في النهاية ستتمكن من
- تحديد مواقع المراحل الكبرى لدى خلية حقيقية النواة.
- التمييز بين التنفس الهوائي والتخمر.
- استغلال المعادلة الإجمالية وحصيلة ATP معطاة.
قبل أن تبدأ
الخلية والميتوكندري وتفاعلات الأكسدة والاختزال والدور الطاقي لATP.
افهم
مرحلة أولى مشتركة
يحدث انحلال الغلوكوز في الجبلة الشفافة. ينتج عن كل غلوكوز جزيئتان من البيروفات وحصيلة صافية من جزيئتي ATP ومرافقات إنزيمية مختزلة. يسمح ATP باقتران التحولات الطاقية بالعمل الخلوي، ولا يمثل مخزوناً طويل الأمد مثل المدخرات الغذائية.
التنفس الهوائي
لدى حقيقيات النوى تحدث أكسدة البيروفات ودورة كريبس في الماتريس الميتوكندري، وتوجد السلسلة التنفسية وإنزيم ATP synthase في الغشاء الداخلي. ثنائي الأوكسجين مستقبل نهائي للإلكترونات ويسمح بتكون الماء. يوفر تدرج البروتونات الطاقة لتركيب ATP. الحصيلة الإجمالية المثالية للغلوكوز هي C₆H₁₂O₆+6O₂→6CO₂+6H₂O.
التخمر والحصيلة
يجدد التخمر NAD⁺ الضروري لاستمرار انحلال الغلوكوز دون سلسلة تنفسية. في النموذجين المعتادين للتخمر اللبني والكحولي، الحصيلة الصافية جزيئتا ATP لكل غلوكوز مصدرهما انحلال الغلوكوز. يحرر التخمر الكحولي CO₂ بخلاف التخمر اللبني المعتاد. تتغير حصيلة ATP التنفسية حسب الخلايا وطريقة الحساب؛ لذلك لا نفرض قيمة وحيدة دون معطيات.
مثال محلول خطوة بخطوة
نزود كل واحدة من مزرعتين بكمية 1,0 mmol من الغلوكوز. يعطي النموذج 30 ATP لكل غلوكوز في التنفس و2 في التخمر. احسب كميتي ATP والاستهلاك النظري لO₂ في التنفس الكامل.
- في المزرعة التنفسية: 1,0×30=30 mmol من ATP.
- في المزرعة المتخمرة: 1,0×2=2,0 mmol من ATP.
- نسبة الحصيلتين في هذا النموذج 30/2=15.
- تتطلب الأكسدة الكاملة 6 mol من O₂ لكل mol من الغلوكوز، أي 6,0 mmol من O₂. العدد 30 ATP فرضية للتمرين وليس ثابتة عامة.
حان دورك
تمرين 1
لأكسدة كاملة لكمية 0,50 mmol من الغلوكوز، حدد كمية O₂ المستهلكة وCO₂ الناتجة.
تلميح
استعمل النسب 1:6:6 في المعادلة الإجمالية.
عرض التصحيح
كمية O₂ المستهلكة 3,0 mmol وكمية CO₂ الناتجة 3,0 mmol.
تمرين 2
يحقق التخمر الكحولي C₆H₁₂O₆→2C₂H₅OH+2CO₂. احسب كميتي الناتجين عند تحول 0,20 mol من الغلوكوز.
تلميح
يعطي كل مول من الغلوكوز مولين من كل ناتج.
عرض التصحيح
نحصل على 0,40 mol من الإيثانول و0,40 mol من CO₂ وفق هذا النموذج الستوكيومتري.
تمرين 3
تنتج مزرعة CO₂ دون استهلاك قابل للقياس لO₂. هل يكفي ذلك لإثبات تخمر لبني؟
تلميح
قارن نواتج التخمر وحدود الملاحظة.
عرض التصحيح
لا. لا يحرر التخمر اللبني المعتاد CO₂. تتوافق الملاحظة خصوصاً مع التخمر الكحولي، لكن يجب تحديد النواتج وضبط الشروط للاستنتاج.
أخطاء ينبغي تجنبها
- يحدث انحلال الغلوكوز في الجبلة الشفافة وليس في الماتريس الميتوكندري.
- تحرير CO₂ وحده لا يثبت تنفساً هوائياً.
- لا تخلط بين حصيلة كل غلوكوز وسرعة إنتاج ATP.
اختبر فهمك
مرجع علمي
بطاقة أصلية من دراسة. المراجع للتحقق من المفاهيم دون إعادة نشر دروس أو تمارين الغير. تغطي هذه المجموعة مفاهيم مختارة ولا تمثل مقرراً رسمياً شاملاً. تأكد مع أستاذك من ملاءمتها لمقرر قسمك.
OpenStax — علوم الحياة والأرض ↗المرجع بالإنجليزية. الشروح والتمارين الأصلية بالعربية والفرنسية.