📘 درس: التفاعلات المسؤولة عن تحرير الطاقة الكامنة في المادة العضوية
🧪 مادة: علوم الحياة والأرض – السنة الثانية باكالوريا
🧬 مسلك: العلوم الفيزيائية وعلوم الحياة والأرض
🧭 المحور: استهلاك المادة العضوية وتدفق الطاقة
✅ تقديم عام:
تحتاج الخلايا الحية إلى الطاقة للقيام بوظائفها الحيوية مثل النمو، التركيب، الانقسام، والنقل النشيط. وتستمد هذه الطاقة من المادة العضوية (مثل الكليكوز) التي تخضع لسلسلة من التفاعلات الكيميائية داخل الخلية. فما هي التفاعلات التي تسمح بتحرير هذه الطاقة؟ وأين تحدث داخل الخلية؟
🔬 I. مفهوم التنفس الخلوي (Respiration cellulaire):
هو تفاعل يتم داخل الخلايا الحية، خاصة على مستوى الميتوكوندريات، ويؤدي إلى تحرير الطاقة الكامنة في الجزيئات العضوية (خصوصًا الكليكوز)، في وجود الأوكسجين.
📌 المعادلة العامة للتنفس:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + الطاقة (ATP)
- C6H12O6: الكليكوز
- O2: الأوكسجين
- CO2: ثنائي أوكسيد الكربون
- H2O: الماء
- ATP: طاقة مخزنة في جزيئات ATP
🧪 II. مراحل التنفس الخلوي:
يتكون من ثلاث مراحل أساسية:
1. التحلل السكري (Glycolyse):
- يتم في سيتوبلازم الخلية.
- تفكيك جزيء الكليكوز (C6) إلى جزيئين من حمض البيروفيك (C3).
- ينتج كمية قليلة من ATP و +NADH.
2. دورة كريبس (Cycle de Krebs):
- تحدث داخل الميتوكوندريا.
- يتم فيها أكسدة البيروفيك لإنتاج CO2 و NADH و FADH2 و ATP.
3. السلسلة التنفسية (Chaîne respiratoire):
- تحدث في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا.
- يتم فيها استعمال NADH و FADH2 لإنتاج كمية كبيرة من ATP.
- يتم استهلاك الأوكسجين وينتج الماء.
🧬 III. التخمر (La fermentation):
عندما لا يتوفر الأوكسجين، تلجأ بعض الكائنات أو الخلايا إلى التخمر كبديل للتنفس.
🧫 أنواع التخمر:
- تخمر كحولي: ينتج الإيثانول و CO2 (يحدث في الخمائر).
- تخمر لبني: ينتج حمض اللبنيك (يحدث في العضلات عند نقص الأوكسجين).
💡 التخمر أقل مردودية من حيث الطاقة مقارنة بالتنفس.
⚖️ مقارنة بين التنفس والتخمر:
| الخاصية | التنفس الخلوي | التخمر |
|---|---|---|
| الحاجة إلى O2 | ضروري | غير ضروري |
| مكان الحدوث | السيتوبلازم + ميتوكوندريا | السيتوبلازم فقط |
| الناتج الطاقي | مرتفع (36-38 ATP) | منخفض (2 ATP فقط) |
| نواتج التفاعل | CO2 + H2O | كحول أو حمض عضوي + CO2 |
🔍 خلاصة الدرس:
- الخلية تستعمل الكليكوز لتحرير الطاقة.
- يتم ذلك عبر التحلل السكري، دورة كريبس، السلسلة التنفسية.
- عند غياب الأوكسجين، يتم اعتماد التخمر، لكنه أقل مردودية.
- ATP هو شكل الطاقة المستعملة داخل الخلية.
📎 إعداد: AlloTaalim – علوم الحياة والأرض – الثانية باكالوريا