الميتوكوندريا: محطات الطاقة في الخلية ومرحلتا التنفس
Science Prep 2 Term 1, Unit 3: pp. 75–81
الهدفأصف الميتوكوندريا ومرحلتي التنفس الخلوي.
كلمات جديدة
ميتوكوندريا · عضية يتحرر فيها معظم الطاقة من الغذاءالأعراف · ثنيات الغشاء الداخلي للميتوكوندرياحمض البيروفيك · الجزيء الذي يتكون عند شطر الجلوكوز في المرحلة الأولى
الشرح
الميتوكوندريا عضية على شكل حبة فاصولياء لها غشاء خارجي وغشاء داخلي مطوي في أعراف. وتعطي الثنيات سطحًا أكبر لتحرير الطاقة. وفي الداخل سائل هو الماتركس فيه إنزيمات. والخلايا التي تحتاج إلى طاقة كثيرة، مثل خلايا العضلات والكبد، فيها ميتوكوندريا كثيرة. ومعظم الخلايا فيها ميتوكوندريا لكن ليست كلها: فكريات الدم الحمراء الناضجة لا ميتوكوندريا فيها. ويحدث التنفس الخلوي على مرحلتين. المرحلة الأولى في العصارة الخلوية، بلا أكسجين: يُشطر جزيء جلوكوز واحد إلى جزيئين من حمض البيروفيك، وتتحرر طاقة قليلة. والمرحلة الثانية في الميتوكوندريا، بوجود الأكسجين: سلسلة تفاعلات تحرر طاقة أكبر بكثير وتكوّن ثاني أكسيد الكربون والماء. ونحن في الميتوكوندريا لا «نصنع» الطاقة: إنما نحررها من الغذاء. فكّر في بطارية أو محفظة: تحتفظ الخلايا بالطاقة جاهزة وتنفقها عند الحاجة. ولا نستخدم هنا دورة كربس ولا ATP ولا أسماء أخرى.
المرحلة ١: العصارة الخلوية بلا أكسجين: الجلوكوز ← ٢ حمض بيروفيك + طاقة قليلة→المرحلة ٢: الميتوكوندريا بوجود الأكسجين: طاقة أكثر بكثير وCO₂ وH₂O
أمثلة محلولة
لماذا في الخلية العضلية ميتوكوندريا أكثر من خلية الجلد؟ لأن الخلايا العضلية تبذل شغلًا كبيرًا وتحتاج إلى تحرير طاقة كثيرة، فتفيدها ميتوكوندريا أكثر.
أي مرحلة تحتاج إلى الأكسجين، الأولى أم الثانية؟ الثانية، في الميتوكوندريا. أما الأولى ففي العصارة الخلوية ولا تحتاج إلى أكسجين.
خميرة في زجاجة فيها ماء سكري دافئ، وعلى فوهتها بالونة، تنتفخ البالونة ببطء. تطلق الخميرة ثاني أكسيد الكربون وهي تستخدم السكر. وهذا يبيّن أن خلايا الخميرة تحرر الطاقة من السكر، لكنه لا يثبت المرحلتين.
نشاط الفصل
بالونة الخميرة، بمساعدة أحد الكبار. ضع ملعقة خميرة جافة وملعقة سكر في زجاجة بلاستيكية نظيفة، وأضف ماء صنبور دافئًا (وليس ساخنًا)، وحرّك، واسحب بالونة على الفوهة. اتركها ٣٠ إلى ٦٠ دقيقة وصف ما تفعله البالونة. لا تتذوق شيئًا وأبقِ الزجاجة مغلقة ببالونة فقط. اشرح في جملتين ماذا فعلت خلايا الخميرة بالسكر.
تدرّب
1
صف تركيب الميتوكوندريا.
عضية على شكل حبة فاصولياء لها غشاء خارجي وغشاء داخلي مطوي (أعراف) وماتركس فيه إنزيمات.
2
أين تحدث المرحلة الأولى من التنفس الخلوي؟ وهل تحتاج إلى أكسجين؟
في العصارة الخلوية؛ لا.
3
ماذا يتكون عند شطر جزيء جلوكوز واحد في المرحلة الأولى؟