التنفس في الكائنات الحية للصف الثاني الثانوي شرح مفصل مكتوب + فيديو القناة التعليمية

- وبناء على ذلك يمكننا حساب عدد جزيئات ATP الناتجة من أكسدة جزئ واحد من الجلوكوز في عملية التنفس
الهوائي كالأتي:
1- ينتج 4 ATP أثناء تحول 2 جزئ فوسفوجليسرالدهيد إلى 2 جزئ حمض البيروفيك ( يستهلك منها 2 ATP أثناء انشطار الجلوكوز إلى 2 جزئ
فوسفوجليسرالدهيد ويبقى 2 ATP )
2- ينتج أثناء مرحلة انشطار الجلوكوز 2 NADH التي ينتج عنها في سلسلة نقل الإلكترون6 ATP
3- ينتج 2 NADH أثناء أكسدة 2 جزئ حمض البيروفيك
إلى 2 جزئ أستيل والتي ينتج عنها في سلسلة نقل
الإلكترون6 ATP
* يصبح عدد جزيئات ATP =
14 في المرحلة ما قبل دورة كربس

4- ينتج أثناء دورة كربس ( التي تتكرر مرتين ) 2 ATP
- 6 NADH (ينتج عنها في سلسلة نقل الإلكترون 18 ATP)
-FADH2 2 (ينتج عنها في سلسلة نقل الإلكترون4 ATP)

يصبح عدد جزيئات ATP = 24 في مرحلة دورة كربس

وبذلك تصبح الطاقة المنطلقة من أكسدة جزئ جلوكوز واحد بالتنفس الهوائي = 38 ATP

* التنفس اللاهوائي *
التخمر: تنفس بعض الكائنات الحية مثل البكتيريا والخميرة تنفسا لاهوائيا وذلك في حالة نقص أو انعدام الأكسجين .


- عملية التخمر لا تحتاج أكسجين ولكنها تتم في وجود مجموعة من الأنزيمات
1- تمر عملية التنفس اللاهوائي بنفس المراحل الأولى من التنفس الهوائي حيث يحدث انشطار الجلوكوز وتكوين 2 جزئ حمض بيروفيك ، وينتج عن ذلك 2 ATP ( يعاد استهلاك 2 NADH الناتجة أثناء انشطار الجلوكوز في التحولات التالية )
2- يتحدد تحول حمض البيروفيك في التنفس اللاهوائي حسب :
نوع الخلية :
أ‌- في الخلايا الحيوانية ( مثل خلايا العضلات ) تلجأ إلى التنفس اللاهوائي عند نقص O2
- يتحول حمض البيروفيك إلى حمض اللاكتيك الذي يتراكم في العضلات مسببا التعب العضلي
- إذا توافر الأكسجين بعد ذلك فان حمض اللاكتيك يتحول إلى حمض البيروفيك مرة أخرى ثم أستيل
CO – A ليدخل في دورة كربس ويتغير التنفس اللاهوائي إلى التنفس الهوائي
ب‌- في بعض أنواع من البكتيريا يتحول حمض البيروفيك إلى حمض اللاكتيك (مثل بكتيريا الزبادي) يعرف ذلك بالتخمر الحمضي
ج- في فطر الخميرة وبعض أنسجة النباتات يتحول حمض البيروفيك إلى كحول ايثيلي وينطلقCO2
يعرف ذلك بالتخمر الكحولي .

* التخمر الحمضي :
- يحدث في بعض العضلات وبعض أنواع من البكتيريا
- يتحول حمض البيروفيك إلى 2 حمض اللاكتيك و2 ATP
- تعتمد عليه صناعة الزبادي والجبن والزبد .

* التخمر الكحولي :
- يحدث في فطر الخميرة وبعض أنسجة النباتات
- يتحول حمض البيروفيك إلى 2 كحول ايثيلي و CO2 2 و 2 ATP
- تعتمد عليه صناعة الكحول .


التنفس في الإنسان

الجهاز التنفسي : يتكون من :
- الأنف : مبطن بشعيرات دموية كثيرة وشعيرات ويفرز مخاط
- البلعوم : طريق مشترك لكل من الهواء والماء
- القصبة الهوائية : مزودة بحلقات غضروفية وتبدأ بالحنجرة ( صندوق الصوت )
- الشعبتين الهوائيتين : تدخل كل شعبة في رئة وتتفرع بداخلها إلى شعيبات تنتهي بتفرعات دقيقة
تتصل بأكياس تسمى الحويصلات الهوائية
- الرئتين : تحتوي على الحويصلات الهوائية التي يصل عددها في كل رئة حوالي 600 مليون حويصلة وجدرها رقيقة تحيط بها شعيرات دموية كثيفة ) .




الملائمة الوظيفية للجهاز التنفسي :
1- يحتوي الأنف على شعيرات دموية كثيرة ( لتدفئة الهواء الداخل إلى الرئتين ) ومخاط ( يرطب الأنف ) وشعيرات ( تعمل على ترشيح الهواء من الأتربة )
2- تحتوي القصبة الهوائية على حلقات غضروفية ( تجعلها مفتوحة باستمرار ) وتبطن من الداخل بأهداب تتحرك من أسفل إلى أعلى ( لطرد الأجسام الغريبة التي تدخل مع الهواء ).
3- جدر الحويصلات الهوائية رقيقة ومحاطة بشبكة كثيفة من الشعيرات الدموية ( حتى يتم تبادل الغازات ويحصل الدم على الأكسجين من الحويصلات الهوائية ) لذا تعتبر جدر الحويصلات الهوائية أسطح تنفسية فعلية .



ميكانيكية التنفس في الإنسان:

تعمل عضلة الحجاب الحاجز والعضلات الصدرية الداخلية والخارجية على إتمام عملية التنفس

* عملية الشهيق :
1- تنقبض العضلات بين الضلوع فترتفع الضلوع إلى أعلى
2- تنقبض عضلة الحجاب الحاجز فيهبط الحجاب الحاجز إلى أسفل
3- يزيد اتساع التجويف الصدري ويقل ضغط الهواء داخل الرئتين
4- يندفع الهواء إلى داخل الرئتين مارا بالأنف ثم القصبة الهوائية .

* عملية الزفير :
1- تنبسط العضلات بين الضلوع فتهبط الضلوع إلى أسفل
2- تنبسط عضلة الحجاب الحاجز فيرتفع الحجاب الحاجز إلى أعلى
3- يقل اتساع التجويف الصدري ويزيد ضغط الهواء داخل الرئتين
4- يندفع الهواء إلى خارج الرئتين مارا بالقصبة الهوائية ثم الأنف .

- في كل دورة تنفسية (شهيق وزفير) يتم تهوية 10% فقط من السعة الكلية للرئتين وتتفاوت هذه النسبة حسب حالة الجسم فهي تزيد في حالة بذل المجهود وتقل أثناء الراحة .


- بعد إتمام الزفير يتخلف جزء من الهواء يسهم في :

1- تدفئة الهواء الجديد الداخل إلى الرئتين
2- يحافظ على عدم التصاق جدر الحويصلات الهوائية
- التغير في معدل التنفس من حيث السرعة أو عمق التنفس يصاحبه تغيرات مماثلة في معدل ضربات القلب
- يقوم مركز التنفس الموجود في النخاع المستطيل بالمخ بتنظيم معدل التنفس
- يلعب الجهاز التنفسي دورا هاما في إخراج بعض الماء ( على صورة بخار ) مع هواء الزفير حيث يفقد الإنسان حوالي 500 سم3 من الماء يوميا عن طريق الرئتين وهذا يمثل 20% من الماء الذي يخرجه الإنسان في اليوم ( يخرج الإنسان حوالي 2500 سم 3من الماء يوميا )
- يعمل بخار الماء الخارج مع هواء الزفير على:
1- ترطيب جدر الحويصلات الهوائية
2- سهولة إتمام عملية تبادل الغازات بين هواء الحويصلات والدم المار في الشعيرات الدموية المحيطة بها حيث تكون هذه الغازات ذائبة في بخار الماء .


التنفس في النبات : يخزن النبات الطاقة في جزيئات عضوية (جلوكوز) الذي يكونه بعملية البناءالضوئي ، وعند احتياج النبات لقدر من هذه الطاقة يقوم بتحريرها ببطء من تكسير روابط الكربون في المادة العضوية في سلسلة من التفاعلات .

أنواع التنفس في النبات :
1- تنفس هوائي ( يتم في وجود الأكسجين )
2- تنفس لاهوائي ( يتم في غياب الأكسجين ).

التنفس في النبات يتم بصورة مباشرة :
- في كثير من النباتات البسيطة ينتشر O2 إلى داخل الخلايا وينتشر CO2 إلى خارجها
- في النباتات الوعائية يصل الأكسجين إلى الخلايا من خلال طرق مختلفة مثل :
1- ثغور الأوراق : يدخل الهواء إلى الغرف الهوائية وينتقل إلى المسافات البينية ثم ينتشر خلال أسطح الخلايا ويذوب في ماء الخلية
2- أنابيب اللحاء : يمر من خلالها الأكسجين والماء ويصل إلى أنسجة الساق والجذر
3- الجذور : تمتص الشعيرات الجذرية الأكسجين ذائبا في ماء التربة
4- التشققات والعديسات : الموجودة في قلف الأشجار الخشبية – يدخل منها الهواء
- يتخلص النبات من CO2 الناتج من التنفس بالانتشار المباشر من الخلايا المعرضة مباشرة للهواء
- أما الخلايا البعيدة فتمرر CO2 إلى الخشب أو اللحاء ثم إلى الثغور ثم إلى الخارج .

علاقة البناء الضوئي بالتنفس في النبات :
- الأكسجين الناتج من عملية البناء الضوئي في البلاستيدة يستخدمه النبات في تحرير الطاقة من المواد العضوية أثناء عملية التنفس في الميتوكوندريا
- ثاني أكسيد الكربون الناتج من عملية التنفس يستخدمه النبات في عملية البناء الضوئي
- أي أن ما يتم في البلاستيدة ينعكس في الميتوكوندريا



تجربة لإيضاح انطلاق CO2 خلال التنفس الهوائي :
أ- تنفس الأجزاء غير الخضراء ( البذور ) :


الخطوات :
1- نجهز ثلاث معوجات ونضع في الأولى بذور بسلة جافة ونضع في الثانية والثالثة بذور نابتة
2- نغمر طرف ساق المعوجة الأولى والثالثة في محلول KOH والثانية في محلول NaCl
3- نترك المعوجات الثلاث لفترة من الوقت .

الملاحظة :
- لا يحدث شئ في حالة المعوجة الأولى والثانية بينما يرتفع محلول KOH في ساق المعوجة الثالثة .

الاستنتاج :
1- البذور الجافة لا تتنفس بنشاط لذا لا يحدث تغير في التجربة
2- البذور النابتة تحتاج إلى طاقة لذا تتنفس بنشاط لتحصل على ما يلزمها من طاقة
- البذور في المعوجة الثانية تستهلك O2 الموجود في المعوجة وتطلق CO2 ولا يحدث تغير في التجربة لأن كمية O2 الممتصة = كمية CO2 المنطلقة من تنفس البذور
- لذا يظل حجم الهواء ثابت في المعوجة على الرغم من تغير نسب مكوناته من الغازات
3- ارتفاع KOH في ساق المعوجة الثالثة يرجع إلى ذوبان CO2 في محلول KOH لذا يقل حجم الهواء في المعوجة فيرتفع المحلول في ساق المعوجة مما يؤكد تنفس البذور وانطلاق CO2 .
يمكن أن تتنفس البذور لا هوائيا إذا وضعت في ظروف لاهوائية (غياب الأكسجين)

ب- تنفس الأجزاء النباتية الخضراء :
الخطوات:
1- نضع نبات أخضر مزروع في أصيص أسفل ناقوس زجاجي ونضع أيضا معه كأسا يحتوي ماء جير رائق
2- نغطي الناقوس الزجاجي بقطعة قماش سوداء
3- نضع أصيص خالي من النبات ومعه كأس به ماء جير وننكس فوقهما ناقوس زجاجي مغطى بقماش أسود أيضا
4- نضع كأسا به ماء جير رائق في الهواء
5- نترك هذه الأجهزة فترة من الوقت .

الملاحظة :
يتعكر ماء الجير في الكأس الموجودة بجوار النبات أسفل الناقوس ولا يتعكر ماء الجير الموجود في الكأسين الآخرين ( أو يكون التعكير بسيط ) .

الاستنتاج :
- النبات المزروع في الأصيص تنفس وأخرج CO2 الذي عكر ماء الجير - سبب تغطية الناقوس بقماش أسود حتى لا يقوم النبات بعملية البناء الضوئي ويستهلك CO2 الناتج من التنفس
- سبب عدم تعكر ماء الجير في الكأسين الآخرين يرجع إلى ضآلة نسبة CO2 سواء في الهواء الجوي أو في هواء الناقوس
- نستنتج من ذلك أن النبات الأخضر يتنفس وينطلق عن ذلك CO2 .


ج- تجربة توضح عملية التخمر الكحولي ( التنفس اللاهوائي )
الخطوات :
1- نضع محلول سكري من العسل الأسود المخفف بضعف حجمه من الماء في دورق ونضيف إليه قدر من الخميرة ( من الفطريات )
2- نسد الدورق بسدادة تنفذ منها أنبوبة توصيل نغمر طرفها في كأس به ماء جير
3- نترك الجهاز عدة ساعات في مكان دافئ .

الملاحظة :
تتصاعد فقاعات تعكر ماء الجير ونشم رائحة من محتويات الدورق .

الاستنتاج :
- تعكر ماء الجير دليل على تصاعد غاز CO2 ( ينتج من تنفس فطر الخميرة )
- الرائحة التي نشمها هي رائحة الكحول ( ينتج من تنفس فطر الخميرة )
- نستنتج من ذلك أن فطر الخميرة يتنفس لا هوائيا ونتيجة هذا التنفس تصاعد غاز CO2 وتكون الكحول الايثيلي لذا يطلق على هذا النوع من التنفس اسم ( التخمر الكحولي )

.
يتبع بمجموعة من الأسئلة العامة على الفصل