استهـلاك المــــادة العضويــة و تـدفق الطـــاقة
تقديــــــم:
تحتاج الخلايا الحيوانية و النباتية إلى طاقة تنفقها في مختلف الأنشطة، كالعمل الميكانيكي (حركة ) و النقل النشيط، والتركيبات الخلوية (تركيب مختلف الجزيئات المكونة للخلية) و تستخلص عن طريق هدم مواد عضوية أهمها السكريات و الدهنيات.
- كيف يؤذي هدم المواد العضوية إلى تحويل الطاقة الكامنة فيها إلى طاقة قابلة للاستعمال من طرف الخلايا؟ أو بعبارة أخرى ما التفاعلات المسؤولة عن تحرير الطاقة الكامنة في المادة العضوية على مستوى الخلية؟
- كيف تستعمل هذه الطاقة لضمان أنشطة الخلايا وتجديد مكوناتها؟
I/
التفاعلات المسؤولة عن تحرير الطاقة الكامنة في المادة العضوية على مستوى الخلية:
- مــــــاهي التفاعلات المســــــــؤولة عن تحريـــــر هذه الطاقة؟
- مــــــاهي البنيات الخلوية المـــــــــــتدخلة في ذلك؟
1/ الكشف عن أنماط الظواهر البيولوجية المسؤولة عن تحرير الطاقة الكامنة في المادة العضوية:
1-1/ الكشف عن دور التنفس في هدم الأغذية:
خميرة البيرة فطر مجهري وحيد الخلية يوجد عادة على سطح بعض الفواكه على شكل قشرة بيضاء رقيقة و يتميز بقدرة على النمو في وسط غني بالأكسجين ( وسط حيهوائي) و وسط يفتقر للأكسجين ( وسط حيلاهوائي).
في البداية نعرض محلولا عالقا لخلايا الخميرة للتهوية بواسطة مضخة لمدة ساعة تم نضع 5ml من هذا المحلول ذاخل مفاعل حيوي لعدة كما تبين الوثيقة جانبه.
وبفضل هذه العدة نحصل على النتائج التالية:
- مــــــــــــــــــــــــــــــــــاذا تستنتج من تحــــــليل هذه النتائــــــــــــــــــج؟
قبل حقن الكليكوز نلاحظ أن تركيز بقي مستقرا داخل المفاعل الحيوي و مباشرة بعد إضافة الكليكوز إلى الوسط نلاحظ انخفاض تدريجي في تركيز الأوكسجين.
نستنتج إذن أن خلية الخميرة تستعمل الأوكسجين لهدم الكليكوز وتطرح غاز ثنائي أكسيد الكربون وبالتالي نقول إن الخلايا تتنفس
1-2/ الكشف عن دور التخمر في هدم الأغذية:
Ãالتخمر البني:
نلاحظ انخفاض تدريجي لقيمةpH أي ارتفاع حمضية الوسط.وهذا راجع إلى تكون الحمض اللبني انطلاقا من هدم عصيات الحليب للكليكوز المكون للاكتوز " سكر الحليب"
à التخمر الكحولي:
في غياب الأوكسجين يتحول الكليكوز إلى كحول الإيثانول و غاز ثنائي أكسيد الكربون وتسمى هذه الظاهرة التخمر الكحولي وذلك حسب التفاعل التالي:
C6H12O6 2CO2 + 2C2H5OH
ملحوظة:
عكس التخمر الكحولي فالتخمر اللبني يتم دون طرح غاز ثنائي أكسيد الكربون.
1-3/ تعرف على البنيات الخلوية المتدخلة في التنفس و التخمر:
أنجز رسما تخطيطيا لخلية الخميرة في حالة التنفس و في حالة التخمر وقارن بينهما محددا العضي المسؤول عن التنفس؟
خلاصة:
يشكل كل من التنفس و التخمر مسلكين خلويين مختلفين لهدم المستقلبات واستخراج الطاقة الكامنة بها بحيث خلال ظاهرة التنفس يتم الهدم الكلي للكليكوز بوجود الأوكسجين وتحويله إلى CO2 وH2O وهي مواد معدنية دون قيمة طاقية. و يتطلب تدخل الميتوكوندريات. أما التخمر لا يتم إلا في غياب الأوكسجين وخلاله يخضع الكليكوز لهدم غير تام مع تخليص جزيئات عضوية لا تزال تختزن الطاقة الكيميائية. ولا يتطلب تدخل الميتوكوندريات.
تســــــــــــــــــــــــــــــــــــاؤل:
- كيف يتم هدم الكليكوز؟
2/ انحلال الكليكوز مرحلة مشتركة بين التنفس و التخمر:
نقوم بزرع خلايا الخميرة في وسط غني بالأوكسجين يحتوي على كمية من الكليكوز المشع. تم بعد ذلك نأخذ عينات من الخلايا في الأزمنة T0 ، T1 ، T2 ، T3 و T4 ونلاحظ بتقنية ملائمة ظهور مواد جديدة على مستوى خلايا الخميرة.
الزمن | الوسط الخارجي | الوسط الخلوي | |
جبلة شفافة | ميتوكوندري | ||
T0 | G+++ | ||
T1 | G+ | G++ | |
T2 | P++ | P+ | |
T3 | P++ ، K+ | ||
T4 | CO2 ، K++ | ||
G كلكوز ، P بيروفات ، K أحماض حلقة كريبس ، +++إشعاع مهم
بإعادة نفس التجربة في وسط يفتقر للأكسجين نحصل على النتائج التالية:
الزمن | الوسط الخارجي | الوسط الخلوي | |
جبلة شفافة | ميتوكوندري | ||
T0 | G+++ | ||
T1 | G+ | G++ | |
T2 | P++ | ||
T3 | P+ ، A+ | ||
T4 | A+، CO2 | ||
G كلكوز ، P بيروفات ، A+ كحول الإيثانول ، +++إشعاع مهم
حلل هذه النتائج ؟ بعد مقارنتها، ماذا تستنتج فيما يخص مصير الكليكوز داخل الخلية؟
بالنسبة للوسط غني بالأوكسجين:
في الزمن T1 ينتقل الكليكوز من الوسط الخارجي إلى الجبلة الشفافة ثم بعد ذلك في الزمن T2 يتحول الكليكوز إلى حمض البيروفيك الذي ينتقل تدريجيا إلى داخل الميتوكوندري .في الزمن T3 - T4 يتحول حمض البيروفيك إلى أحماض كريبس و CO2 الذي يطرح خارج الخلية.
بالنسبة للوسط الذي يفتقر إلى الأوكسجين:
في الزمن T1 ينتقل الكليكوز من الوسط الخارجي إلى الجبلة الشفافة ثم بعد ذلك في الزمن T2 يتحول الكليكوز إلى حمض البيروفيك. في الزمن T3 - T4 يتحول حمض البيروفيك إلى كحول الإيثانول و CO2 الذي يطرح خارج الخلية.
يتضح من مقارنة النتائج أن للتنفس والتخمر مرحلة مشتركة تتم داخل الجبلة الشفافة حيث تستمر تفاعلات التخمر في الجبلة الشفافة بينما يتطلب التنفس تدخل الميتوكوزدري.
نستنتج أن مستقلب الكليكوز يتعرض لتفككين الأول على مستوى الجبلة الشفافة يسمى انحلال الكليكوز و هي مرحلة مشتركة بالنسبة للتنفس والتخمر و الثاني على مستوى الميتوكوندري يسمى التأكسدات التنفسية.
تســــــــــــــــــــــــــــــــــــاؤل: فمـــــــــــــــــــا هي مراحل انحلال الكليكوز؟
عندما يدخل الكليكوز إلى الخلية يتحد مع الفوسفاط ليعطي كليكوز فوسفاط مما يمنعه من جهة من مغادرة الخلية و يمكنه من جهة أخرى من الدخول في سلسلة من التفاعلات تؤدي إلى تفككه تحت تأثير أنزيمات ليعطي في النهاية جزيئتين من حمض البيروفيك و تسمى هذه التحولات بانحلال الكليكوز و تتم في غياب الأكسجين.
التفاعل الإجمالي لانحلال الكليكوز:
C6H12O + 22ADP + 2Pi + 2 NAD+
2Ac.pyruvique + 2ATP + 2 NADH,H+
ملحوظة:
يستلزم استمرار انحلال الكليكوز إعادة أكسدة NADH,H+ لان تركيز NAD+
في السيتوبلازم ضعيف جدا. وتتم هذه الأكسدة إما خلال التأكسدات التنفسية بالنسبة للخلايا المزودة بالأوكسجين وخلال التخمر عندما يتم التزويد غير كاف.
تســــــــــــــــــــــــــــــــــــاؤلات:
- ما مصير حمض البيروفيك الناتج عن انحلال الكليكوز؟
- كيف تتم إعادة أكسدة NADH,H+ لاستمرار انحلال الكليكوز؟
3/ التنفس الخلوي ودور الميتوكندريات في إنتاج الطاقة:
3-1/ إبراز التنفس على مستوى الميتوكندري:
نقوم بعزل ميتوكوندريات
مأخوذة من خلايا نباتية ثم نضعها في وسط به أكسجين و نقيس كمية هذا الأخير في الوسط
بدلالة الزمن ، في الزمن t0
نضع الميتوكوندريات في الوسط و في الزمن t1
نضيف كمية
قليلة من الكليكوز و في الزمن t2
نضيف كمية قليلة من حمض البيروفيك ، و يمثل
المبيان التالي النتائج المحصل عليها:
عند إضافة الكليكوز إلى الوسط في الزمن t1
يلاحظ عدم استهلاك
الأكسجين أما عند إضافة حمض البيروفيك في الزمن t2
فيلاحظ ارتفاع في استهلاك
الأكسجين.
ومنه نستنتج أن الميتوكوندريات تستعمل حمض
البيروفيك بوجود الأكسجين و لا تستعمل الكليكوز مباشرة.
3 ـ 2 / فوق بنية الميتوكوندري:
هي عبارة عن عضيات خلوية يتراوح طولها بين μm1 و 2μm و عرضها بين 0,5 و μm 1.يزداد عددها كلما كانت الخلايا أكثر نشاطا و كلما كان الوسط غنيا بالأكسجين.
يتوفر الميتوكندري على غشائين داخلي و خارجي يفصلهما حيز بيغشائي.يحد الغشاء الداخلي فضاء يدعى ماتريس، ويرسل هذا الغشاء عدة التواءات نحو الماتريس تسمى أعراف بهدف الرفع من المساحة.
يتميز الغشاء الداخلي عن الغشاء الخارجي بكونه غنيا بمركبات بروتينية و ناقلات الالكترونات و مركبات أنزيمية كالكرات ذات شمراخ المتوفرة على أنزيم ATP سانتيتاز.
3-3/ التأكسدات التنفسية وظروف إنتاج ATP:
× أكسدة حمض البيروفيك:
يتم هدم حمض البيروفيك على مستوى الماتريس في مرحلتين:
à تكوين الأستيلكوانزيم
يتعرض حمض البيروفيك لتفاعل بيوكيميائي يؤذي إلى انتزاع الكربوكسيل (-COOH) وتحريرCO2 وإزالة الهيدروجين(أكسدة) مع اختزال NAD+إلى NADH,H+ فنحصل على الأستيل الذي يرتبط بمركب يدعى كوانزيم و يتكون أستيل كوانزيم A.
الحصيلة:
2Ac.pyruvique + 2CoA + 2 NAD+----------------> 2Acetyl-CoA + 2CO2+ 2 NADH,H+
- تفاعلات حلقة كريبس Krebs
بعد تثبيت الشق استيل على حمض اكسالو استيك يتكون حمض السيتريك أما كوانزيم فيتحرر قصد تثبيت شق استيل جديد. تم يدخل حمض الستريك في سلسلة من التفاعلات:
Eتفاعلات إزالة الكربون على شكل CO2
Eتفاعلات إزالة الهيدروجين الذي تستقبله متقبلات الهيدروجين وتتحول NAD+ وFAD إلى NADH,H+ و FADH2
Eتركيب جزيئة ATP
Eتجديد حمض اكسالواستيك الضروري لاستمرار هذه التفاعلات.
2Acetyl-CoA + 2ADP + 2Pi + 6NAD+ + 2FAD 4CO2 + 2ATP + 6NADH,H+ + 2FADH2+ 2CoA
× السلسلة التنفسية:
تتعرض ناقلات الالكترونات للأكسدة على مستوى المركبات الأنزيمية وناقلات الالكترونات المرصعة في الغشاء الداخلي للميتوكندري. تشكل هذه الناقلات ما يسمى بالسلسلة التنفسية. ويتضح من خلال الوثيقة أن انتقال الالكترونات من الزوج NAD+/NADH, H+ إلى الزوجO2 /H2O يتم بشكل تلقائي وتسمى عملية التدفق هذه الأكسدة التنفسية. ويعتبر الأوكسجين المتقبل النهائي للالكترونات الذي يتحول بتواجد H+إلى ماء.
ويصاحب انتقال الالكترونات على طول السلسلة التنفسية تحرير طاقة تستعمل لضخ بروتونات من الماتريس نحو الحيز بيغشائي الشيء الذي يؤذي إلى نشوء ممال بروتوني من جهتي الغشاء الداخلي للميتوكندري.
× ظروف إنتاج ATP:
تم عزل ميتوكندريات ووضعها في وسطين يحتوي كل واحد على ADP وPi :
الوسط الاول: pH الميتوكندري يعادل pH الوسط الخارجي ( 8 =pH )
الوسط الثاني: pH خارج الميتوكندري ( 4=pH ) اصغر من pH الميتوكندري ( 8 =pH )
وفي كل وسط يتم تتبع إنتاج ATP كما تبين الوثيقة التالية.
بعد عزل الميتوكندريات، يتم اخضاعها لموجات فوق صوتية مما يؤذي إلى تقطعيها وجعل مكونات الغشاء الداخلي تنقللب ، فتتشكل حويصلات مغلقة حيث تكون الكرات ذات شمراخ موجهة نحو الخارج، تم يتم نقل الحويصلات الى محاليل تختلف من حيث تحتوي على ADP وPi:
pHi = pHe? عدم تكون ATP
pHi < pHe? تكون ATP
?بعد معالجة الحويصلات بأنزيم تربسين الذي يفصل الكرات ذات شمراخ عن الحويصلات، يلاحظ عدم تركيب ATP.
بين من تحليل الوثيقتين مختلف شروط إنتاج على مستوى الميتوكندري؟
إن إنتاج ATP رهين بوظيفة السلسلة التنفسية للغشاء الداخلي للميتوكندري ذلك أن ممال البروتونات H+ في الحيز البيغشائي للميتوكندري يعتبر مدخرا للطاقة إذ أن دخول H+ إلى الماتريس عبر ATP سانتيتاز يساهم في فسفرة ADP و إنتاج ATP و بما أن هذا التفسفر مقرون بأكسدة NADH,H+و FADH2 فانه يدعى التفسفر المؤكسد.
3-4/ الحصيلة الطاقية للتنفس:
ترتبط الحصيلة الطاقية للتنفس داخل الجسم بنوعية الأنسجة وينتج هذا الاختلاف عن مصيرNADH,H+2 المنتجة خلال مرحلة انحلال الكليكوز في الجبلة الشفافة.
يتميز الغشاء الداخلي للميتوكندري بعدم نفاذيته ل NADH,H+ ويتطلب دخول قدرتها الاختزالية الى السلسلة التنفسية تدخل ناقلات تختلف حسب أنواع الأنسجة:
- ناقلة غليسرول فوسفاط الموجودة عموما في خلايا العضلة الهيكلية و الدماغ ينتج عنها تركيب FADH2
من كلNADH,H+.
- ناقلة مالات - اسبارتات الموجودة في خلايا الكبد و الكلية و القلب. ينتج عنها تركيب NADH,H+
من كل
NADH,H+.
احسب عدد جزيئات ATP المحصل عليه في الخلية العضلية والخلية الكبدية؟
و بالنسبة للخلية العضلية فان مجموع جزيئات ATPهي:36
4/ التخمر:
التفاعل الإجمالي للتخمر اللبني:
C6H12O6 + 2ADP + 2Pi 2(CH3-CHOH-COOH) + 2ATP
التفاعل الإجمالي للتخمر الكحولي:
C6H12O6 + 2ADP + 2Pi 2C2H5OH + 2CO2 +2ATP
في كلا الحالتين يتم إنتاج ATP2
5/ مقارنة الحصيلة الطاقية لكل من التنفس و التخمر:
التخمر | التنفس |
ATP2 | ATP36 أو 38 |
إذن الحصيلة الطاقية للتنفس أكبر من التخمر لأن جزيئة الكليكوز تخضع خلال التنفس لتفكيك تام أما خلال التخمر فيكون التفكيك غير تام حيث تبقى كمية من الطاقة داخل بعض الفضلات( الحمض اللبني أو الكحول).
6 / المردود الطاقي للتنفس و التخمر:
في كلتا الحالتين لا يتم تحويل كل الطاقة الكامنة في الكليكوز إلى ATP على مستوى الخلية و إنما يضيع جزء منها على شكل حرارة ، حيث لا يتم الاستفادة إلا من %38,31 من الطاقة الكامنة في الكليكوز خلال التنفس و % 2,13 فقط خلال التخمر.
الحصيلة العامة للتنفس الخلوي و التخمر
جزيئة ATP هي المصدر الأساسي للطاقة المستعملة مباشرة من طرف الخلايا. لكن مخزون محدود جدا، داخل الخلية ويتطلب تجديدها باستمرار. ويتم هذا بفضل ظاهرتين مختلفتين: التنفس و التخمر. تتجلى هاتان الظاهرتين في أكسدة مواد القيت العضوية عن طريق إزالة الهيدروجين المتتالية التي تمكن من تحرير الطاقة الكيميائية الكامنة في هذه المواد. يكون هذا التحرير تاما بالنسبة للتنفس و جزئيا بالنسبة للتخمر.
II / دور العضلات الهيكلية المخططة في تحويل الطاقة:
1- الدراسة التجريبية للتقلص العضلي للعضلة الهيكلية المخططة:
تتقلص العضلة على اثر استقبالها للسيالة العصبية الحركية لإنتاج قوة عضلية تؤدي إلى إحداث حركة و الحفاظ على وضع الجسم.
- فكيف يمكن دراسة التقلص العضلي تجريبيا؟
قصد تحليل الجوانب الميكانيكية ( الحركة) للتقلص العضلي نستعمل ضفدعة خرب دماغها و نخاعها الشوكي (لإزالة الحركة الإرادية و الحساسية و الانعكاس ).تم نكشف عن عضلة بطن الساق وكذلك العصب الوركي و نضعها فوق لويحة وتثبت عليها ركبة احد طرفيه الخلفيين تم نهيج العضلة إما مباشرة (بوضع الالكترودين المهيجين على سطحها) أو بصفة غير مباشرة (بوضع الالكترودين على العصب الوركي) فنحصل على تسجيلات عضلية تسمى مخططات عضلية.
استغلال النتائج المحصل عليها:
à استجابة العضلة لتهييج وحيد:
بعد تحليلك لمعطيات الوثيقة، احسب المدة الزمنية لكل مرحلة من مراحل الرعشة العضلية المعزولة؟
à استجابة العضلة لإهاجات متتالية و ذات شدة متصاعدة:
نتيجة تطبيق اهاجات كهربائية متتالية وذات شدة تصاعدية على عصب وركي مع دوران الاسطوانة باليد نحصل على الوثيقة التالية:
- استنتج الظاهرة التي تكشف عنها الوثيقة؟
à استجابة العضلة لإهاجتين متتاليتين:
نعرض العضلة لاهاجتين فعالتين متتاليتين من نفس الشدة مع تغيير المدة الفاصلة بينهما، فنحصل على النتائج التالية:
- فسر النتائج المحصل عليها؟
à استجابة العضلة لإهاجات متتالية:
- فسر التسجيلات المحصل عليها في الوثيقتين 1 و 2؟
2/ الظواهر المرافقة للتقلص العضلي و أصل الطاقة العضلية:
لعبة التنس رياضة تتطلب مجهودا عضليا مهما. وخلال فترات الراحة، بين الأشواط، يتناول اللاعب أغذية غنية بالسكريات. وفي نهاية التمرين تطهر عليه علامات العياء الذي يكون مرفوقا بارتفاع الإيقاع التنفسي و العرق و الطرح الحراري.
- ما المظاهر المرافقة للتقلص العضلي؟
- ما مصدر الطاقة اللازمة للنشاط العضلي؟
2-1/ الظواهر الحرارية المرافقة للتقلص العضلي:
تمكن تقنية العمود الحراري من التقاط التغيرات الحرارية داخل العضلة ( الوثيقة 1 ) وتمثل الوثيقة2 النتائج المحصل عليها:
- حلل التسجيل المحصل عليه؟
تبين التسجيلات المحصل عليها ان تحرير الحرارة من طرف عضلة في حالة نشاط يتم خلال مرحلتين اساسيتين:
ـ المرحلة الأولى: تحرر خلال الرعشة العضلية و تسمى الحرارة الأولية و تستغرق مدة وجيزة و يحرر جزء منها خلال مرحلة التقلص و الجزء الآخر خلال مرحلة الارتخاء.
ـ المرحلة الثانية: تحرر بعد الرعشة العضلية و تسمى الحرارة المتأخرة و هي ذات شدة أضعف و تستغرق مدة أطول .
يمكن تفسير ذالك بحدوث نمطين من التفاعلات الناشرة للحرارة
2-2/ الظواهر الكيميائية و الطاقية :
قام الباحثان Cheveauو Kaufmanبتحليل الدم الذي يدخل إلى العضلة الرافعة للشفة العليا للحصان و الدم الذي يخرج منها. ويعبر الجدول الأتي على النتائج المحصل عليها:
ثم تتبع استهلاك الأوكسجين و نسبة الحمض اللبني في دم شخص حسب شدة المجهود العضلي. يترجم الجدول التالي النتائج:
يمكن لعضلة موضوعة في جو مكون من الأزوت (يعني بدون O2 )وكبح إنتاج الحمض اللبني (بفعل حمض Monoiodoacetique )، أن تتقلص لمدة وجيزة . ويبين الجدول التالي المعايرات التي أنجزت على هذه العضلة قبل التقلص وبعده.
- بعد مقارنتك لمعطيات الوثائق 1و2و3 حدد التغيرات الكيميائية التي تصاحب التقلص العضلي. واستنتج أصل الطاقة العضلية؟
خلال النشاط العضلي ترتفع حاجيات العضلة من الأوكسجين و تطرح المزيد منCO2 ، ويرتفع استهلاك الكليكوز كما يلاحظ انخفاض مدخرات العضلة من الغليكوجين كما يزداد حجم الدم العابر للعضلة
ربما أن الطاقة اللازمة للتقلص العضلي مصدرها هدم الكليكوز.
أن استهلاك الأوكسجين يزداد مع ازدياد التمرين العضلي إلى أن يبلغ حدا أقصى ويستقر عنده و في هذه المرحلة و مع ازدياد المجهود العضلي يظهر الحمض اللبني في الدم.
ربما أن الطاقة المستعملة خلال التقلص العضلي تصدر عن تفاعلات هدم الكليكوز في غياب الأوكسجين مما يؤذي إلى إنتاج الحمض اللبني.
يتبين إذن أن الكليكوز لا يتدخل مباشرة في تزويد العضلة بالطاقة إذ يرجع هدا الدور ل ATP
تســـــــــــــاؤل: كيف يتم تحويل الطاقة المدخرة في جزيئة ATP إلى طاقة ميكانيكية خلال التقلص؟
3/ تعرف بنية وفوق بنية العضلة الهيكلية المخططة:
3-1/ من العضلة إلى الليف العضلي:
3- 2/ فوق بنية اللييف العضلي Myofibrille:
- صف بنية اللييف العضلي، مستعينا جوابك برسم تخطيطي و محددا على أي مستوى من الساركومير تم انجاز مقاطع الممثلة في أشكال الوثيقة؟
يتشكل كل لييف عضلي من تناوب أشرطة فاتحة I مكونة من خييطات عضلية دقيقة تدعى الاكتين و أشرطة داكنة A تتدخل فيها فيها خييطات الاكتين و خييطات عضلية سميكة تسمى الميوزين، و يظهر وسط كل شريط داكن منطقة فاتحة تدعى المنطقة H و وسط كل شريط فاتح خط قاتم يدعى الحز Z .
تسمى المنطقة المحصورة بين حزي Z متتالين ساركومير و يعتبر هذا الأخير الوحدة البنيوية و الوظيفية للييف العضلي.. يحتوي الساركومير على العديد من الميتوكندريات وعلى شبكة سيتوبلازمية وافرة تلتف حول اللييفات العضلية.
3- 3/ آلية التقلص العضلي:
à الكشف عن انزلاق خييطات الاكتين و الميوزين:
- قارن شكل الساركومير وأبعاد الأشرطة الفاتحة والقاتمة قبل وبعد التقلص العضلي؟
عند الانتقال من الراحة إلى التقلص يشهد الساركومير التطورات التالية:
- استقرار أبعاد الأشرطة القاتمة
- اختزال طول الأشرطة الفاتحة
- اقتراب الحزات فيما بينها أي تقصير الساركوميرات
يتم التقلص العضلي بفعل انزلاق خييطات الميوزين و الاكتين بعضها بالنسبة للبعض الشيء الذي يؤدي إلى تقصير الساركوميرات.
Ãمستلزمات التقلص العضلي:
- بعد تحليلك للمنحنى ، ماذا تستنتج بخصوص مستلزمات التقلص العضلي؟
بالنسبة للمنحنى رقم 1 وجود ATP وCa2+ نلاحظ ارتفاع توتر الليف و بعد منع حلمأة ATPبمادة نلاحظ انخفاض توتر الليف رغم وجود Ca2+ .
بالنسبة للمنحنى رقم 2 بوجود ATPوCa2+ نلاحظ ارتفاع توتر الليف و بعد ابطال مفعولCa2+ بمادة مانع نلاحظ انخفاض توتر الليف رغم وجود .ATP
ومنه نستنتج أن التقلص العضلي يستلزم حلمأة ATP و Ca2+.حيث تعمل ايونات الكالسيوم على إزاحة بروتينات التربوميوزين التي تحجب مواقع ارتباط الاكتين برؤوس الميوزين الشيء الذي يؤدي إلى تشكل قناطر مستعرضة مؤقتة بين خييطات الميوزين وخييطات الاكتين.
- تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة ميكانيكية:
يتبين من تحليل الوثيقة 3 - أ- ص 35 أن مركب اكتوميوزين يمثل أنزيم قوي (حافز) لتفاعل حلمأة ATP
ATP + H2O مركب اكــــــــــتوميــــــــــــوزين ADP + Pi + طاقة
à تفسير آلية التقلص العضلي:
3- 4 / طرق تجديد الطاقة اللازمة للتقلص العضلي:
يحتاج التقلص العضلي باستمرار إلى ATP بكونها تلعب دور المحروق الخلوي العام.
- فماهي مختلف المسالك الاستقلابية المعتمدة لتجديد ATP؟
أ ـ تفاعلات متوسطة لاهوائية لبنية:التخمر اللبني. lactique Anaerobe
في غياب O2 و بعد تفكيك الكليكوز إلى حمض بيروفيك يختزل هذا الأخير إلى حمض لبني .
C6H12O6 + 2ADP + 2Pi 2(CH3-CHOH-COOH) + 2ATP
ب ـ تفاعلات سريعة لاهوائية لالبنية:Anaerobe alactique
و هي مصدر الحرارة الأولية خصوصا حرارة الارتخاء .
ـ التفاعل الأول:
ADP + ADP enzyme Myokinase ATP +AMP + الارتخاء حرارة
ـ التفاعل الثاني : تحتوي الألياف العضلية على مركب غني بالطاقة يسمى كرياتين فوسفاط Créatine-P
ADP + Créatine-P ATP +Créatine + حرارة الارتخاء
ج ـ تفاعلات بطيئة هوائية :Aerobe
بوجود O2 و بعد تفكيك الكليكوز إلى حمض بيروفيك يدخل هذا الأخير في التأكسدات التنفسية داخل الميتوكوندري و هي مصدر الحرارة المتأخرة.
C6H12O6 + O2 CO2 + H2O + 36ATP + الحرارة المتأخرة
خلاصة:
III - دور المادة العضوية في بناء و تجديد المادة الحية( التركيبات الخلوية)
تتجدد الجزيئات العضوية المكونة للمادة الحية عند الكائنات الحية باستمرار حيث تموت خلايا و تعوض بأخرى جديدة.
- كيف يتم تركيب المواد العضوية المكونة للمادة الحية؟
- ما هي العضيات الخلوية المتدخلة في هده التركيبات؟
1- الكشف عن تجديد المادة الحية:
يتم إطعام فئران بوجبات غذائية إحداها تحتوي على أحماض امينية موسومة بالكربون المشع و تؤخذ قطع من كبد هذه الفئران بانتظام و تقاس بها شدة الإشعاع ويمثل المبيان جانبه التالي النتائج المحصل عليها.
ماذا تستنتج من تحليل النتائج التجريبية؟
نلاحظ زيادة نسبة الإشعاع للبروتينات على مستوى الخلايا الكبدية خلال اليوم الأول من بداية التجربة دليل على دمج الأحماض الامينية الموسومة لتركيب البروتينات لكن بعد ذلك يبدأ الإشعاع في الانخفاض تدريجيا ليصل إلى أدنى نسبة في اليوم التاسع ، دليل على انحلال البروتيدات الموسومة (الهدم) و تعويضها ببروتيدات جديدة غير موسومة .
نستنتج من هذه النتائج على أن البروتينات تتجدد باستمرار على مستوى الخلية.
2- موقع تركيب البروتينات: مثال الخلايا المفرزة للبروتينات العنبات البنكرياسية.
تمثل البروتينات % 50من الوزن الجاف للخلايا وتقوم بوظائف مختلفة حيث نميز:
- بروتينات البنية تشكل المكونات الأساسية للخلايا اد أنها تكون هيكل الخلايا الذي يمنحها شكلها
- بروتينات وظيفية مثال الأنزيمات تمكن من تحفيز أغلبية التفاعلات الكيميائية الخاصة بالهدم التفكيك والبناء التركيب
à التعرف علة بنية البنكرياس:
يتكون البنرياس اساسا من مجموعتين من الخلايا:
- العنبات عبارة عن اكياس مستديرة تفرز العصارة البنكرياسية في الاثنى عشري بواسطة قناة رئيسية
- جزيرات langerhans : عبارة عن خلايا صغيرة متجمعة تفرز هرموناتها المركبة مباشرة في الدم
à تقنية الايسام الاشعاعي لتتبع تركيب المادة عبر البنيات الخلوية:
للتحقق من دور العنبات نقوم بحقن حيوان بحمض اميني مشع اللوسين المشع مثلا تم نتتبع مسار الجزيئة المشعة عبر الخلايا المفرزة للعصارة البنكرياسية بواسطة التصوير الداتي.
نلاحظ أن الحمض الاميني المشع ينفذ للخلية من قاعدتها ويخترقها صوب قمتها حيث يطرح في فتحة العنبة. ويلاحظ كذلك أن اللوسين المشع مدمج ضمن البروتينات الانزيمية المفرزة في فتحة العنبات.
تســــــــــــاؤل: ما مسير الضمخلوي للبروتينات المركبة؟
3 - المسير الضمخلوي للبروتينات المركبة:
4- تعرف على بنية العضيات المتدخلة في تركيب المادة:
- الجسيمات الريبية:
- الشبكة السيتوبلازمية الداخلية:
- جهاز غولجي:
- الحويصلات الإفرازية:
خلاصة:
قبل التقلص بعد التقلص الغليكوجين 1,62 1,62 الحمض اللبني 1,5 1,5 ATP 2 0 الفوسفوكرياتين 1,5 1,5 المجهود (Kj/70kg/min) استهلاك O2((l/70kg/min الحمض اللبني ((g/70kg/min 44 2,17 - 52 2,8 - 58,5 3,01 - 68 3,04 1,95 79,5 3,04 13,43 92 3,04 26,8 101 3,04 37,66 خلال ساعة بالنسبة لKg 1من العضلة في حالة راحة في حالة نشاط حجم الدم الذي يعبر العضلة ب ( l) 12,220 56,325 حجم الأوكسجين المستهلك ب (l) 0,307 5,207 حجم CO2 المطروح ب (l) 0,220 5,950 كمية الكليكوز المستهلكة ب (g) 2,042 8,432 البروتيدات المستهلكة ب (g) 0 0 الدهون المستهلكة ب (g) 0 0
صفحة جيدة شكرا
ردحذف