!

في معظم الأوقات ، تستخدم هذا النوع من التنفس الهوائي وتوضح التجربة البسيطة (موضحة على اليمين) طريقة بسيطة اختبار المياه الجيرية لوجود ثاني أكسيد الكربون في الهواء الذي تزفره - يظهر وجود ثاني أكسيد الكربون من خلال ظهور مادة بيضاء مترسبة ("حليبي").

يحدث إطلاق الطاقة الفعلي من خلال دورة كيمياء حيوية معقدة للغاية تتضمن ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين) وتحويله إلى ATP (أدينوزين ثلاثي الفوسفات) وهو الجزيء الذي يمد الطاقة الكيميائية فعليًا لتشغيل معظم كيمياء أي خلية.

كلما زاد إنتاج ATP ، زاد الإمداد بالطاقة المتاحة.

يمكن أن ينتج التنفس الهوائي أكثر من 32 جزيءًا من ATP لكل جزيء من الجلوكوز.

تعرف وفهم التفاعلات الكيميائية داخل الخلايا التي تتحكم فيها الإنزيمات.

سوف يستجيب جسمك ، ومن ثم أنظمة الإنزيم لديك ، لاحتياجاته على سبيل المثال. عند استخدام العضلات في القيام بعمل بدني أو ممارسة الرياضة.

تعرف وفهم أثناء التنفس الهوائي (التنفس الذي يستخدم الأكسجين) تحدث التفاعلات الكيميائية التي:

إنتاج طاقة مفيدة يتم إطلاقها لـ "طاقة" كيمياء الخلية.

اعلم وافهم أن التنفس الهوائي يحدث باستمرار في كل من النباتات والحيوانات.

اعرف وافهم أن الطاقة التي يتم إطلاقها أثناء التنفس يستخدمها الكائن الحي.

اعلم أنه يمكن استخدام الطاقة في الخلايا:

لبناء جزيئات أكبر من الجزيئات الأصغر مثل البروتينات من الأحماض الأمينية ،

في الحيوانات ، لتمكين العضلات من الانقباض والاسترخاء ، على سبيل المثال لتحريك الأطراف والتحرك ،

في الثدييات والطيور ، للحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم في محيط أكثر برودة ، نتوقف ببطء عن العمل إذا وصلنا إلى درجة حرارة عالية أو شديدة البرودة.

في النباتات ، للتراكم من السكريات والنترات والمغذيات الأخرى ، والأحماض الأمينية التي تتراكم بعد ذلك في البروتينات - لا تستطيع الحيوانات فعل ذلك ، نحتاج إلى تناول البروتين وتفكيكه وبناءه حتى يصل إلى البروتينات المطلوبة.

اعلم وافهم أنه أثناء التمرين يحدث عدد من التغييرات في جسمك:

كلما زاد استخدامك لعضلاتك ، زادت الحاجة إلى الأكسجين للتنفس

كلما زاد معدل ضربات القلب ، كلما زادت قوة التمرين ، وهناك حاجة إلى المزيد من الأكسجين والجلوكوز

يزيد معدل وعمق التنفس ، مما يزيد من تناول الأكسجين.

اعلم وافهم أن هذه التغييرات تزيد من تدفق الدم إلى العضلات وبالتالي تزيد من إمداد السكر والأكسجين بالطاقة من التنفس وتزيد أيضًا من معدل إزالة ثاني أكسيد الكربون - منتج النفايات.

اعرف وتفهم أن العضلات تخزن الجلوكوز على هيئة جليكوجين ، والذي يمكن بعد ذلك تحويله مرة أخرى إلى جلوكوز لاستخدامه أثناء التمرين.

يتم إنتاج الجليكوجين وتخزينه ثم إطلاقه لتحويله إلى جلوكوز على أساس العرض والطلب.

إذا كان هناك فائض من الجلوكوز وكان النشاط البدني منخفضًا ، يتم إنتاج المزيد من الجليكوجين.

كلما مارست الرياضة البدنية ، زاد الطلب على الجلوكوز ، وإذا تجاوز هذا ما هو متاح في مجرى الدم ، يتم استدعاء احتياطيات الجليكوجين لملء فجوة الطاقة.

ملخص النقاط المهمة في التنفس الهوائي

كن قادرًا على شرح سبب زيادة معدل ضربات القلب ومعدل التنفس مع التمرين.

يتم التحكم في جميع التفاعلات الكيميائية داخل الخلايا بواسطة الإنزيمات.

سوف يستجيب جسمك ، ومن ثم أنظمة الإنزيم لديك ، لاحتياجاته على سبيل المثال. عند استخدام العضلات في القيام بعمل بدني أو ممارسة الرياضة.

كما ذكرنا ، أثناء التنفس الهوائي (التنفس الذي يستخدم الأكسجين) تحدث تفاعلات كيميائية تستخدم الجلوكوز (السكر) والأكسجين

يأتي السكر من هضم الكربوهيدرات والأكسجين عن طريق الهواء الذي يتم استنشاقه ، ومن الرئتين المنقولة في جميع أنحاء الجسم بواسطة خلايا الدم الحمراء المتخصصة ،

ينتج التنفس طاقة مفيدة يتم إطلاقها لـ "طاقة" كيمياء الخلية.

أثناء التمرين ، يحدث عدد من التغييرات في جسمك.

كلما زاد استخدامك لعضلاتك ، زادت الحاجة إلى الأكسجين للتنفس

يزداد معدل ضربات القلب ، كلما زادت قوة التمرين ، وظهرت الحاجة إلى المزيد من الأكسجين والجلوكوز ، وبالتالي يزداد معدل وعمق التنفس ، لزيادة تناول الأكسجين.

يمكن أن تقلل التمارين الهوائية المنتظمة من خطر الإصابة ببعض الأمراض غير المعدية.

انظر الحفاظ على الصحة - ملاحظات مراجعة علم الأحياء في النظام الغذائي والتمارين الرياضية

التجارب - قياس معدل النبض - مقياس بسيط لمعدل التنفس

يمكنك قياس معدل النبض بسهولة تامة على سبيل المثال ضع إصبعين على الجزء الخلفي من معصمك وحدد عدد النبضات في الدقيقة على سبيل المثال. مع ساعة توقيت رقمية أو تطبيق iPhone الخاص بك وما إلى ذلك.

يمكنك القيام بذلك كملف تمرين منزلي بسيط!

أو كملف تمرين في الفصل في يوم جيد ، أو في أي يوم في صالة الألعاب الرياضية ، ومتوسط ​​نتائج الفصل مما يوفر نطاقًا أوسع من الأشخاص ومجموعة بيانات أكثر دقة.

ارتد أحذية مناسبة وتأكد من قيام جميع الطلاب بنفس التمرين!

سجل معدل النبض بعد القيام بالأنواع التالية من التمارين لمدة 5 دقائق في كل مرة:

1. الجلوس بهدوء 2. المشي بوتيرتك العادية 3. الركض البطيء 4. الجري

للحصول على دقة إحصائية أكبر ("أفضل قيمة") ، يجب تكرار التجربة عدة مرات للحصول على متوسط ​​معدلات النبض الأربعة.

يمكنك أيضًا تحليل متوسط ​​الفصل.

يمكنك عرض النتائج على شكل مخطط شريطي بسيط - متوسط ​​النبض من 1. إلى 4.

بعد السماح بوقت راحة إضافي بين كل نشاط ، يجب أن تجد أن معدل النبض لديك يزداد من 1. إلى 4. لأن معدل تنفسك يزداد وتحتاج إلى زيادة معدل نقل الأكسجين إلى خلاياك وإزالة نفايات ثاني أكسيد الكربون في نفس الوقت جدا.

تزداد قوة التمارين الرياضية من معدل ضربات القلب ، وبالتالي تدفق الدم إلى العضلات وزيادة إمداد السكر والأكسجين بالطاقة من التنفس وأيضًا زيادة معدل إزالة ثاني أكسيد الكربون - منتج النفايات.

يزداد معدل التنفس (التهوية) لتلبية الطلبات المتزايدة لمعدل التنفس الهوائي.

يحدث التنفس الهوائي بشكل مستمر في كل من النباتات والحيوانات ومعظم ردود الفعل في التنفس الهوائي تحدث داخل الميتوكوندريا للخلايا.

في النباتات الخضراء ، في ضوء النهار ، سيتجاوز معدل التمثيل الضوئي معدل التنفس ، ولكن في الليل أو مستويات الإضاءة المنخفضة للغاية ، فإن معدل التنفس سيتجاوز معدل التمثيل الضوئي ، وإلا سيموت النبات!

عند الغسق أو الفجر ، في ظروف الإضاءة السيئة ، تتشابه معدلات التمثيل الضوئي والتنفس.

يمكنك استخدام مثال نباتي لإظهار الطاقة الحرارية التي يتم إطلاقها في التنفس (الهوائية أو اللاهوائية في كائنات حية).

تم توضيح مثل هذه التجربة لإظهار إنبات البازلاء أو الفاصوليا للطاقة باستخدام التنفس الهوائي (الرسم البياني الأيمن).

يتم نقع كمية كبيرة من البازلاء / الفاصوليا لمدة 24 ساعة على الأقل حتى تنبت - ابحث عن براعم / براعم صغيرة. يتم غلي كمية أخرى لقتل الإنزيمات التي تحفز التنفس - تقتل البازلاء / الفاصوليا بشكل فعال. ("التحكم" لاختبار عادل).

يتم وضع كل قطعة في دورق حراري (قارورة مفرغة) فوق بعض الصوف القطني الرطب - إذا تركت مساحة لإمداد الهواء إلى البازلاء / الفاصوليا.

يتم وضع ميزان حرارة في كل دورق ويتم إحكام إغلاق العنق بسدادة من الصوف القطني - يجب الاحتفاظ بالقوارير في نفس الظروف المختبرية لدرجة الحرارة لمدة أسبوع ..

أي حرارة تنطلق ستنتج ارتفاعًا في درجة الحرارة. إذا قمت بتسجيل درجة الحرارة كل يوم ، يجب أن تجد أن دورق البازلاء / الفاصوليا سيظهر زيادة في درجة الحرارة - من إطلاق الطاقة الحرارية عن طريق التنفس.

يجب ألا تظهر قارورة التحكم في البازلاء / الفاصوليا المسلوقة ارتفاعًا في درجة الحرارة.

يمكنك القيام بتجربة مماثلة مع البازلاء أو الفاصوليا المسلوقة (الميتة) وغير المسلوقة (المنبتة بالنقع لمدة 24 ساعة) لإظهار تكوين ثاني أكسيد الكربون (التنفس الهوائي) في تتنفس الكائنات الحية). - التجربة البسيطة موضحة أدناه باستخدام إنبات البازلاء أو الفاصوليا و البازلاء الميتة / الفاصوليا.

ثاني أكسيد الكربون هو غاز حمضي قليلاً. إذا كان ثاني أكسيد الكربون يذوب في أحمر حل مؤشر هيدروجين كربونات ، فإنه يحولها أصفر. يحتوي محلول المؤشر على ملح مذاب وهيدروجين كربونات الصوديوم ومؤشر درجة حموضة ملون تراه في دروس الكيمياء - يخفض ثاني أكسيد الكربون درجة حموضة الماء.

يتم تعليق البازلاء / الفاصوليا على شاش أو طبقة من الصوف القطني فوق بعض محلول مؤشر كربونات الهيدروجين في أنابيب الغليان - يتم غلق أنابيب الغليان بسدادات لمنع دخول ثاني أكسيد الكربون من الهواء

تترك زوج أنابيب الغليان لمدة ساعة.

إلى اليسار: البازلاء / الفاصوليا تتنفس وتطلق ثاني أكسيد الكربون مما يحول محلول المؤشر إلى اللون الأصفر.

يمينًا: في أنبوب التحكم في الغليان ، لا تستطيع البازلاء / الفاصوليا الميتة التنفس (ماتت الإنزيمات) ولا ترى أي تغيير في لون المؤشر لأنه لم يتم تكوين ثاني أكسيد الكربون.

يمكنك إجراء هذه التجربة مع حيوانات مثل قمل الخشب أو اليرقات ، باستخدام خرز زجاجي في أنبوب التحكم - وليس الحيوانات النافقة ويجب عدم الاحتفاظ بالحيوانات الحية لفترة طويلة جدًا حتى ينفد الأكسجين وتموت - نقاط أخلاقية.

يمكنك مقارنة معدلات التنفس للحيوانات المختلفة لكنها تجربة بدائية جدًا - أفترض أنه يمكنك أن تزن كتلاً متساوية من الحيوان في أنابيب الغليان.

التنفس اللاهوائي في الحيوانات وديون الأكسجين

عند القيام بتمارين قوية ، لا يستطيع جسمك إمداد عضلاتك بالأكسجين الكافي للتنفس الهوائي بنسبة 100٪.

إذا كان هناك نقص الأكسجين ("اللاهوائية" تعني "بدون أكسجين") لا يمكنك أكسدة سكر الجلوكوز تمامًا ، كما هو الحال في التنفس الهوائي - المعادلة المبسطة إلى حد كبير للتحلل غير الكامل للجلوكوز هي:

الجلوكوز === & gt lactic acid + الطاقة

ج6ح12ا6 === & GT 2C3ح6ا3 + الطاقة

(هيكل حامض اللبنيك هو CH3CH (OH) COOH، حمض الكربوكسيل مع مجموعة كحول)

رد الفعل اللاهوائي هذا جزئيًا فقط يكسر الجلوكوز إلى حمض اللاكتيك في الحيوانات وبعض البكتيريا.

ملحوظة

(ط) ناتج النفايات حمض اللاكتيكوليس ثاني أكسيد الكربون والماء كما في التنفس الهوائي.

(2) تختلف المنتجات في النباتات وبعض الكائنات الحية الدقيقة (انظر القسم التالي).

هذا ليس بنفس كفاءة التنفس الهوائي و يتم تشكيل أقل بكثير من ATP، مما يقلل من إمدادات الطاقة المحتملة.

أنت تصنع جزيئين فقط من ATP لكل جزيء من الجلوكوز (أقل بكثير من 1/10 من ATP من التنفس الهوائي).

ولكنه يمكّن الخلايا من الاستمرار في العمل إذا كان هناك نقص في الأكسجين و يمكن إطلاق طاقة كافية لإبقاء الخلية حية!

عملية أقل كفاءة لنقل الطاقة من مخزن الطاقة الكيميائية للجلوكوز.

يحدث التنفس اللاهوائي في الخلايا النباتية والحيوانية في السيتوبلازم وبعض الكائنات الحية الدقيقة على سبيل المثال.

(أ) في الخلايا البشرية ، عندما تمارس تمرينًا شاقًا ، لا يستطيع جسمك توفير ما يكفي من الأكسجين ، لذلك تستخدم الخلايا التنفس اللاهوائي أيضًا.

(ب) إذا كانت خلايا جذر النبات تنمو في الأرض المشبعة بالمياه ، فهناك القليل من الأكسجين المتاح ، لذلك يجب أن تتنفس هوائيًا.

(ج) إذا دخلت خلايا البكتيريا تحت الجلد حيث يوجد القليل من الأكسجين ، فلا يزال بإمكانها البقاء على قيد الحياة باستخدام التنفس اللاهوائي.

في الحيوانات ، إذا كان النشاط البدني مكثفًا وطويلًا ، فستحصل على "تشنجاتآلام ناتجة عن تراكم حمض اللاكتيك ، والتي يمكن أن تكون مؤلمة مع بدء التنفس اللاهوائي بسبب نقص الأكسجين.

مع التنفس اللاهوائي تحصل على تراكم حمض اللاكتيك في العضلات لأنه كذلك أكثر صعوبة من الناحية الكيميائية الحيوية للأكسدة وإطلاق الطاقة.

كما ينتج التنفس اللاهوائي أ تراكم حمض اللاكتيك في العضلات ، تحصل أيضًا على الديون الأوكسجين في العضلات التي يمكن أن تكون مؤلمة على سبيل المثال. كنت تعانين من "تقلصات".

ومع ذلك ، فإن التنفس اللاهوائي له ميزة تمكين الجسم من الاستمرار لفترة محدودة ، حتى لو كنت تعاني من نقص قليل من الأكسجين!

يمكن أن يكون هذا مهمًا في حالة الطوارئ عندما تحتاج إلى استخدام عضلاتك أكثر مما كنت تنوي.

معرفة وفهم نتائج التنفس اللاهوائي في الديون الأوكسجين التي يجب سدادها من أجل أكسدة حمض اللاكتيك لثاني أكسيد الكربون والماء.

اعلم وافهم أنه إذا تعرضت العضلات لفترات طويلة من النشاط القوي فإنها تتعب ، أي تتوقف عن الانقباض بكفاءة.

كلما زادت قوة التمرين ، زادت الطاقة التي تحتاجها وتحتاج إلى زيادة معدل التنفس.

تحتاج إلى التنفس بمعدل أسرع واستيعاب كميات أكبر من الهواء للأكسجين اللازم للحفاظ على هذه الزيادة في معدل التنفس.

يزداد معدل ضربات قلبك لتوصيل الدم المؤكسج إلى عضلاتك وفي نفس الوقت يزيل ثاني أكسيد الكربون بكفاءة أيضًا.

عندما يكون لديك التمرين قوي حقًا يوجد لا يوجد ما يكفي من الأكسجين للتنفس الهوائي يستجيب جسمك للتنفس اللاهوائي جدا.

ومع ذلك ، فإن التنفس اللاهوائي ليست موفرة للطاقة في نقل الطاقة مثل التنفس الهوائي وإذا طال التمرين تصبح مرهق.

اعلم أن أحد أسباب إجهاد العضلات هو تراكم حمض اللاكتيك في العضلات من التنفس اللاهوائي على الرغم من أن الدم المتدفق عبر العضلات يزيل حمض اللاكتيك ، يتم استخدام الأكسجين لأكسدة حمض اللاكتيك إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.

يمكن أن تقلل التمارين الهوائية المنتظمة من خطر الإصابة ببعض الأمراض غير المعدية.

انظر الحفاظ على الصحة - ملاحظات مراجعة علم الأحياء في النظام الغذائي والتمارين الرياضية

المزيد عن ديون الأكسجين وتراكم حمض اللاكتيك

أثناء التمرين القوي ، تبدأ عضلات القلب والرئتين والأطراف في النضال من أجل مواكبة ما تريد أن يفعله جسمك (التعب) ، ولكن يمكنك الحفاظ على استمرار عضلاتك لفترة أطول باستخدام التنفس اللاهوائي، على الأقل حتى نقطة من الإرهاق الكلي - مثل مجرد القفز فوق الخط في نهاية سباق الماراثون!

التنفس اللاهوائي: الجلوكوز === & gt lactic acid + الطاقة

لسوء الحظ ، عندما يبدأ جسمك في استخدام التنفس اللاهوائي ، فإنك تكوّن حمض اللاكتيك والديون الأوكسجين'.

دين الأكسجين هو كمية الأكسجين التي يحتاجها جسمك للتفاعل مع تراكم حمض اللاكتيك في الخلايا وإزالته عن طريق الأكسدة لثاني أكسيد الكربون والماء (كما يحدث مع التنفس الهوائي للجلوكوز) وتعويض احتياطي الجسم من الأكسجين في مجرى الدم والخلايا.

يؤدي هذا إلى إجهاد العضلات والتوقف عن الانقباض بكفاءة.

هذا يعني أنه يجب تعويض جسمك بالأكسجين الذي لم تحصل عليه العضلات من أجل التنفس الهوائي الكامل - لا تستطيع رئتيك ومعدل ضربات القلب ومجرى الدم مواكبة متطلبات التنفس الهوائي.

الجسم لديه قدرة تحمل منخفضة لحمض اللاكتيك الذي يجب إزالته.

يؤخذ حمض اللاكتيك إلى الكبد عن طريق الدم ويتأكسد تمامًا إلى ثاني أكسيد الكربون والماء أو يتحول مرة أخرى إلى الجلوكوز ثم الجليكوجين - لكن هذا يستغرق وقتًا يحتاج أكسجين!

هذا يعني ، حتى عندما تتوقف عن القيام بتمرين قوي ، عليك أن تستمر في التنفس بعمق لسداد ديون الأكسجين هذه ، ونقل الأكسجين إلى الخلايا وأكسدة حمض اللاكتيك الموجود فيها إلى نفايات غير ضارة لثاني أكسيد الكربون والماء.

قد يستغرق سداد ديون الأكسجين ساعات حتى تكتمل وحتى أيام بعد الجري في سباق الماراثون!

طالما أن جسمك يكتشف مستويات أعلى من المعتاد من ثاني أكسيد الكربون أو حمض اللاكتيك ، معدل التنفس ومعدل النبض لديك سيبقى أعلى من المعتاد حتى تنخفض مستوياتها إلى المستوى الطبيعي ، أي عندما يتأكسد كل حمض اللاكتيك الزائد إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.

ملحوظة: لدى جسمك طريقة أخرى لتقليل المستويات العالية من حمض اللاكتيك وثاني أكسيد الكربون.

ينقل تدفق الدم عبر عضلاتك حمض اللاكتيك إلى الكبد حيث يتحول مرة أخرى إلى الجلوكوز - كيميائيًا رد الفعل المعاكس للتنفس اللاهوائي.

يمكن أن تقلل التمارين الهوائية المنتظمة من خطر الإصابة ببعض الأمراض غير المعدية.

انظر الحفاظ على الصحة - ملاحظات مراجعة علم الأحياء في النظام الغذائي والتمارين الرياضية

النباتات تتنفس هوائيًا ، ولكن أيضًا لاهوائية أيضا.

مرة أخرى ، كما في حالة الحيوانات ، إذا كان هناك نقص في الأكسجين (`` ظروف لاهوائية '') ، فلا يمكنك أكسدة سكر الجلوكوز تمامًا ، كما في حالة التنفس الهوائي ، ولكن في النباتات وخلايا الخميرة ، المنتج ليس كذلك حمض اللاكتيك ، ولكن الإيثانول ("كحول") وثاني أكسيد الكربون!

الإيثانول ("الكحول") هو منتج ثانوي لعملية التنفس.

هذه هي الطريقة التي تصنع بها المشروبات الكحولية - الخميرة + السوائل السكرية == & gt التنفس اللاهوائي!

يحدث التنفس اللاهوائي في السيتوبلازم من الخلايا.

مرة أخرى ، هذا هو ليس بنفس كفاءة التنفس الهوائي و يتكون أقل من ATP، مما يقلل من إمدادات الطاقة المحتملة.

ملحوظات: التخمر في البكتيريا ينتج حمض اللاكتيك ، مثل التنفس اللاهوائي في الحيوانات.

يستخدم التخمير باستخدام الخميرة على نطاق واسع في صناعة الأغذية والمشروبات.

تُستخدم الخميرة في منتجات الخبز مثل الخبز ، حيث يعطي تطور ثاني أكسيد الكربون تأثيرًا "متزايدًا".

يستخدم تخمير الخميرة في صناعة المشروبات الكحولية مثل البيرة والنبيذ.

تفاعل التخمير يجعل "الكحول" (الإيثانول ، سي2ح5OH) وغاز ثاني أكسيد الكربون المذاب يجعل "الفوران" أو "الرغوة".

يتم تخمير البيرة عن طريق خلط الشعير المملح والقفزات مع الخميرة في أحواض كبيرة.

تنقسم خلايا الخميرة بسرعة وتستهلك أي أكسجين موجود ويلجأون إلى التنفس اللاهوائي.

بمعنى آخر ، يمكن لخلايا الخميرة أن تنتقل من التنفس الهوائي إلى التنفس اللاهوائي حسب الظروف.

يشار إلى التنفس اللاهوائي في خلايا الخميرة والكائنات الحية الدقيقة الأخرى باسم التخمير.

في ظل ظروف معينة ، يتعين على النباتات التحول من التنفس الهوائي إلى التنفس اللاهوائي

لذلك ، يمكن لبعض الخلايا النباتية استخدام التخمر "الكحولي" لإنتاج وإطلاق الطاقة الكيميائية لتشغيل جميع عمليات الخلايا الضرورية.

على سبيل المثال الظروف عندما يكون هناك القليل من الأكسجين في البيئة المباشرة.

تحت الأرض الخلايا الجذرية التنفس اللاهوائي ، إذا كانت النباتات تنمو في ظروف التربة التي تسجلها المياه.

يُزرع الأرز في مناطق غمرتها المياه تسمى حقول الأرز وهناك القليل من الأكسجين حول التربة المشبعة بالمياه.

يمكن لخلايا جذر الأرز أن تتنفس باستخدام التنفس اللاهوائي ، لكن المنتجات هي الإيثانول وثاني أكسيد الكربون.

الجلوكوز === & gt إيثانول ('كحول') + ثاني أكسيد الكربون + طاقة

لكن الإيثانول مادة كيميائية سامة ، لذلك يجب أن تتحمل خلايا جذور الأرز درجة عالية من التحمل لها حتى تنمو وتنضج نباتات الأرز.

النباتات التي تنمو في أراضي المستنقعات حيث تحتوي الأرض المبللة والمياه على القليل من الأكسجين.

يمكن لحبوب اللقاح أيضًا أن تستخدم التنفس اللاهوائي للحفاظ على وظائف خلاياها وتتطور إلى نبات صحي شاب.

مقارنة بين التنفس الهوائي والتنفس اللاهوائي في النباتات والحيوانات

في الكائنات بدائية النواة ، يحدث التنفس الهوائي في السيتوبلازم.

في الكائنات حقيقية النواة ، يحدث التنفس الهوائي في الميتوكوندريا للخلايا.

يحدث التنفس اللاهوائي في خلايا نبات السيتوبلازم والخلايا الحيوانية وبعض الكائنات الحية الدقيقة.

أوجه التشابه والاختلاف الهوائية التنفس اللاهوائية التنفس
شروط ا xygen اللازمة، يمكننا ممارسة الرياضة بشكل طبيعي! القليل من الأكسجين الحاضر بسبب على سبيل المثال تمرين قوي في حيوان أو كائنات حية في التربة المشبعة بالمياه.
المادة المتفاعلة المدخلات الجلوكوز أو أي سكر آخر أو أي جزيء عضوي مثل الأحماض الدهنية أو جزيء البروتين الذي يمكن أن يتأكسد تمامًا. الجلوكوز أو أي سكر آخر أو أي جزيء عضوي مثل الأحماض الدهنية أو جزيء البروتين الذي يمكن أن يتأكسد جزئيًا.
المنتج النواتج ثاني أكسيد الكربون والماء. في الحيوانات وبعض البكتيريا هو كذلك حمض اللاكتيك. في النباتات ، وبعض الكائنات الحية الدقيقة مثل الخميرة ، والمنتجات الإيثانول وثاني أكسيد الكربون.
عائد ATP عالي على سبيل المثال 30 إلى 38 جزيء ATP لكل جزيء من الجلوكوز. قليل على سبيل المثال 2 جزيء ATP لكل جزيء من الجلوكوز (15-19 × أقل من التنفس الهوائي).

تجربة لاستقصاء معدل التنفس اللاهوائي للخميرة

يمكنك التحقق من معدل التنفس اللاهوائي لخلايا الخميرة باستخدام ركيزة السكر.

دراسة كيمياء التنفس اللاهوائي لخلايا الخميرة

إذا بدأت بالسكروز ، فإن إنزيم إنفرتيز يحلل السكروز ويقسمه إلى جلوكوز وفركتوز.

السكروز + الماء == إنزيم إنفرتيز == & GT الجلوكوز + الفركتوز

ج12ح22ا11 + ح2O === & GT C6ح12ا6 + ج6ح12ا6

تفاعل التخمير اللاهوائي الفعلي هو.

الجلوكوز / الفركتوز (السكر) == إنزيم zymase == & gt إيثانول + ثاني أكسيد الكربون

يمكنك متابعة سرعة التفاعل عن طريق قياس حجم ثاني أكسيد الكربون المتكون.

الإجراء التجريبي وتحليل النتائج

باستخدام الحمام الحراري ، يمكنك التحقق من تأثير درجة الحرارة على التخمير.

يجب أن تحافظ على ثبات تركيز خليط السكر بالإضافة إلى الخميرة - أحجام ثابتة من محاليل مخزون السكر أو الخميرة المعدة مسبقًا.

يمكنك البدء عند 20 درجة مئوية وتكرار التجارب عدة مرات لكل درجة حرارة ، ثم رفع درجة الحرارة بمقدار 5 درجات مئوية في المرة الواحدة لمعرفة التأثير.

يمكنك قياس معدل التنفس من حيث معدل تطور الغاز على سبيل المثال سم 3 كو2/ دقيقة.

باستخدام الجهاز أعلاه ، أو الموصوف أدناه (حقنة الغاز) ، يمكنك معدل التنفس مع ركائز مختلفة و ، بالنسبة لركيزة ثابتة ، تأثير تغيير تركيزها عند درجة حرارة ثابتة وتركيز ثابت للإنزيم.

إذا قمت بإخراج الغاز من خليط التفاعل من خلال أ ماء جير تحصل على راسب أبيض ("حليبي") ، وهو اختبار إيجابي لثاني أكسيد الكربون من التنفس اللاهوائي للخميرة ..

تحصل على نفس النتيجة تمامًا إذا نفخت بعضًا من أنفاسك المنبعثة من خلال ماء الجير - وهو نفس ثاني أكسيد الكربون الناتج عن التنفس الهوائي.

يمكنك استخدام نظام الحقن الغازي لإجراء تجارب أكثر دقة.

عند إجراء التجارب في درجة حرارة ثابتة للغرفة ، يمكنك الحفاظ على تركيز الخميرة ثابتًا وتغيير تركيز السكر أو يمكنك تغيير ركيزة السكر (مع الحفاظ على تركيز السكر ثابتًا).

النتائج الرسومية النموذجية التي قد تحصل عليها بناءً على ملف معدل لتطور ثاني أكسيد الكربون على سبيل المثال سم 3 كو2/دقيقة.

تجربة لقياس معدل التنفس الهوائي لقمل الخشب باستخدام مقياس التنفس

يصف هذا كيفية التحقيق في معدل التنفس من الكائنات الحية الصغيرة مثل قمل الخشب عن طريق قياس معدل امتصاص الأكسجين التي يتم استخدامها في استقلاب الكائنات الحية.

أ مقياس التنفس هو جهاز مصمم لقياس معدل استهلاك كائن حي للأكسجين.

ال معدل نضوب الأكسجين في الهواء على سبيل المثال سم 3 / دقيقة بحجم الغاز أو مم / دقيقة على بعض المقاييس تؤخذ على أنها قياس معدل التنفس.

يمكنك أيضًا استخدام البازلاء النابتة أو الفاصوليا المنبتة للتحقق من تأثير درجة الحرارة على معدل التنفس.

تحتاج البذور النابتة إلى التنفس لتوفير الطاقة منها لتنمو وتتطور إلى النبات.

الإعداد التجريبي - جهاز قياس التنفس

يتم وضع أنبوب الغليان في حمام مائي منظم للتحكم في درجة حرارة التجربة - يجب استخدام مقياس حرارة لمراقبة درجة حرارة الماء بدقة. يتم توصيل حقنة تحتوي على الهواء وجهاز قياس الضغط عبر أنبوب زجاجي من خلال سدادة مطاطية إلى أنبوب الغليان. جنبا إلى جنب مع الجير الصودا يسمى هذا الإعداد a مقياس التنفس.

مقياس الضغط هو جهاز لقياس الضغوط. يتكون مقياس الضغط البسيط الشائع من أنبوب زجاجي على شكل حرف U مملوء ببعض السوائل - في هذه الحالة الماء الملون ليس الزئبق السام! يتم وضع مقياس مسطرة بين ذراعي الأنبوب U بحيث يمكن قياس الفرق في ارتفاعات السائل في كلا الذراعين.

تُستخدم الحقنة لضبط مستوى السائل في مقياس الضغط وإنعاش الهواء بين التجارب.

في الجزء السفلي من أنبوب الغليان صودا ليمون توضع حبيبات ل تمتص ثاني أكسيد الكربون أعطت من قبل woodlice يتنفس. يوجد فوق الجير الصودا رزمة من الصوف القطني لمنع ملامسة القمل الخشبي - سوف يتضرر من الجير الصودا القلوي - وهي نقطة أخلاقية عند استخدام الحيوانات الحية في التجارب.

يتم وضع قمل الخشب الحي بعناية على الصوف القطني ويتم تجميع باقي جهاز مقياس التنفس بعناية بحيث يكون أنبوب الغليان عموديًا في الحمام المائي.

ملاحظات تجريبية

ملاحظة 1: يشير الانخفاض في الحجم إلى إزالة غاز من الهواء ، وأن هذا الغاز هو الأكسجين. لن يكون هناك تغيير في الحجم بدون الجير الصودا - حجم كو2 تشكلت حجم ا2 تستخدم. ولكن نظرًا لأن الجير الصودا يزيل ثاني أكسيد الكربون الناتج عن تنفس الكائن الحي ، فلا يوجد أي لبس في أن تقليل حجم الغاز يرجع إلى امتصاص الأكسجين عن طريق التنفس ويتحرك السائل الموجود في مقياس الضغط نحو الكائن الحي في أنبوب الاختبار.

ملاحظة 2: يمكن توصيل الطرف الأيمن لمقياس الضغط بأنبوب اختبار تحكم ثانٍ تم إعداده بنفس طريقة أنبوب اختبار الكائن الحي. يتم توصيل أنبوب الاختبار هذا بجهاز قياس الضغط ويتم تركيب صنبور بدلاً من الحقنة. يساعد أنبوب اختبار التحكم في التحقق من حركة السائل في مقياس الضغط فقط بسبب تنفس الكائن الحي.

ملاحظة 3: بدلاً من حبيبات الجير الصودا ، يمكنك استخدام الصوف القطني المنقوع في محلول مركّز من مادة قلوية ، على سبيل المثال. هيدروكسيد الصوديوم أو هيدروكسيد البوتاسيوم.

إجراءات التحقيق

(أ) يُترك الحمام المائي وأنبوب الغليان بدون خشب في أنبوب الغليان لفترة قصيرة حتى تستقر درجة حرارة الحمام المائي على درجة حرارة البداية المطلوبة ، على سبيل المثال 20 درجة مئوية.

(ب) يتم بعد ذلك وضع القمل الخشبي بسرعة في أنبوب الغليان ، قم بتوصيل كل شيء كما هو موضح في الرسم التخطيطي.

(ج) يتم استخدام المحقنة لموازنة مستويات السائل في مقياس ضغط الدم ، ويفضل أن يكون هناك فرق صفري في الارتفاع (R1 = 0).

لا يجب أن يكون R1 صفرًا طالما أنك تقرأ وتسجيل القراءات بعناية في كلا طرفي مقياس الضغط في بداية تجربة التنفس ونهايتها.

(د) دع القمل الخشبي يتنفس لفترة محددة.

عندما يتنفسون ويستخدمون الأكسجين ، يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون ، والذي يمتصه الجير الصودا ، مما يقلل من حجم الهواء.

(هـ) مع انخفاض حجم الهواء ، فإنه مؤقتًا يقلل الضغط في أنبوب الغليان الذي يحتوي على الكائن الحي ، لذلك ، للحفاظ على ثابت الضغط الخارجي (اختبار عادل) ، يتحرك السائل إلى أعلى الطرف الأيسر لمقياس ضغط أنبوب U.

(و) بعد وقت محدد ، تقرأ المستويين لتحديد R2 (القراءة اليسرى - القراءة الصحيحة في أنبوب U).

المسافة الإجمالية التي يتحركها السائل = الفرق بين القراءتين ، R2 - R1 ، وهذا يمنحك مقياسًا نسبيًا لمعدل التنفس.

(لا يهم من الناحية الفنية إذا لم يكن R1 صفرًا في البداية ، طالما أنك تطرح القراءة التفاضلية الأولية R1 من R2 ، فإنك تحصل على التغيير العددي الفعلي المطلوب.)

(ز) تكرر بعد ذلك (أ) إلى (و) بنفس القشرة الخشبية ، عند درجات حرارة أعلى تصل إلى 5 درجات مئوية في وقت تصل إلى 50 درجة مئوية.

تحتاج إلى تجديد الهواء في أنبوب الاختبار وتحريك سائل مقياس الضغط لأسفل وبعيدًا عن أنبوب الاختبار.

كلما زاد معدل حركة السائل الملون في مقياس الحرارة ، زاد معدل التنفس

ملاحظات تجريبية أخرى:

من الناحية النظرية ، نظرًا لأن المحقنة يتم معايرتها أيضًا ، يمكن ضغط "مكبس" المحقنة بعناية لإعادة مستويات السائل المانومتر إلى قراءاتها الأصلية.

حجم الأكسجين المستخدم = حجم المحقنة النهائي - حجم المحقنة الأولي (على سبيل المثال بالسنتيمتر 3).

هذا يسمح لك بحساب معدل التنفس في الخشب سم 3 / دقيقة.

أو ، يمكنك فقط استخدام قراءات مستوى مقياس ضغط الدم كمقياس نسبي للتنفس ، على سبيل المثال مم / دقيقة.

لا ينبغي استخدام قمل الخشب في درجات حرارة عالية بما يكفي حتى تموت.

لا ينبغي ترك القمل في جهاز التنفس لفترة طويلة حتى ينفد الأكسجين ويموت.

بعد التجربة يجب إعادتهم إلى بيئتهم الطبيعية الخارجية.

يجب السماح لقشرة الخشب بالتلامس مع جير الصودا أو أي مادة كيميائية ضارة أخرى تستخدم لامتصاص ثاني أكسيد الكربون.

النتائج والتحليل والاستنتاجات

كما هو موضح أعلاه ، فإن يتم قياس معدل التنفس النسبي على أنه معدل استهلاك الأكسجين في مم / دقيقة أو سم 3 / دقيقة.

من جدول البيانات الخاص بك للنتائج ، يمكنك رسم رسم بياني لمعدل التنفس مقابل درجة الحرارة.

يجب أن تجد في البداية زيادة الأسعار ، ويمر من خلال المستوى الأمثل

35-40 درجة مئوية ثم تنخفض. بشكل مطرد مع ارتفاع درجة الحرارة.

هذا هو نموذجي لسلوك التفاعلات التي يتحكم فيها الإنزيم - والتي تشمل الكيمياء الأيضية للتنفس.

في البداية ، كما هو الحال مع أي تفاعل كيميائي ، يزداد المعدل مع زيادة درجة الحرارة.

ومع ذلك ، مع ارتفاع درجة الحرارة ، يتم تغيير طبيعة الإنزيمات وسينخفض ​​معدل التنفس وسيتضرر الكائن الحي.

هذا غير مقبول - غير أخلاقي، لذلك يجب ألا ترفع درجة الحرارة بدرجة كبيرة وتحصل فقط على النصف الأول من الرسم البياني أعلاه.

ومع ذلك ، لا يوجد سبب يمنعك من إجراء تجارب درجات حرارة أعلى مع بذور تنفس ومعرفة ما إذا كان يمكنك الحصول على صورة رسومية كاملة لمعدلات التنفس مقابل درجة الحرارة.

قد يتضمن عملك العملي لتطوير مهاراتك وفهمك ما يلي:

فحص معدل التنفس في الخميرة باستخدام مستشعرات ثاني أكسيد الكربون وأجهزة تسجيل البيانات (انظر أعلاه).

التحقيق في تأثير التمرين على معدل النبض ، سواء جسديًا أو باستخدام مستشعرات النبض وأجهزة تسجيل البيانات ،

يمكن قياس معدل التنفس عن طريق عد أنفاسك في الدقيقة.

يمكن قياس معدل ضربات القلب عن طريق قياس معدل النبض (معدل ضربات القلب بالنبضات / الدقيقة)

يمكنك قياس معدل التنفس الطبيعي الثابت ومعدل النبض.

ثم قم ببعض التمارين القوية على سبيل المثال. 5 دقائق.

ثم استرح وأعد قياس معدل التنفس ومعدل النبض على فترات زمنية منتظمة لمدة 10 أو 15 دقيقة.

هذا يسمح لك برؤية جسدك يتعافى ببطء مرة أخرى إلى الوضع "الطبيعي".

يجب أن تلاحظ زيادات كبيرة في معدل التنفس ومعدل النبض بعد القيام ببعض التمارين الشاقة.

يمكنك مقارنة الجلوس والمشي الخفيف والركض والجري ، يجب أن يكون الاتجاه العددي الناتج في معدلات التنفس / النبض جيدًا كما هو متوقع ، ولكن لاحظ أنه بعد الجري القوي جدًا ، قد يبدأ دين الأكسجين وقد يستغرق بعض الوقت لتنفسك / تعود معدلات النبض إلى وضعها الطبيعي.

التحقق من الصلة بين التمرين ومعدل التنفس بجهاز استشعار التنفس.

فحص الكتل القابضة بطول الذراع وتوقيت المدة التي تستغرقها العضلات في التعب ،

تصميم استقصاء باستخدام مقاييس القوة وأجهزة تسجيل البيانات لإيجاد العلاقة بين مقدار القوة التي تمارسها العضلة وإرهاق العضلات.

تجربة بسيطة لقياس إطلاق الطاقة من حرق الأطعمة مثل الدهون

الأطعمة مثل الدهون الحيوانية والزيوت النباتية والكربوهيدرات مثل الجلوكوز والنشا هي مخازن طاقة كيميائية مركزة.

يتم استقلابها في الجسم لتشغيل كل كيمياء الخلية وتوفير الطاقة الحرارية لتدفئة الكائنات ذوات الدم مثلنا!

انظر أيضًا ملاحظات بيولوجيا GCSE حول اختبارات الطعام.

تقوم بحرق كتلة من الطعام متحكم فيه للحصول على فكرة عن مقدار الطاقة الكيميائية التي تحتوي عليها عن طريق التحويل.

القليل من حرق السعرات الحرارية للطعام (الإعداد التجريبي موضح على اليمين).

قم بارتداء واقي للعين وتوخي الحذر بالقرب من اللهب.

أضف بالضبط 20 سم 3 من الماء إلى أنبوب غليان بيركس (أفضل من أنبوب الاختبار الضيق).

يتم تثبيت أنبوب الغليان فوق طاولة المختبر في وضع مائل.

يتم وضع مقياس حرارة 0-100 درجة مئوية بعناية في الماء.

يمكنك استخدام أي طعام مجفف على سبيل المثال الفول والخبز والمكسرات أو المعكرونة وأ وزنها مقطوع منه في أسياخ على طرف إبرة مثبتة.

يتم تقليب الماء بلطف باستخدام مقياس الحرارة و درجة الحرارة الأولية مسجل.

يتم إشعال كتلة الطعام بشعلة موقد بنسن ثم يتم تثبيتها بثبات أسفل قاع أنبوب الغليان.

إذا انطفأ اللهب ، أعد إشعال الطعام ، وكرر ذلك حتى يحترق بالكامل (أو لم تعد البقايا تحترق).

عندما يحترق كل الطعام بعيدًا ، أعد تحريك الماء برفق باستخدام مقياس الحرارة ولاحظ درجة الحرارة الأعلى النهائية.

حساب محتوى الطاقة

الحرارة المنبعثة = كتلة الماء (ز) × تغير درجة الحرارة (س س) × السعة الحرارية النوعية للماء.

على سبيل المثال تم حرق 0.75 جم من الجوز قدر الإمكان.

كانت درجات الحرارة الأولية والنهائية 21 درجة مئوية و 43 درجة مئوية.ارتفاع درجة الحرارة = 43-21 = 22 درجة مئوية.

20 سم 3 من الماء هو 20 جرام (الكثافة = 1.0 جم / سم 3).

السعة الحرارية النوعية للماء هي 4.18 جول / كغ س. (انظر ملاحظات فيزياء GCSE لمزيد من المعلومات حول السعة الحرارية المحددة)

لذلك الحرارة المنبعثة = 20 × 22 × 4.18 = 1839 ج

يمكن بعد ذلك التعبير عن النتيجة من حيث محتوى الطاقة لكل وحدة كتلة من الطعام على سبيل المثال J / ز.

2500 جول / جرام (2 سادس) أو 2.5 كج / غ أو 2500 كج / كغ

يمكنك التفكير في هذا القيمة الحرارية كمقياس ل كثافة الطاقة .

هذه التجربة ليست دقيقة للغاية على الإطلاق ، ولكنها تعطي تقديرًا تقريبيًا لمحتوى الطاقة في الطعام.

(ط) يتم فقدان الحرارة باستمرار من أنبوب الغليان الذي غير معزول.

(2) يفقد الدفء المزيد من الحرارة حمل غازات اللهب تتخطى أنبوب الغليان ، لأنك أنت لا يمكن جمع كل الطاقة الحرارية من غازات اللهب الساخن.

(3) لا يمكنك حرق كل جزء من الطعام ، فهناك دائمًا بقايا متفحمة محترقة.

(4) يميل اللهب المصفر إلى أن يكون سخام، لذلك لا يتأكسد كل الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون.

بالنسبة للقيم الحرارية التجارية ، يستخدم العلماء مقياسًا مسعرًا مغلقًا ومعزولًا جيدًا ، مع عدم فقدان الحرارة ، تحصل على قيم دقيقة للغاية لمحتوى الطاقة. تسمى الأداة بمسعر القنبلة ويستخدم الأكسجين النقي - kapow !.

كرر ذلك مع أطعمة مختلفة ، لكن حافظ على حجم ماء البداية البارد كما هو.

كرر الحساب وقارن بين القيم الحرارية وكثافة الطاقة للأطعمة المختلفة.

يمكنك أيضًا البحث عن التركيب الجزيئي لبعض الجزيئات في الطعام ، على سبيل المثال.

يوضح الرسم البياني أعلاه قسمًا من جزيء الزيت النباتي (حمض دهني طويل السلسلة) ، وكما ترى ، هناك الكثير من ذرات الكربون والهيدروجين التي يمكن أكسدة إلى ثاني أكسيد الكربون والماء على التوالي.

تتمتع جزيئات الدهون بكثافة طاقة أعلى من الكربوهيدرات لأن الأخيرة تحتوي على نسبة أكبر من ذرات الأكسجين - لذلك تتأكسد نسبة أكبر من ذرات الكربون جزئيًا ، وبالتالي يمكن إطلاق طاقة أقل عند الاحتراق أو عن طريق كيمياء التمثيل الغذائي في الجسم.

أهداف التعلم النموذجية للتنفس

اعلم أن التنفس عملية تستخدمها جميع الكائنات الحية وتطلق الطاقة في الجزيئات العضوية.

عادة ما تكون الجزيئات العضوية المستخدمة في التنفس عبارة عن سكريات.

يستمر التنفس في جميع الخلايا الحية

يمكن استخدام الطاقة في الخلايا:

لبناء جزيئات أكبر من الجزيئات الأصغر مثل البروتينات من الأحماض الأمينية ،

في الحيوانات ، لتمكين العضلات من الانقباض والاسترخاء ، على سبيل المثال لتحريك الأطراف والتحرك ،

في الثدييات والطيور ، للحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم في محيط أكثر برودة ، نتوقف ببطء عن العمل إذا وصلنا إلى درجة حرارة عالية أو شديدة البرودة.

في النباتات ، للتراكم من السكريات والنترات والمغذيات الأخرى ، والأحماض الأمينية التي تتجمع فيما بعد في البروتينات - لا تستطيع الحيوانات القيام بذلك ، فنحن بحاجة إلى تناول البروتين وتفكيكه وبناءه حتى يصل إلى البروتينات المطلوبة ، كل هذا يحتاج إلى طاقة.

كن قادرًا على شرح كيف يسهل الجهاز الدوري للإنسان التنفس ، بما في ذلك:

(أ) ينتشر الجلوكوز والأكسجين من الشعيرات الدموية إلى خلايا التنفس

(ب) ينتشر ثاني أكسيد الكربون من الخلايا التي تتنفس إلى الشعيرات الدموية.

يحمل الجهاز الدوري كل الجلوكوز والأكسجين وثاني أكسيد الكربون (وكل شيء آخر) في جميع أنحاء الجسم عبر مجرى الدم.

يأتي الجلوكوز من الانهيار الهضمي للأطعمة مثل الكربوهيدرات.

عن طريق التنفس ، نحصل على الأكسجين من الهواء ، ويتم طرد نفايات ثاني أكسيد الكربون عندما نتنفس.

جميع الخلايا قريبة من الشعيرات الدموية الرقيقة التي تجلب الجلوكوز (من الأمعاء) والأكسجين (من الرئتين) ، والتي تنتشر في الخلايا ، وينتشر ثاني أكسيد الكربون الضائع ليتم نقله إلى الرئتين.

اعلم أن التنفس عملية تستخدمها جميع الكائنات الحية وتطلق الطاقة في الجزيئات العضوية.

عادة ما تكون الجزيئات العضوية المستخدمة في التنفس عبارة عن سكريات.

يستمر التنفس في جميع الخلايا الحية

يمكن استخدام الطاقة في الخلايا:

لبناء جزيئات أكبر من الجزيئات الأصغر مثل البروتينات من الأحماض الأمينية ،

في الحيوانات ، لتمكين العضلات من الانقباض والاسترخاء ، على سبيل المثال لتحريك الأطراف والتحرك ،

في الثدييات والطيور ، للحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم في محيط أكثر برودة ، نتوقف ببطء عن العمل إذا وصلنا إلى درجة حرارة عالية أو شديدة البرودة.

في النباتات ، للتراكم من السكريات والنترات والمغذيات الأخرى ، والأحماض الأمينية التي تتجمع فيما بعد في البروتينات - لا تستطيع الحيوانات القيام بذلك ، فنحن بحاجة إلى تناول البروتين وتفكيكه وبناءه حتى يصل إلى البروتينات المطلوبة ، كل هذا يحتاج إلى طاقة.

أن تكون قادرًا على شرح كيف يسهل الجهاز الدوري للإنسان التنفس ، بما في ذلك

(أ) ينتشر الجلوكوز والأكسجين من الشعيرات الدموية إلى خلايا التنفس

(ب) ينتشر ثاني أكسيد الكربون من الخلايا التي تتنفس إلى الشعيرات الدموية.

يحمل الجهاز الدوري كل الجلوكوز والأكسجين وثاني أكسيد الكربون (وكل شيء آخر) في جميع أنحاء الجسم عبر مجرى الدم.

يأتي الجلوكوز من الانهيار الهضمي لأطعمة مثل الكربوهيدرات.

عن طريق التنفس ، نحصل على الأكسجين من الهواء ، ويتم طرد نفايات ثاني أكسيد الكربون عندما نتنفس.

جميع الخلايا قريبة من الشعيرات الدموية الرقيقة التي تجلب الجلوكوز (من الأمعاء) والأكسجين (من الرئتين) ، والتي تنتشر في الخلايا ، وينتشر ثاني أكسيد الكربون الضائع ليتم نقله إلى الرئتين.

كن قادرًا على تعريف الانتشار بأنه حركة الجسيمات من منطقة عالية التركيز إلى منطقة تركيز أقل.

تعرف على كيفية تطبيق هذه الفكرة على عملية التنفس.

تسمح أغشية الخلايا الرقيقة بانتشار الجزيئات الصغيرة داخل وخارج الخلايا.

نظرًا لأن الشعيرات الدموية رفيعة ومتعددة ، فإن مسافة الانتشار من الخلايا تكون قصيرة ، لذا فإن نقل العناصر الغذائية إلى الداخل وفضلات المنتجات يكون فعالًا قدر الإمكان.

عندما تتنفس الخلايا ، فإنها تستهلك الأكسجين / الجلوكوز ، وبالتالي ينخفض ​​تركيزها في الخلية. لذلك فإن التركيزات الخارجية (على سبيل المثال في الشعيرات الدموية) أعلى ، لذلك سينتشر المزيد من الأكسجين / الجلوكوز في الخلية.

في الوقت نفسه ، يتراكم تركيز ثاني أكسيد الكربون الناتج من النفايات في الخلية ، وبالتالي ينتشر ثاني أكسيد الكربون بشكل طبيعي خارج الخلية إلى منطقة التركيز المنخفض في الشعيرات الدموية.

فهرس ملاحظات بيولوجيا الخلية (لجميع صفحات البيولوجيا GCSE ذات الصلة)

و الحفاظ على الصحة - ملاحظات مراجعة علم الأحياء في النظام الغذائي والتمارين الرياضية


التنفس الهوائي

تسلسل الجهاز التنفسي. يبدأ تسلسل عملية التنفس بدخول الهواء إلى ممرات الأنف أو الفم ، حيث يتم تدفئته وترطيبه. ثم يمر الهواء عبر البلعوم والحنجرة والقصبة الهوائية ثم إلى الشعب الهوائية.

تتفرع القصبات الهوائية في الرئتين إلى شعيبات أصغر وأصغر ، وتنتهي في مجموعات من الأكياس الهوائية الدقيقة تسمى الحويصلات الهوائية ، ويوجد 750 مليون حويصلات في الرئتين. يتدفق الدم عبر الرئتين في الدورة الدموية الرئوية. من خلال الغشاء الرقيق لشبكة الشعيرات الدموية حول الحويصلات الهوائية ، يتبادل الهواء والدم الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. تهاجر جزيئات ثاني أكسيد الكربون من كريات الدم الحمراء في الشعيرات الدموية عبر الغشاء المسامي إلى الهواء في الحويصلات الهوائية ، بينما تعبر جزيئات الأكسجين من الهواء إلى خلايا الدم الحمراء.

تنتقل كريات الدم الحمراء عبر الدورة الدموية ، وتحمل الأكسجين في تركيبة سائبة مع الهيموجلوبين وتتركه لخلايا الجسم التي تحتاجه. في التنفس الخلوي ، تطلق خلايا الدم الأكسجين وتلتقط ثاني أكسيد الكربون. تتخلص الرئتان من ثاني أكسيد الكربون ، الذي تتركه خلايا الدم الحمراء ، في عملية التنفس. مع كل نفس ، يتم استبدال حوالي سدس الهواء في الرئتين بهواء جديد.

ضوابط التنفس التلقائية. ينبع التحكم الآلي في التنفس من مناطق سيئة التحديد تُعرف باسم مراكز الجهاز التنفسي ، وتقع في النخاع المستطيل والجسور. من هناك ، يتم إرسال نبضات من الحبل الشوكي إلى الأعصاب التي تتحكم في الحجاب الحاجز والعضلات الوربية. تتحكم الإشارات الكيميائية والانعكاسية في هذه المراكز العصبية. (انظر ردود فعل هيرنج بروير.)

تعتمد الضوابط الكيميائية للتنفس بشكل أساسي على مستوى ثاني أكسيد الكربون في الدم. الاستجابة حساسة للغاية لدرجة أنه إذا زاد مستوى ثاني أكسيد الكربون بمقدار عُشرَين بنسبة 1 في المائة ، فإن معدل التنفس يزداد تلقائيًا لمضاعفة كمية الهواء التي يتم امتصاصها ، حتى يتم التخلص من فائض ثاني أكسيد الكربون. ليس نقص الأكسجين بل زيادة ثاني أكسيد الكربون هو الذي يسبب هذا التفاعل الفوري والقوي.

توتر ثاني أكسيد الكربون (P co 2) ، من الدم الشرياني عادة 35 إلى 45 ملم زئبق. عندما شارك P 2 يزداد ، يتم تحفيز مراكز الجهاز التنفسي ويصبح التنفس أسرع بالعكس ، وينخفض ​​P co 2 يبطئ معدل التنفس. شارك P 2 يعمل مباشرة على مراكز الجهاز التنفسي وعلى الشريان السباتي و أجسام الأبهر ، المستقبلات الكيميائية التي تستجيب للتغيرات في الدم P co 2، ص 2، ودرجة الحموضة (انظر أيضًا تحليل غازات الدم).

آليات حماية الجهاز التنفسي. تتعرض الرئتان باستمرار للجو المحيط. عشرين مرة في الدقيقة ، أكثر أو أقل ، يأخذون خليطًا غازيًا ، جنبًا إلى جنب مع أي جزيئات غريبة يتم تعليقها فيه وفي أي درجة حرارة قد تكون. للتعويض عن ذلك ، تمتلك الرئتان بعض الأجهزة الوقائية الرائعة.

في طريقه عبر الممر الأنفي ، يتم تسخين الهواء البارد من الخارج بواسطة كمية كبيرة من الدم ، مما يعطي الدفء من خلال الغشاء المخاطي الرقيق الذي يبطن الجهاز التنفسي. هذه البطانة المخاطية نفسها دائمًا ما تكون رطبة ، والهواء الجاف يلتقط الرطوبة أثناء مروره.

يتم تصفية الغبار والسخام والبكتيريا بواسطة حاجز من الأهداب ، وهي عمليات صغيرة تشبه الشعر والتي تبطن ممرات الجهاز التنفسي. لا تحبس الأهداب الجزيئات الغريبة فحسب ، بل تحبس أيضًا المخاط الذي تنتجه الممرات التنفسية نفسها. نظرًا لأن حركة الأهداب دائمًا نحو الخارج ، فإنها تحرك المادة المتداخلة لأعلى ، بعيدًا عن أنسجة الرئة الرقيقة ، بحيث يمكن إخراجها من البلغم أو ابتلاعها. عادة ما تحفز الجسيمات التي تكون كبيرة جدًا بحيث لا يمكن للأهداب التخلص منها العطس أو السعال ، مما يؤدي إلى طردهم بالقوة. العطس والسعال من الأعمال المنعكسة استجابة لتحفيز النهايات العصبية في الممرات التنفسية. محفز السعال يأتي من ممرات الهواء في الحلق للعطس ، من تلك الموجودة في الأنف.


التنفس الهوائي

هل تود الكتابة لنا؟ حسنًا ، نحن نبحث عن كتاب جيدين يريدون نشر الكلمة. تواصل معنا وسنتحدث.

التحلل السكري ودورة كريبس وسلسلة نقل الإلكترون هي الخطوات الثلاث للتنفس الهوائي. وهي تتكون من مجموعة من التفاعلات الأيضية التي تحدث في السيتوبلازم (الجزء الخارجي) والميتوكوندريا (الجزء الداخلي) من خلايا الكائنات الحية. يتم تحويل الطاقة الكيميائية الحيوية المكتسبة من العناصر الغذائية إلى ATP (Adenosine tri-phosphate) وثاني أكسيد الكربون والماء أثناء التنفس الهوائي.

أثناء خطوات التنفس الهوائي ، يتأكسد الجلوكوز ويتم إطلاق الطاقة. عندما تنقسم الروابط الكيميائية للجلوكوز إلى طاقة ، يتولد ثاني أكسيد الكربون والماء كمنتجات ثانوية. يمكن ببساطة وصف الطاقة في شكل ATP المنبعثة من خلال التنفس الهوائي بمساعدة المعادلات التالية:
الجلوكوز + الأكسجين = الطاقة + ثاني أكسيد الكربون + الماء
أو
ج 6 ح 12 ا 6 + 6O 2 = 6CO 2 + 6 ح 2 O + الطاقة (ATP)

ATP هو نيوكليوتيد متعدد الوظائف يعمل كمصدر للطاقة للخلايا. ATP هو مخزن الطاقة ، وهو يوفر الطاقة للخلايا. يساعد التنفس الخلوي على جمع الطاقة الكيميائية من الطعام وتخزينها في جزيئات ATP.


عائد ATP

يختلف عدد جزيئات ATP الناتجة عن تقويض الجلوكوز. على سبيل المثال ، يختلف عدد أيونات الهيدروجين التي يمكن أن تضخها معقدات سلسلة نقل الإلكترون عبر الغشاء بين الأنواع. مصدر آخر للتباين ينبع من مكوك الإلكترونات عبر أغشية الميتوكوندريا لأن NADH الناتج عن تحلل السكر لا يمكن أن يدخل الميتوكوندريا بسهولة. وهكذا ، يتم التقاط الإلكترونات من داخل الميتوكوندريا إما عن طريق NAD + أو FAD +. كما تعلمت سابقًا ، يمكن لجزيئات FAD + نقل عدد أقل من الأيونات ، وبالتالي يتم إنشاء عدد أقل من جزيئات ATP عندما يعمل FAD + كناقل. يستخدم NAD + كناقل للإلكترون في الكبد ويعمل FAD + في الدماغ.

هناك عامل آخر يؤثر على إنتاج جزيئات ATP المتولدة من الجلوكوز وهو حقيقة أن المركبات الوسيطة في هذه المسارات تستخدم لأغراض أخرى. يرتبط تقويض الجلوكوز بالمسارات التي تبني أو تفكك جميع المركبات الكيميائية الحيوية الأخرى في الخلايا ، وتكون النتيجة أكثر فوضوية إلى حد ما من المواقف المثالية الموصوفة حتى الآن. على سبيل المثال ، يتم تغذية السكريات بخلاف الجلوكوز في مسار التحلل السكري لاستخراج الطاقة. علاوة على ذلك ، فإن السكريات المكونة من خمسة كربون والتي تشكل الأحماض النووية مصنوعة من مواد وسيطة في تحلل السكر. يمكن تصنيع بعض الأحماض الأمينية غير الأساسية من مواد وسيطة لكل من تحلل السكر ودورة حمض الستريك. تصنع الدهون ، مثل الكوليسترول والدهون الثلاثية ، أيضًا من المواد الوسيطة في هذه المسارات ، ويتم تكسير الأحماض الأمينية والدهون الثلاثية للحصول على الطاقة من خلال هذه المسارات. بشكل عام ، في الأنظمة الحية ، تستخلص مسارات هدم الجلوكوز حوالي 34 بالمائة من الطاقة الموجودة في الجلوكوز.


أفضل 10 تجارب على التنفس | النباتات

دورق مخروطي ، أنبوب مثني ، بذور إنبات ، بوتاس كاوي في وعاء صغير ، طبق من الزئبق.

تؤخذ بذور الإنبات في دورق مخروطي حيث يتم وضع وعاء من البوتاس الكاوي. يتم إغلاق فم هذه القارورة المخروطية بواسطة فلين ذو ثقب واحد يتم من خلاله ثني أنبوب زجاجي مرتين بزاوية قائمة في إدخاله. يتم وضع الطرف البعيد من هذا الأنبوب في طبق الزئبق. الآن يتم ترك هذا الجهاز دون عائق لبعض الوقت.

يرتفع الزئبق في الطرف البعيد من الأنبوب الزجاجي المثني إلى ارتفاع 15 سم.

تخضع البذور النابتة للتنفس الهوائي لأنها تستخدم الأكسجين المتاح داخل القارورة المخروطية. نظرًا لاستهلاك البذور النابتة للأكسجين بالكامل ، ينخفض ​​الضغط داخل القارورة. وبالتالي ، يرتفع مستوى الزئبق في الطرف البعيد من الأنبوب الزجاجي المثني.

يصل هذا المستوى إلى ارتفاع 15 سم فقط في الأنبوب الزجاجي. حيث أن هذا المستوى هو حوالي خمس الهواء. نظرًا لأن الأكسجين يشكل خُمس التكوين الكلي ، فمن المعقول أن نستنتج أن البذور قد استخدمت غاز الهواء هذا في التنفس.

2. تجربة لإثبات أن الطاقة هي إنتاج في شكل حرارة أثناء التنفس:

زجاجة حرارية (2) ، فلين ، ميزان حرارة (2) ، 50 بذرة نامية ، 50 بذرة جافة.

1. خذ زجاجتين من الترمس مزودة بفلين أحادي الثقوب.

2. في ترمس واحد يملأ حوالي 50 بذرة نامية وفي الآخر يملأ حوالي 50 بذرة جافة.

3. من خلال فتحة الفلين ، أدخل مقياس حرارة في كل ترمس بحيث يتم دفن المصباح في البذور (الشكل 47).

4. لاحظ درجة الحرارة الأولية في مقياس الحرارة واحتفظ بها على هذا النحو لبضع ساعات. لاحظ درجة الحرارة النهائية.

لا يوجد تغيير في درجة الحرارة في الترمومتر الموضوع في البذور الجافة بينما ترتفع درجة الحرارة في الترمومتر الآخر الذي يتم تركيبه في الترمس الذي يحتوي على البذور النابتة.

في حالة البذور الجافة ، لا يوجد تغيير في قراءة مقياس الحرارة لأنها لا تمر بعملية التنفس. لكن من الواضح أن الارتفاع الواضح في درجة الحرارة في حالة إنبات البذور يرجع إلى تحرير الطاقة الحرارية بواسطة الركيزة التنفسية ، أي البذور النابتة.

3. تجربة لإثبات التنفس الهوائي:

يتم وضع عدد قليل من البذور النابتة أو براعم الزهور في دورق مع وجود سدادة في الفم. يجب توخي الحذر لإزالة جميع الأجزاء الخضراء من براعم الزهور ، وغيرها من ثاني أكسيد الكربون2، سيتم تحريرها مرة واحدة في عملية التمثيل الضوئي.

يتم تركيب أنبوب زجاجي من خلال الفلين. الآن يتم إدخال عصا أو اثنين من البوتاس الكاوية في القارورة. يتم وضع سدادين قطنيين للحفاظ على براعم الزهور وعصي البوتاس الكاوية في مكانها. يتم قلب القارورة مع الأنبوب فوق حوض من الزئبق ، مما يؤدي إلى قطع الاتصال والتلف مع الهواء الخارجي. يتم تثبيته في موضعه مع مشبك وحامل.

بعد بضع ساعات ، لوحظ أن الزئبق قد ارتفع في الأنبوب ليغطي ما يقرب من خمس الحجم الكلي. يمكن أن يكون حجم الزئبق المرتفع عند الحد الأقصى خمس الحجم الكلي للقارورة ، بالنسبة لـ O2 في الغلاف الجوي حوالي 20٪ فقط.

يرجع ذلك إلى حقيقة أن ثاني أكسيد الكربون الذي يتم إعطاؤه أثناء التنفس قد تم امتصاصه بواسطة مادة البوتاس الكاوية المؤيدة للفراغ الجزئي. تم استخدام الأكسجين الموجود في القارورة للتنفس. الغاز المتبقي في القارورة هو النيتروجين.

نحن نعلم أن ما يقرب من خمس حجم الهواء هو الأكسجين. إذن هذه التجربة ، إلى جانب إظهار كمية الأكسجين وإخراج ثاني أكسيد الكربون ، أثبتت أيضًا أن حجم الأكسجين المأخوذ يساوي تقريبًا حجم ثاني أكسيد الكربون المعطى.

4. تجربة لإثبات التنفس اللاهوائي:

إنبات البذور ، أنبوب الاختبار ، الزئبق ، بلورات KOH ، طبق بتري ، إلخ.

يُملأ الزئبق في أنبوب الاختبار حتى الحافة. خذ طبق بتري مليء بالزئبق وضع أنبوب الاختبار المملوء بالزئبق في الحالة المقلوبة بمساعدة الإبهام. يتم إزالة الإبهام داخل طبق بتري. أدخل الآن بعض البذور (النابتة أو المنقوعة) في أنبوب الاختبار بمساعدة ملقط. دع هذا الجهاز يوضع على هذا النحو لبعض الوقت.

بعد مرور بعض الوقت ينخفض ​​مستوى الزئبق في أنبوب الاختبار. أدخل الآن بعض بلورات KOH في أنبوب الاختبار أعلاه. بعد فترة قصيرة سيرتفع مستوى الزئبق إلى الوضع السابق.

يشير انخفاض مستوى الزئبق في أنبوب الاختبار إلى إطلاق بعض الغازات عن طريق إنبات البذور. فقط CO2 قد تمتص بلورات KOH الغاز. نرى أنه مع إدخال بلورات KOH يرتفع مستوى الزئبق ، وبالتالي تطلق البذور ثاني أكسيد الكربون2 تحت الظروف اللاهوائية.

5. تجربة لإثبات إنتاج ثاني أكسيد الكربون في التنفس الهوائي:

زجاجة ، بذور الإنبات ، الفلين ، سدادة ، أنبوب زجاجي ، ماء ، أنبوب واسع الفم مع محبس ، ماء الليمون.

1. خذ زجاجة ذات فوهة واسعة وضع فيها بعض البذور النابتة.

2. أغلق فم الزجاجة بفلين ذي فتحتين.

3. أدخل أنبوبًا زجاجيًا ، مثنيًا مرتين بزاوية قائمة ، من خلال إحدى فتحات الفلين ومن خلال الفتحة الأخرى أدخل أنبوبًا واسع الفم يعمل كخزان للمياه ومجهز بصنبور محبس.

4. اغمس الطرف الآخر من الأنبوب الزجاجي المثني في الماء في دورق (الشكل 43).

5. حافظ على التجربة على هذا النحو لبضع ساعات للسماح للبذور بالتنفس.

6. الآن استبدل الدورق المملوء بالماء بكأس مملوء بالجير وافتح محبس خزان الماء للسماح للماء بالمرور في الزجاجة التي تحتوي على البذور.

بعد مرور بعض الوقت تخرج فقاعات الهواء ويصبح ماء الليمون حليبيًا.

يتحول ماء الجير إلى حليبي بسبب ثاني أكسيد الكربون الذي يتطور أثناء عملية إنبات البذور. عندما يتم سكب الماء عن طريق فتح محبس خزان الماء ، فإنه يخرج الهواء من خلال الأنبوب المثني ، وعندما يمر الهواء عبر ماء الجير ، يتحول الأخير إلى حليبي نظرًا لاحتواء الهواء على ثاني أكسيد الكربون.

6. تجربة رo توضيح ما يلي في عملية تنفس النبات باستخدام طريقة المعوجة:

أنا. أن تجف البذور حتى لا تتنفس

ثانيا. هذا في التنفس يا2 يمتص يساوي CO2 صدر و

ثالثا. أن CO2 يتم إنتاجه أثناء التنفس.

ريتورتس (3) ، أكواب (3) ، ستاند (3) ، بذور منقوعة ، بذور جافة ، محلول ملح ، محلول بوتاس كاوي.

1. خذ ثلاثة معالجات وقم بتوصيلها بشكل منفصل بثلاثة حوامل منفصلة.

2. في بصلة معوجة واحدة ، أدخل البذور الجافة ، واغمس الأنبوب في دورق مملوء بمحلول البوتاس الكاوي (الشكل 45).

3. في بصلة المعوجة الثانية ، أدخل البذور المنقوعة ، واغمس الأنبوب في دورق يحتوي على محلول ملحي.

4.في لمبة المعوجة الثالثة أيضًا أدخل البذور المنقوعة واغمس أنبوبها في دورق يحتوي على محلول البوتاس الكاوي.

5. احتفظ بالجهاز على هذا النحو لبضع ساعات وراقب.

في المعجمين الأول والثاني ، لا يوجد تغيير ، ولكن في الجهاز الثالث يرتفع محلول البوتاس الكاوي في أنبوب المعوجة. يمكن استخلاص الاستنتاجات لجميع هذه الشروط الثلاثة على النحو التالي:

في الجهاز الأول لا يوجد تغيير لأن ركائز الجهاز التنفسي ، أي البذور ، جافة ولا تتنفس. إذا كان التنفس هناك CO2 تم إطلاق سراحه تمتصه البوتاس الكاوية. وبالتالي ، يجب أن يكون الحل قد اندفع في نهاية المطاف إلى أنبوب المعوجة. لذلك ، لا يوجد تنفس.

في الجهاز الثاني أيضًا ، لا يوجد تغيير لأن البذور المنقوعة تتنفس. إنهم يمتصون الأكسجين الموجود في المعوجة وينتجون كمية متساوية تقريبًا من ثاني أكسيد الكربون. الآن لأن ثاني أكسيد الكربون ، الذي يتم إطلاقه على هذا النحو ، غير قابل للذوبان في محلول الملح ، وبالتالي لن يكون هناك تغيير.

في الدورق الثالث ، يندفع محلول البوتاس الكاوي إلى أنبوب المعوجة. هذا بسبب حقيقة أن البذور المنقوعة تتنفس. إنهم يمتصون الأكسجين ويطلقون كمية متساوية من ثاني أكسيد الكربون. يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون الناتج عن طريق البوتاس الكاوي وبالتالي يتم إنشاء فراغ. للتغلب على هذا الفراغ ، يندفع محلول البوتاس الكاوية إلى الأنبوب ، مما يشير إلى حقيقة أنه أثناء التنفس CO2 ويتم إنتاج.

7. تجربة رo تحديد قيمة الحاصل التنفسي (R.Q.) للركائز التنفسية التالية بمساعدة مقياس التنفس Ganong & # 8217s:

مقياس التنفس Ganong & # 8217s ، الركيزة التنفسية ، المياه المالحة ، البوتاس الكاوية ، حامل ، ماء ، ورق ترشيح ، دورق ، ميزان مع صندوق وزن.

1. صب بعض الماء في الطرف السفلي من لمبة مقياس التنفس ، وعند وضع ورق الترشيح أدخل بعض البذور النابتة (أو بعض الركيزة التنفسية الأخرى في البصيلة).

2. الآن املأ جهاز التنفس بالمياه المالحة جزئيًا. يرجع استخدام المياه المالحة إلى حقيقة أن ثاني أكسيد الكربون2 لا يمكن أن تذوب فيه (الشكل 51).

3. قم بلف سدادة المصباح بطريقة تجعل الفتحتين متقابلتين تمامًا. في هذه الحالة ، يمكن للهواء الخارجي أن ينتقل إلى المصابيح.

4. الآن قم بضبط مستوى أنبوب التسوية والأنبوب المتدرج بطريقة يوجد بها محلول ملحي على نفس المستوى في كلا الأنبوبين.

5. الآن قم بلف السدادة مرة أخرى بطريقة يتم فيها فصل فتحتين وإغلاق المصباح.

6. لاحظ مستوى المياه المالحة واترك الركيزة التنفسية تتنفس لبضع ساعات.

7. لاحظ المستوى النهائي. أدخل بلورة البوتاس الكاوية ولاحظ التغييرات.

(أ) إذا كانت الركيزة التنفسية عبارة عن كربوهيدرات (مثل القمح والذرة والشوفان والجرام والبازلاء ، إلخ):

الملاحظات والنتائج:

لا يوجد تغيير في مستوى المياه المالحة لأنه في الكربوهيدرات حجم O2 الامتصاص يساوي حجم ثاني أكسيد الكربون2 محررة كما هو موضح بالمعادلة التالية:

حجم ثاني أكسيد الكربون2 يمكن تقدير إطلاقها عن طريق إضافة بلورات من KOH. هذا الأخير سوف يمتص ثاني أكسيد الكربون2 التي تنتجها البذور مما أدى في النهاية إلى ارتفاع مستوى المياه المالحة. حجم ثاني أكسيد الكربون2 يمكن حسابها عن طريق خصم المستوى الثاني من الأول. افترض أنه 35 سم مكعب.

إذن ، R.Q. = المجلد. من CO2/ المجلد. من O2= 35/35 = 1

(ب) إذا كانت الركيزة التنفسية دهنية (مثل الخردل أو بذور الخروع):

الملاحظات والنتائج:

في حالة وجود دهون في الركيزة التنفسية ، تقل كمية ثاني أكسيد الكربون2 من O2 يمتص. سيتم إنشاء فراغ ، وللتغلب على هذا الفراغ سيرتفع مستوى المحلول الملحي في الأنبوب. سيكون هذا الارتفاع مساويا للكمية الزائدة من الأكسجين. أشير إليها كـ V1.

يمكن إظهاره بالمعادلة التالية:

أضف بلورات KOH في محلول ملحي. يرتفع مستوى المحلول الملحي مرة أخرى لأن KOH يمتص ثاني أكسيد الكربون2. يتم إنشاء فراغ وللتغلب عليه يرتفع مستوى المحلول الملحي. أشير إليها كـ V2.

احسب حجم ثاني أكسيد الكربون2 بواسطة V2 (بخصم الارتفاع الثاني من الارتفاع الأول في المستوى) وحجم O2 عن طريق إضافة كل من الارتفاعات في المستوى ، أي V.1+ V.2.

(ج) إذا كانت الركيزة التنفسية عبارة عن نبات عصاري (مثل الصبار):

الملاحظات والنتائج:

تظهر العصارة أكسدة غير مكتملة في الليل. لذلك ، إذا كانت التجربة تجري في الليل أو إذا كانت اللمبة مغطاة بورق أسود ، فستكون أكسدة الكربوهيدرات غير مكتملة.

يتم إنتاج الأحماض العضوية في العملية كما هو موضح بالمعادلة التالية:

لكن في النهار ، سيكون هناك أكسدة لهذه الأحماض العضوية كما هو موضح بالمعادلة التالية:

لذلك R.Q. = 4/3 = 1.3 أي أكثر من واحد.

(د) إذا كانت الركيزة التنفسية عبارة عن حمض عضوي:

في هذه الحالة كمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون2 يتم إطلاقه مقارنة بالأكسجين الممتص كما هو موضح بالمعادلة التالية:

لذلك ، هناك انخفاض مبدئي في مستوى المياه المالحة في الأنبوب المتدرج. أشير إليها كـ V1. يرتفع المستوى عند إضافة محلول KOH لأن الأخير يمتص ثاني أكسيد الكربون2 وبالتالي يزيد المستوى. أشير إليها كـ V2.

لذا ، ف1 يعادل فائض ثاني أكسيد الكربون و V.2 يعادل المبلغ الإجمالي لثاني أكسيد الكربون2 أنتجت. بمساعدة هذا ، حجم O2 سيكون الامتصاص الخامس2- الخامس1.

8. تجربة قياس الحاصل التنفسي (R.Q.) بواسطة زوج من مناظير التنفس:

أجهزة التنفس (2) ، الأكواب (2) ، أنبوب صغير ، KOH ، خيط ، حامل خشبي ، ماء ، بذور نشوية مثل الذرة والقمح وما إلى ذلك ، البذور الزيتية مثل الخروع والخردل وما إلى ذلك ، ميزان الحرارة.

1. ثبت زوجًا من مناظير التنفس على حامل خشبي.

2. في الأجزاء المنتفخة من الأنبوبين ، خذ كميات متساوية من المادة المعينة ، أي البذور.

3. يتم توصيل أنبوب صغير يحتوي على KOH في أحد الأنبوب بمساعدة خيط (الشكل 52).

4. اغمس الأطراف السفلية لكل من الأنابيب في الماء الموجود في الأكواب.

5. ثبت مقياس حرارة في الجهاز لملاحظة درجة الحرارة التي يجري فيها التنفس في المادة.

6. أبقِ حواجز كل من الأنابيب مفتوحة وامتصاص الهواء بمساعدة أنبوب مطاطي حتى يرتفع الماء في الأنابيب المتدرجة إلى علامة محددة مسبقًا ومحددة. يجب أن يكون المستوى الأولي في كلا الأنبوبين هو نفسه ، ولاحظ ذلك.

7. أغلق محبس الحنفية على الفور واجعل الأنابيب محكمة الإغلاق. انتظر حوالي ساعة ولاحظ المستويات النهائية في الأنابيب المتدرجة.

8. خذ ركائز الجهاز التنفسي الأخرى ، أي الدهون والأحماض العضوية وكرر التجربة مرة أخرى كما هو موضح أعلاه.

في حالة الكربوهيدرات المستخدمة كركيزة تنفسية ، يظل مستوى الماء دون تغيير في الأنبوب A ولكن في الأنبوب B يرتفع.

إذا تم استخدام البذور الدهنية كركيزة تنفسية ، يرتفع مستوى الماء في كلا الأنبوبين.

في حالة كون الأحماض العضوية هي الركيزة التنفسية ، فهناك انخفاض في مستوى الماء في الأنبوب A بينما يرتفع مستوى الماء في الأنبوب B.

في حالة الكربوهيدرات ، يظل المستوى في الأنبوب A بدون تغيير مشيرًا إلى أن ثاني أكسيد الكربون2 صدر يساوي O2 يمتص في التنفس.

يرتفع مستوى الماء في الأنبوب B بسبب ثاني أكسيد الكربون2 صدر يتم امتصاصه بواسطة KOH. بواسطته ، CO2 يمكن حساب المبلغ. إذن ، R.Q. هو 1.

في حالة كون الدهون ركيزة الجهاز التنفسي ، يزداد المستوى في الأنبوب A بسبب امتصاص كمية أكبر من الأكسجين وكمية أقل من ثاني أكسيد الكربون2 اطلق سراحه. للتغلب على هذا المستوى يرتفع. يعود سبب زيادة مستوى الأنبوب B إلى ثاني أكسيد الكربون2 أطلق في التنفس. إذن ، R.Q. يمكن حسابها وهي أقل من واحد.

في حالة كون الأحماض العضوية هي الركيزة التنفسية ، فإن المستوى في الأنبوب A ينخفض ​​مما يشير إلى حقيقة أنه في مثل هذه الحالات تكون كمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون2 يتم تحريره وكمية أقل من O2 يمتص في التنفس. تشير الزيادة في مستوى الأنبوب B إلى كمية ثاني أكسيد الكربون2 أطلق في التنفس. تشير النتيجة في هذه الحالة إلى أن R.Q. أكثر من واحد لأن ثاني أكسيد الكربون2 صدر أكثر من O2 تمتصه في هذه العملية.

9. تجربة لتوضيح إنزيمات الجهاز التنفسي (أوكسيديز ، بيروكسيديز ، نازعة الهيدروجين والكتلاز) في أنسجة النبات:

البطاطس ، طبق بتري ، صمغ غاياكوم (بنزيدين) ، كحول ، ماء ، مصباح روح ، بيروكسيد الهيدروجين ، 2 ، 3 ، 5- كلوريد ثلاثي فينيل تيترازوليوم ، أنبوب اختبار ، إلخ.

1. قطّعي شريحة عرضية رفيعة من البطاطس بقطع البطاطس وضعيها في طبق بتري.

2. يغمر القسم في محلول كحولي 2٪ من صمغ غاياكوم (بنزيدين). انتظر حوالي 15 دقيقة ولاحظ التغييرات.

3. خذ قسما جديدا من البطاطس واغليه في الماء وكرر نفس الإجراء المذكور أعلاه في النقطتين (1) و (2).

1. خذ قسمًا آخر من البطاطس الطازجة وكرر نفس الإجراء المذكور أعلاه في النقطتين (1) و (2) لأكسيداز.

2. بعد 15 دقيقة قم بإزالة كل محلول الصمغ (بنزيدين) عن طريق إضافة محلول مخفف من بيروكسيد الهيدروجين (3٪ H2ا2 في 30 جزءًا من الماء).

3. نأخذ قسما جديدا من البطاطس ونغليها في الماء وكرر نفس الإجراء كما هو مذكور أعلاه في النقطتين (1) و (2).

1. إلى قسم رفيع من البطاطس أضف 0.5٪ محلول 2 ، 3 ، 5 ، ثلاثي فينيل تيترازوليوم كلوريد في طبق بتري ولاحظ اللون.

2. خذ قسمًا جديدًا آخر ، واغليه بالماء ، وكرر نفس الإجراء المذكور أعلاه في النقطة (1) وراقب.

1. خذ قسمًا رقيقًا من البطاطس ، وأضف عليه محلول مخفف من بيروكسيد الهيدروجين (جزء واحد من H.265)2ا2 في 30 جزءًا من الماء) ولاحظ التغييرات.

2. خذ قسمًا جديدًا آخر ، واغليه بالماء ، وكرر نفس الإجراء كما هو مذكور أعلاه في النقطة (1) وراقب.

الملاحظات والنتائج:

تطور اللون الأزرق بسبب أكسدة المحلول الكحولي لصمغ الجواياكوم (بنزيدين).

يتطور اللون الأزرق كما في حالة الأوكسيداز ، لكن السرعة التي تتطور بها شدة اللون الأزرق تتغير. لأنه في وجود H.2ا2 تعمل البيروكسيدات على أكسدة مختلف الركائز مثل الأمينات والفينولات وما إلى ذلك.

يتكون الماء عندما يكون H2ا2 يتفاعل مع ذرات الهيدروجين والإلكترونات في وجود البيروكسيداز على النحو التالي:

يتطور اللون الأحمر بسبب إضافة ملح التيرازوليوم.

ذلك لأن ديهيدروجينيز يزيل ذرات الهيدروجين لأكسدة الركيزة. يتم استقبال ذرات الهيدروجين من قبل المتقبلين ، وبالتالي يتم تقليلها.

تتطور فقاعات الأكسجين.

يحدث ذلك لأن الكاتلاز يؤدي إلى تحلل بيروكسيد الهيدروجين في الماء على النحو التالي:

10- تجربة المقارنة بين ظاهرة التنفس وظاهرة البناء الضوئي:

قوارير طويلة العنق ، حوضان يحتويان على الزئبق ، أوراق خضراء طازجة ، أزهار ، بلورات البوتاس الكاوية ، حاملات (2).

1. خذ بعض الأوراق الخضراء الطازجة وضعها في دورق طويل العنق.

2. في الدورق الآخر ضع بعض الزهور الصغيرة الطازجة المقطوفة.

3. رطب الأوراق والزهور بكمية قليلة من الماء.

4. اقلب كلتا القوارير فوق أحواض منفصلة تحتوي على الزئبق. قم بتوصيل كل من القوارير بالحامل لتثبيتها في وضع محدد والحفاظ على الجهاز بأكمله في ضوء منتشر. (الشكل 50).

5. بعد حوالي 12 ساعة ، أدخل بلورة البوتاس الكاوية في كل من القوارير وراقبها.

في القارورة التي تحتوي على أوراق خضراء ، هناك ارتفاع طفيف في مستوى الزئبق ولكن لوحظ ارتفاع مفاجئ وكبير في مستوى الزئبق في القارورة التي تحتوي على أزهار صغيرة.

في القارورة التي تحتوي على أوراق خضراء ، يتم كل من التمثيل الضوئي وكذلك التنفس في وقت واحد. يعتبر O2 تطور في عملية التمثيل الضوئي يمتص في عملية التنفس. على العكس من ذلك ، فإن CO2 صدر في التنفس يمتص في عملية التمثيل الضوئي. نظرًا لأن العمليات تجري في الضوء المنتشر ، فإن معدل التمثيل الضوئي ليس مرتفعًا جدًا وقد يتراكم بعض ثاني أكسيد الكربون في القارورة وقد يتسبب في ارتفاع طفيف في مستوى الزئبق بعد امتصاصه بواسطة البوتاس الكاوية.

في القارورة التي تحتوي على أزهار صغيرة ، لوحظت زيادة مفاجئة وكبيرة في مستوى الزئبق لأن عملية التمثيل الضوئي غائبة ، وفي عملية التنفس يتراكم ثاني أكسيد الكربون2 بشكل مستمر في القارورة. تمتص بلورات البوتاس الكاوية ثاني أكسيد الكربون2 من القارورة ، مما تسبب في زيادة مفاجئة في مستوى الزئبق.


التنفس الهوائي

التنفس الهوائي تعريف
التنفس الهوائي هي العملية التي تقوم بها الكائنات التي تتنفس الأكسجين بتحويل الوقود ، مثل الدهون والسكريات ، إلى طاقة.

التنفس الهوائي هي عملية إنتاج الطاقة الخلوية التي تتضمن الأكسجين. تقوم الخلايا بتفكيك الطعام في الميتوكوندريا في عملية طويلة ومتعددة الخطوات تنتج ما يقرب من 36 ATP. الخطوة الأولى هي تحلل السكر ، والثانية هي دورة حامض الستريك والثالثة هي نظام نقل الإلكترون.

انالتنفس الهوائي: التخمير المثلي
بعد تحلل السكر
تحلل السكر ، كما وصفناه للتو ، هو عملية لا هوائية. لا تتضمن أي من خطواتها التسع استخدام الأكسجين.

التنفس
مشاهدة هذا المقطع في كويك تايم
العودة إلى الصفحة الرئيسية علم الأحياء.

، أو تنفس الخلية في وجود الأكسجين ، يستخدم المنتج النهائي لتحلل السكر (البيروفات) في دورة TCA لإنتاج عملة طاقة أكبر بكثير في شكل ATP مما يمكن الحصول عليه من أي مسار لاهوائي.

: انهيار الجزيء بدون أكسجين. هذا يطلق طاقة أقل بكثير.
ATP.

يمكن أن يحدث تحلل السكر بدون أكسجين. هذا يشكل الجزء اللاهوائي من تنفس الخلية وبالتالي يسمى تنفس الخلايا اللاهوائية. ومع ذلك ، لا يمكن أن يتأكسد البيروفات الناتج عن التحلل السكري مرة أخرى بدون وجود الأكسجين.

C6H12O6 + 6O2 & rarr 6CO2 + 6H2O + طاقة
أكسدة الركيزة العضوية إلى CO2 و H2O باستخدام O2 الحر
إنتاج ثاني أكسيد الكربون ، NADH + H + و FADH + H + ، 38 ATP.

(الأسهم الحمراء) هي الوسيلة الرئيسية التي يستخدم بها كل من الفطريات والحيوانات الطاقة الكيميائية في شكل مركبات عضوية تم إنشاؤها سابقًا من خلال عملية التمثيل الضوئي (السهم الأخضر).

: عملية تكسير الجلوكوز في حالة عدم وجود الأكسجين لتكوين ATP.

التنفس في وجود الأكسجين.
شكل التنفس المعتمد على الأكسجين الهوائي.
aestivation حالة السكون أو العكارة خلال أشهر الصيف الحارة.

لا يزال بإمكان العديد من الكائنات الحية التمثيل الغذائي حتى لو لم يكن هناك أكسجين موجود! يمكن أن يكون التنفس لاهوائيًا إذا لم يتم أخذ الأكسجين. في هذه الحالة ، يمكن استخدام متقبل إلكتروني بديل ، مثل الزنك أو المنغنيز ، لتنفيذ التفاعل.

تكسير الجلوكوز في وجود الأكسجين لإنتاج الطاقة.
ناهض مادة كيميائية ترتبط بمستقبل في الخلية ، مما يؤدي إلى استجابة فسيولوجية.
الأجرعية نوع من البكتيريا يشيع استخدامه في تكنولوجيا الجينات.

يحدث ، ثم يتم إنتاج ATP باستخدام طاقة الإلكترونات عالية الطاقة التي يحملها NADH أو FADH2 إلى سلسلة نقل الإلكترون.

(التنفس في غياب الأكسجين) ، لا يتم استقلاب البيروفات عن طريق التنفس الخلوي ولكنه يخضع لعملية تخمير. لا يتم نقل البيروفات إلى الميتوكوندريا ، ولكنه يبقى في السيتوبلازم ، حيث يتم تحويله إلى نفايات يمكن إزالتها من الخلية.

، الجزيئات غير العضوية بخلاف O2 تقبل الإلكترونات من سلاسل نقل الإلكترون.
النيتروجين مكون أساسي للبروتينات والأحماض النووية في جميع الكائنات الحية.

لا يستخدم الأكسجين.
2. يحدث تحلل السكر عندما يتحول الجلوكوز إلى هذا الحمض. ما هو الحمض؟
الجواب: حمض بيروفيك.

طور طور الانقسام الفتيلي الذي تنفصل فيه الكروموسومات وتتحرك إلى الأطراف المتقابلة للخلية

التنفس بدون أكسجين.

وهو سبب تنفس الحيوانات للأكسجين.

وتجدر الإشارة إلى أن الشروط

بينما يتم إنتاج شبكة مكونة من جزيئين ATP فقط عن طريق تحلل السكر ، يتم إنتاج ما مجموعه 36 جزيء ATP عندما يخضع الجلوكوز للأكسدة الكاملة عبر دورة حمض الستريك / دورة كريبس ويتم تقسيمه في النهاية تمامًا إلى CO2 و H2O في الميتوكوندريا.

: دورة كريبس / دورة حمض الستريك و.

بسبب وجود الأكسجين ، (يُعرَّف بأنه "ذرات أكسجين حرة أو جزيئية تشارك في الانهيار التنفسي للمواد العضوية").

عندما تتعرض هذه الحيوانات لملوحة منخفضة ، فإنها تتوقف عن التغذية وتغلق أصدافها وتتحول من

(عملية لا تتطلب أكسجين).

يحدث ، والذي يطلق ثاني أكسيد الكربون في الهواء أو الماء المحيط ، بعد التفاعل C6H12O6 + 6O2 '6CO2 + 6H2O.

اللاهوائية الاختيارية كائن قادر على إنتاج الطاقة من خلاله

اعتمادًا على كميات الأكسجين والمواد المخمرة في البيئة. التخمير. الجنين جنين بشري بعد ثمانية أسابيع من النمو.

تستخدم هذه البكتيريا الكبريتات كمتقبل للإلكترون بدلاً من الأكسجين ، في شكل من أشكال التمثيل الغذائي المعروف باسم

. يتم إنشاء كبريتيد الهيدروجين في هذه العملية.

كائن حي يصنع ATP بواسطة

إذا كان الأكسجين موجودًا ولكن ذلك يتحول إلى التخمر في ظل الظروف اللاهوائية.
موضة عابرة
اختصار لـ flavin adenine dinucleotide ، وهو أنزيم يعمل كمستقبل للإلكترون في دورة كريبس.

اللاهوائية الاختيارية / AN-ə-robe / كائن حي يشارك فيه

عند وجود الأكسجين ، ولكن يعتمد على التخمر في حالة عدم وجود الأكسجين.
FAD فلافين أدينين ثنائي النوكليوتيد.
FADH2 شكل مخفض من فلافين أدينين ثنائي النوكليوتيد.

مادة تحتوي على الحديد وتعمل كناقل للهيدروجين لإطلاق الطاقة في نهاية المطاف

. يحتوي الهيموغلوبين في الدم أيضًا على الحديد ولكنه أيضًا يحمل الأكسجين لإطلاق الطاقة في نهاية المطاف.
المصدر: Noland، George B. 1983. General Biology، 11th Edition. سانت لويس ، ميزوري. سي في موسبي.

كائن حي يمكن أن يعيش فقط في جو من الأكسجين ، والذي يستخدم فيه

.
اللاهوائية الصارمة
كائن حي لا يستطيع البقاء في جو من الأكسجين. المواد الأخرى ، مثل الكبريتات أو النترات ، هي مستقبلات الإلكترون النهائية في سلاسل نقل الإلكترون التي تولد ATP.

إنها محاطة بغشاءين ، يتم طي الجزء الداخلي منهما في غزوات تسمى cristae ، حيث

يحدث. تنتج الميتوكوندريا الإنزيمات التي تحول الطعام إلى طاقة. أنها تحتوي على الحمض النووي الذي يرمز لبعض بروتينات الميتوكوندريا.

أكسجين للتنفس (للاستخدام في

.
الأدوية (لتقوية دفاعات الجسم المناعية)
الغذاء (الذي نحتاجه كمستهلكين غير متجانسين في الهرم الغذائي).
مياه صالحة للشرب (منقى بواسطة نشاط جرثومي).

تحلل السكر
انقسام الجلوكوز إلى بيروفات. تحلل السكر هو المسار الأيضي الوحيد الذي يحدث في جميع الخلايا الحية ، ويعمل كنقطة انطلاق للتخمير أو

.
مغطاة في BIOL1020 Lab 4 علم الطاقة الخلوية 1.

تحلل السكر وتقسيم السكر. تحدث هذه العملية ، التي يتأكسد فيها الجلوكوز ويتحول إلى بيروفات ، في السيتوبلازم. إنها المرحلة الأولى من التمارين الهوائية و

. البروتينات السكرية
بروتينات بوحدات سكر مرتبطة تساهميًا.
روابط جليكوسيدية.

الهوائية: تشمل الكائنات الحية التي تتطلب الأكسجين الجزيئي للبقاء على قيد الحياة (الكائنات الهوائية) ، والبيئة التي تحتوي على الأكسجين الجزيئي ، والعمليات التي تحدث فقط في وجود الأكسجين (

شاهد تقليد ميليريان ، ميتوكوندريا باتيسي التقليد: (الميتوكوندريا ، الميتوكوندريا)


شاهد الفيديو: الأحياء - الصف الحادى عشر - الدرس رقم 8 التنفس الهوائى (كانون الثاني 2022).