📚 محتويات المقال
التنفس فى الكائنات الحية
مرحلة إنشطار الجلوكوز (أين تتم والغرض منها)
1) يتم إنشطار الجلوكوز فى حالتى التنفس الهوائى والتنفس اللاهوائى فى السيتوسول (وهو مادة بروتينية، مادة السيتوبلازم لا يوجد بها عضيات الخلية).2) تتم مرحلة إنشطار الجلوكوز بغرض إنتاج الطاقة.
ملحوظة هامة :
الغشاء الداخلى تحدث به تفاعلات دورة كربس وتفاعلات نقل الإلكترون حيث توجد الإنزيمات وجزيئات نقل الإلكترون .
ملخص خطوات إنشطار الجلوكوز- تفاعلات السيتوسول
 |
| خطوات أكسدة الجلوكوز |
الطاقة الناتجة من إنشطار الجلوكوز غير كافية لأداء الوظائف الحيوية فى الكائنات الحية , لذلك يدخل حمض البيروفيك إلى الميتوكندريا فى وجود الأوكسجين لإنتاج طاقة أكبر ويتم ذلك فى خطوتين : دورة كربس – وسلسلة نقل الإلكترون.
خطوات إنشطار الجلوكوز :
ينشطر الجلوكوز إلى جزيئين من حمض البيروفيك ( ثلاثى الكربون ) مارا بمجموعة من التفاعلات الأتية :
اولا سيحتاج الجلوكوز (يستهلك من سيتوسول الخلية)من سيتوسول الخليه 2ATP أى انه سيحول أثنين جزى ADP الى أثنين جزىء ATP.
معدل الاستهلاك = 2ATP
1) يتحول الجلوكوز إلى جلوكوز 6 فوسفات ( وهو مركب سداسى الكربون ) معناها أن مجموعة الفوسفات P إتحدت مع ذرة كربون رقم 6 ( تأخذها من ATP ليتحول إلى ADP ) ويخرج H بدل P
فأصبح
) يتحول جلوكوز 6 فوسفات إلى مركب سداسى الكربون هو فركتوز 6 فوسفات
وهو مثل الجلوكوز الفرق ترتيب مجموعات OH فقط.
ثم فراكتوز 1 – 6 ثائى الفوسفات وهو مركب سداسى الكربون ايضا
( إتحاد ذرة الكربون رقم 1, 6 بمجموعتى فوسفات هذا النشاط يحتاج إلى P فوسفات يدخل من تحول ATP إلى ADP يدخل P ويخرج H ) .
يكون فراكتوز 1- 6 ثنائى الفوسفات جزئين من فوسفو جليسرالدهيد PGAL وهو مركب ثلاثى الكربون
منه يتكون دهون وبروتينات ومنه يتم دخول الدهون والبروتينات دورة كربس وهو بديل للجلوكوز , كمصدر للطاقة , أو لا يتكون ويتم التخزين.
يتأكسد الفسفوجليسرالدهيد إلى جزئين من حمض البيروفيك ( ثلاثى الكربون 3C ) وأثناء ذلك يختزل جزئين من مساعد الإنزيم NAD+ إلى NADH وينتج جزئين من ATP فى سيتوسول الخلية .
ملحوظة هامة:
هذه التفاعلات تحدث فى غياب الأوكسجين لذلك تعرف بالأكسدة اللاهوائية (التنفس اللاهوائى) كما فى المعادلة:
معادلة التنفس اللاهوائى
معدل الانتاج عند نهايه الانشطار تكون كما يلي
اولا واحد NADH والواحد منه يعادل 3ATP
ثانيا واحد ATP وبالتالى المحصله تكون كالتالي
3ATP + 1 ATP = 4ATP = وهى معدل الانتاج في داخل السيتوسول عن جزىء واحد جلووكوز.
حساب محصلة أكسدة جزىء جلوكوز واحد = معدل الانتاج - معدل الاستهلاك
فى هذه الحالة النتيجة = 4ATP - 2ATP = 2ATP وهذا لفهم سبب القول ان النتيجه هى انطلاق 2ATP.
لكن الطاقة الناتجة من إنشطار الجلوكوز غير كافية لأداء الوظائف الحيوية فى الكائنات الحية , لذلك يدخل حمض البيروفيك إلى الميتوكندريا فى وجود الأوكسجين لإنتاج طاقة أكبر ويتم ذلك فى خطوتين :
دورة كربس – وسلسلة نقل الإلكترون.
دورة كربس: أول من وضعها هانز كربس: خطوات دورة كربس:
1) يتحول كل جزئ من حمض البيروفيك إلى أستيل مساعد الإنزيم p (أستيل (COA وهو مركب ثنائى الكربون وذلك فى وجود مساعد الإنزيم (COA)، حيث ينتج من ذلك جزيئين NADH وجزيئين CO2.
ملحوظة:
ينتج أيضا مجموعة أستيل من تكسير الدهون والأحماض الأمينية حيث يمكنها من أن تتحد مع مساعد الإنزيم (P) (COA) لتلحق بدورة كربس.
2) يدخل جزئ أستيل مساعد الإنزيم (أ) COA ليكرر عمله فى دورة أخرى.
3) تتحد مجموعة الأستيل ثنائى الكربون (2C3) مع مركب رباعى الكربون وهو حمض الأكسالو استيك لينتج مركب سداسى الكربون (6C) وهو حمض الستريك (يوجد فى الليمون).
4) يمر حمض الستريك بثلاث مركبات وسيطة تبدأ بحمض الكيتوجلوتاريك خماسى الكربون (5C) ثم حمض الساكسينك (4C) رباعى الكربون ثم حمض الماليك (رباعى الكربون 4C) لتنتهى التفاعلات بحمض الستريك مرة أخرى لذلك قد تسمى دورة كربس بدورة حمض الستريك (علل).
1) يتحرر أثناء الدورة الواحدة جزيئان من CO22 , جزئ ATP.
2) ينتج ثلاث جزيئات من NADH3 وجزئ واحد من FADH2 وذلك فى كل دورة حيث تتكرر الدورة مرتين (مرة لكل جزئ من مجموعة الأستيل لأنهم جزيئين) لأنه يدخل الدورة جزيئين من حمض البيروفيك.
ملحوظة هامة:
1) يتحول كل جزئ من حمض البيروفيك إلى أستيل مساعد الإنزيم p (أستيل (COA وهو مركب ثنائى الكربون وذلك فى وجود مساعد الإنزيم (COA)، حيث ينتج من ذلك جزيئين NADH وجزيئين CO2.
ملحوظة:
ينتج أيضا مجموعة أستيل من تكسير الدهون والأحماض الأمينية حيث يمكنها من أن تتحد مع مساعد الإنزيم (P) (COA) لتلحق بدورة كربس.
2) يدخل جزئ أستيل مساعد الإنزيم (أ) COA ليكرر عمله فى دورة أخرى.
3) تتحد مجموعة الأستيل ثنائى الكربون (2C3) مع مركب رباعى الكربون وهو حمض الأكسالو استيك لينتج مركب سداسى الكربون (6C) وهو حمض الستريك (يوجد فى الليمون).
4) يمر حمض الستريك بثلاث مركبات وسيطة تبدأ بحمض الكيتوجلوتاريك خماسى الكربون (5C) ثم حمض الساكسينك (4C) رباعى الكربون ثم حمض الماليك (رباعى الكربون 4C) لتنتهى التفاعلات بحمض الستريك مرة أخرى لذلك قد تسمى دورة كربس بدورة حمض الستريك (علل).
محصلة دورة كربس:
1) يتحرر أثناء الدورة الواحدة جزيئان من CO22 , جزئ ATP.
2) ينتج ثلاث جزيئات من NADH3 وجزئ واحد من FADH2 وذلك فى كل دورة حيث تتكرر الدورة مرتين (مرة لكل جزئ من مجموعة الأستيل لأنهم جزيئين) لأنه يدخل الدورة جزيئين من حمض البيروفيك.
ملحوظة هامة:
- يلاحظ أن دورة كربس لا تتطلب وجود الأوكسجين لأن الأكسدة فيها تتم بمفهومها الحديث وهو فقد الإلكترونات حيث أن كل الإلكترونات التى تزال فى أكسدة ذرات الكربون أثناء التفاعلات تستقبل بواسطة NAD+, FAD .
- تحدث بعض تفاعلات دورة كربس فى مادة الأساس أما التفاعلات الأخرى لدورة كربس ونقل الإلكترون تحدث فى الغشاء الداخلى حيث توجد الإنزيمات والسيتوكرومات على الأعراف (تفاعلات نقل الإلكترون).
 |
| الصورة توضح أكسدة جزىء واحد من الجلوكوز فى السيتوسول و ناتج دورة واحدة فقط من دورتى كريبس فى الغشاء الداخلى من الميتوكوندريا و ما يحدث فى الغشاء الداخلى فعليا مرتان لذلك وجب ان نضرب هذه النواتج فقط في دورة كريبس × 2 أى أن النواتج داخل كريبس تكون 2×2 ثانى اكسيد كربون و هكذا على جميع النواتج داخل الحلقة الموضحه بالرسم. محمد عبدالغنى عبدالحميد - الصورة محفوظة بحقوق النشر |
سلسلة نقل الإلكترون ( المرحلة الأخيرة من التنفس ) :
1) يعطى كل من جزيئات NADH وجزيئات FADH2
الهيدروجين وإلكتروناتها ذات المستوى العالى من الطاقة إلى سلسلة نقل الإلكترون
التى توجد فى الغشاء الداخلى للميتوكندريا ( على الأعراف ) وتعرف بالسيتوكرومات .
2) تمر الإلكترونات منحدرة على طول سلسلة حاملات
الإلكترون ( السيتوكرومات ) تحمل كل منها إلكترونين .
3) تهبط الإلكترونات خطوة بخطوة إلى مستويات طاقة اقل
( مستويات طاقة قريبة من النواة ) وبذلك تنطلق الطاقة .
4) تستخدم الطاقة المنطلقة فى تكوين جزيئات ATP من
جزيئات ADP والفوسفات فى عملية الفسفرة التأكسدية تتحد
هى وبروتوناتها المرافقة لها ( H+ ) على
الأوكسجين المستقبل الأخير فى سلسلة نقل الإلكترون لتكوين الماء كما فى المعادلة
الأتية : 2E- + 2H+ + 1/2O2 ð H2O
الفسفرة التأكسدية
هى هبوط الإلكترونات من مستويات طاقة عالية إلى مستويات طاقة منخفضة واستخدام الطاقة المنطلقة فى بناء ATP من ADP , P .
مخطط سلسلة نفل الإلكترون :
 |
| سلسلة نقل الالكترون و توضح كيف تتم على الاعراف في السيتوكرومات حيث تتحرر الطاقة و يتم خروج الماء |
الجهاز التنفسى للإنسان يتكون من :
الأنف والفم :
أول الأعضاء لدخول الهواء للجسم ولكن يفضل دخول الهواء عن طريق الأنف عنه عن طريق الفم ( علل ) وذلك لأن :
الأنف ممر دافئ يبطنه شعيرات دموية كثيرة و رطب لإفرازه المخاط .
مرشح لما يحتويه على شعر ومخاط لحجز الأتربة .
البلعوم : طريق مشترك لكل من الهواء والغذاء .
الحنجرة :صندوق الصوت تنقل الهواء إلى القصبةالهوائية .
القصبة الهوائية :
تحتوى على حلقات غضروفية غير كاملة الإستدارة تجعل القصبة الهوائية مفتوحة بإستمرار لدخول الهواء .
تبطن بأهداب متحركة إلى أعلى بإستمرار لتعمل على تنقية الهواء من الأتربة والدقائق الغريبة بتحريكها إلى البلعوم حيث يمكن أن تبتلع .
 |
| الحويصلات الهوائية |
تتفرع القصبة الهوائية عند طرفها السفلى إلى الشعبتين الهوائيتين وتدخل كل منهما إلى رئة وتتفرع بداخلها إلى شعيبات أصغر فأصغر تنتهى بأكياس هوائية رقيقة الجدر تسنى ( الحويصلات الهوائية ) يبلغ عددها فى الرئة الواحدة نحو 600 مليون حويصلة ومحاطة من الخارج بشبكة من الشعيرات الدموية .
 |
| حويصلة هوائية |
الاسطح التنفسية في الحويصلات الهوائية
تعتبر الجدر الرقيقة للحويصلات الهوائية أسطح تنفسية فعلية لانه يحيط بها شبكة ضخمة من الشعيرات الدموية حيث يلتقط دمها الأوكسجين من هواء الحويصلات وينقلها إلى باقى الجسم ويطرد الدم ثانى أكسيد الكربون إلى الحويصلات للتخلص منه .
الرئتان
تتكون من مجموعة من الحويصلات الهوائية وما يتصل بها من من شعيرات دموية وللإنسان رئتان يمنى ويسرى .
 |
| الجهاز التنفسي في الانسان |