تمارين إستهلاك المادة العضوية و تدفق الطاقة مع الحل
إنتاج ATP
آلية التقلص العضلي
التمرين 2
تعتبر جزيئة ATP مصدرا طاقيا يستعمل مباشرة في
النشاط الخلوي، غير أن الخلايا لا تتوفر إلا على كميات ضعيفة من هذه الجزيئة. مما
يتطلب تجديدها باستمرار.
بين من خلال عرض واضح ومنظم كيف تتم إعادة تركيب ATP (Régénération de l’ATP) بواسطة التنفس. وكيف يتم
استعمالها أثناء التقلص العضلي.
ملحوظة: لا تُضمن عرضك التفاعلات الكيميائية. واقتصر على
المراحل الأساسية بالنسبة للتنفس، مع إعطاء نواتج هذه المراحل.
تصحيح التمرين 2
خلال التنفس يتم هدم المواد العضوية (الكليكوز نموذجا)
وتحويل الطاقة الكيميائية الكامنة بها إلى طاقة كامنة في جزيئة ATP. وخلال الأنشطة الخلوية المُستهلكة للطاقة، تتم حلمأة ATP واستخلاص الطاقة الكامنة بها
لاستهلاكها. ومن الظواهر المستهلكة للطاقة، نجد التقلص العضلي.
.I - إعادة تركيب ATP عن طريق التنفس.
تتعرض ATP للحلمأة باستمرار خلال الأنشطة
الخلوية. ومن أجل الحفاظ على توفر دائم لهذه الجزيئة الطاقية واستقرار تركيبها في
الجبلة الشفافة، تتم إعادة تركيبها عن طريق التنفس (والتخمر).
يتم هدم الكليكوز خلال التنفس عبر مرحلتين: انحلال
الكليكوز على مستوى الجبلة الشفافة، والأكسدة التنفسية على مستوى الميتوكندري.
.1- انحلال الكليكوز:
خلال انحلال الكليكوز يتم انشطاره إلى جزيئتين من حمض
البيروفيك. كما يتعرض للأكسدة مقابل اختزال NAD+ إلى NADH,H+. كما
يتم تركيب ATP. فهناك إذن تحويل لجزء من الطاقة الكامنة في
الكليكوز إلى طاقة كامنة في جزيئتي ATP و NADH,H+. على أن الجزء المهم من الطاقة ما زال كامنا بجزيئتي حمض
البيروفيك، حيث سيتم تحريره خلال الأكسدة التنفسية. وحصيلة انحلال الكليكوز هي
كالتالي:
.2- الأكسدة التنفسية.
.2-1: تأكسد حمض البيروفيك على مستوى ماتريس الميتوكندري.
يتعرض حمض البيروفيك لهدم تام على مستوى ماتريس
الميتوكندري، حيث يتعرض للأكسدة (إزالة الهيدروجين). وتحرر ذرات الكربون على شكل CO2 (إزالة الكربوكسيل). وتُحول الطاقة الكامنة بحمض البيروفيك إلى
طاقة كامنة في ATP و NADH,H+ و FADH2.
وحصيلة تأكسد حمض البيروفيك هي كالتالي:
2-2: التفسفر المؤكسد.
خلال
المراحل السابقة، تم إنتاج 4ATP إلى جانب ناقلات الإلكترونات والبروتونات في شكلها المختزل (NADH,H+ / FADH2). وخلال
التفسفر المؤكسد تتعرض الناقلات لإعادة الأكسدة حيث تحول الطاقة الكامنة بها إلى
طاقة كامنة في ATP. وفي هذه المرحلة يتدخل O2 كمُتقبل نهائي للإلكترونات في تفاعل أكسدة اختزال يكتسي أهمية
كبيرة في التنفس، لأنه يؤدي إلى إنتاج أكبر قدر من الطاقة خلال التنفس. وحصيلة
التفسفر المؤكسد هي كالتالي:
وبناء
على مراحل التنفس كلها سيتم إنتاج 38ATP مقابل هدم تام لجزيئة الكليكوز. وحصيلة التنفس بمجمل مراحله هي
كما في الشكل جانبه.
.II- استعمال ATP خلال التقلص العضلي.
الليف العضلي خلية متخصصة في تحويل الطاقة الكيميائية
الكامنة في جزيئة ATP إلى طاقة ميكانيكية. وتسمح
بذلك مجموعة من الخصائص البنيوية والوظيفية تجعلها خلية مكيفة مع وظيفة التقلص.
وتحتل الحجم الأكبر من السيتوبلازم عناصر قابلة للتقلص: اللييفات العضلية.
يتكون اللييف العضلي من تعاقب أشرطة فاتحة وقاتمة.
ويتوسط كل شريط قاتم خط يسمى الحز Z. وتسمى المنطقة المحصورة بين
حزي Z »ساركومير« ، والساركومير هو الوحدة
الوظيفية للييف العضلي.
يتكون الساركومير من خييطات دقيقة مشكلة من بروتين
الأكتين، و متداخلة جزئيا مع خييطات سميكة مشكلة من بروتين الميوزين. والخييط
السميك عبارة عن حزمة من جزيئات الميوزين.
يتميز
المركب » أكتين – ميوزين « بقدرته على حلمأة ATP ، وتحويل الطاقة المحررة إلى طاقة ميكانيكية تتجسد في انزلاق
خييطات الأكتين والميوزين بالنسبة لبعضها، ما يؤدي إلى تقصير الساركومير وبالتالي
تقلص الليف ككل. ويتم الارتخاء بكيفية سلبية نتيجة تقلص العضلات المتعارضة.
Emoticon