☰ خطة العام · العلوم (بالعربية)

الخلايا والأيض والتكيفات

الأسبوع 6 · بقية الموضوع ١-٥ «الأهمية البيولوجية للماء»: أجزاء الخلية والأيض والإنزيمات، والموضوع ١-٦ «التكيفات البيولوجية للكائنات الحية في البيئة المائية»: التكيفات التركيبية والسلوكية والفسيولوجية والتكيف للضغط الأسموزي · 3 دروس
2

الأيض والإنزيمات

Integrated Science Sec 1 Term 1, Unit 1: pp. 33–42
الهدفأفرّق بين تفاعلات الهدم والبناء، وأفسّر كيف تسرّع الإنزيمات التفاعلات ولماذا تهم درجة الحرارة والرقم الهيدروجيني.
كلمات جديدة
الأيض · كل التفاعلات الكيميائية في الخلية الحية بوجود الماءطاقة التنشيط · أقل كمية من الطاقة لازمة لبدء تفاعل كيميائيالإنزيم · بروتين يعمل عاملًا محفزًا: يسرّع تفاعلًا في الخلية ولا يُستهلكالمادة المتفاعلة (الركيزة) · المادة التي يعمل عليها الإنزيم وتناسب موقعه النشط
الشرح

يتكون الأيض من نوعين من التفاعلات. ففي تفاعلات الهدم تتفكك جزيئات كبيرة وتطلق طاقة: مثل الجلوكوز في التنفس الخلوي، C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + طاقة. وفي تفاعلات البناء تُبنى جزيئات كبيرة من جزيئات صغيرة وتُستهلك طاقة: ومن أمثلتها البناء الضوئي وتكوين البروتين من الأحماض الأمينية. ويحتاج كل تفاعل إلى حد أدنى من الطاقة ليبدأ هو طاقة التنشيط. والإنزيمات بروتينات تجعل التفاعلات أسرع كثيرًا في الخلية بخفضها طاقة التنشيط؛ فهي عوامل محفزة. ويعمل الإنزيم كالقفل والمفتاح: فالمادة المتفاعلة تناسب الموقع النشط لإنزيم معيّن. وفي نهاية التفاعل يبقى الإنزيم دون تغيير ويستطيع العمل ثانية. ولكل إنزيم درجة حرارة ورقم هيدروجيني مثاليان. وعند الابتعاد عنهما يقل نشاطه، وإذا كان التغير كبيرًا تتضرر بنيته ويتوقف عن العمل. والإنزيمات ليست حية، وهي عوامل محفزة وليست «منشِّطات».

020406080100102030405060النشاط مقابل درجة الحرارة °Cرسم لنشاط إنزيم (أرقام مخترعة)
أمثلة محلولة
هل هو هدم أم بناء؟ (أ) يتفكك الجلوكوز في الخلايا ويطلق طاقة: هدم. (ب) تتصل الأحماض الأمينية لتكوّن بروتينًا وتُستهلك طاقة: بناء. (ج) يبني البناء الضوئي الجلوكوز من CO₂ والماء مستخدمًا الضوء: بناء.
نعدّ الذرات في C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O. الطرف الأيسر: C ٦، وH ١٢، وO ٦ + ١٢ = ١٨. الطرف الأيمن: C ٦، وH ٦ × ٢ = ١٢، وO ١٢ + ٦ = ١٨. المعادلة موزونة.
اقرأ الرسم: يزداد نشاط الإنزيم حتى ٤٠ °C حيث يبلغ أعلى قيمة (الدرجة المثلى)، ثم ينخفض بسرعة عند ٥٠ °C ويكاد يكون صفرًا عند ٦٠ °C. والأرقام مخترعة لتوضيح الشكل. وفوق الدرجة المثلى تتضرر بنية الإنزيم فلا يستطيع الإمساك بمادته المتفاعلة.
نشاط الفصل

الخميرة والبالون، بمساعدة أحد الكبار. اخلط ملعقة خميرة جافة وملعقة سكر مع ماء صنبور فاتر في ثلاث زجاجات بلاستيكية صغيرة وشدّ بالونًا على عنق كل زجاجة. ضع واحدة في مكان بارد، وأخرى في وعاء ماء صنبور دافئ (نحو ٣٥–٤٠ °C وليس أسخن)، والثالثة في وعاء ماء بارد فيه ثلج. بعد ساعة صف البالونات الثلاثة. فسّر ذلك بالإنزيمات ودرجة الحرارة. لا شيء يُسخَّن ولا يُتذوق.

تدرّب
1
هل تفكك الجلوكوز في التنفس هدم أم بناء؟ وهل يطلق طاقة أم يستهلكها؟
2
ماذا يفعل الإنزيم بطاقة التنشيط لتفاعل ما؟
3
هل يُستهلك الإنزيم بعد التفاعل؟ فسّر.
4
في صورة القفل والمفتاح للإنزيم، ما «القفل» وما «المفتاح»؟