التخمر La fermentation
1 ـ ملاحظات أولية:
ـ يحمض الحليب تحت تأثير بكتيريات حيلاهوائية تحول اللاكتوز ( سكر الحليب) إلى حمض لبني الذي يتسبب في تخثر بروتين الحليب الجبنين.
ـ يتكون الحمض اللبني داخل العضلات المتعبة بعد القيام بنشاط عضلي قوي و طويل.
2 ـ تفسير:
عندما يصبح تزويد الخلية بالأكسجين غير كاف يمنع حمض البيروفيك من الدخول في سلسلة الأكسدة التنفسية فيتحول إلى حمض لبني بأكسدته لــ NADH حسب التفاعل التالي:
CH3-CO-COOH + NADH ------------------------->CH3-CHOH-COOH + NAD
حمص لبني حمض بيروفيك
تسمى هذه الظاهرة بالتخمر اللبني و تحدث في الجبلة الشفافة. انظر الوثيقة1 ـ الوثيقة2
هناك أنواع أخرى من التخمرات كالتخمر الكحولي الذي ينتج الاثانول و التخمر الزبدي الذي ينتج الحمض الزبدي ...
3ـ الحصيلة الطاقية:
التفاعل الإجمالي للتخمر اللبني:
C6H12O6 + 2ADP + 2Pi -----------------------> 2(CH3-CHOH-COOH) + 2ATP
التفاعل الإجمالي للتخمر الكحولي:
C6H12O6 + 2ADP + 2Pi -----------------------> 2C2H5OH + 2CO2 +2ATP
الوثيقة
في كلا الحالتين يتم إنتاج 2ATP
IV / مقارنة الحصيلة الطاقية للتنفس و التخمر:
التخمر
التنفس
2ATP
36ATP
ـ 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).
الوثيقة
V / مقارنة المردود الطاقي للتنفس و التخمر:
ـ جزيئة كليكوز تحتوي على طاقة كامنة تقدر بــ 686Kcal
ـ حلمأة جزيئة ATP تعطي طاقة تقدر بـ 7,3Kcal
المردود الطاقي للتخمر
المردود الطاقي للتنفس
2 x 7,3/686 x 100= 2,13%
36 x 7,3/686 x 100= 38,31%
ـ المردود الطاقي 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 الحمض اللبني أو الكحول.
ـ 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.
VI / دور العضلات الهيكلية المخططة في تحويل الطاقة:
العضلات الهيكلية هي كل العضلات المرتبطة بالهيكل العظمي و تمكن من القيام بالحركات عن طريق التقلص و تتميز بصفة عامة بالاهتياجية أي القدرة على الاستجابة لعامل مهيج و القلوصية أي القدرة على التقلص.
1 ـ دراسة تجريبية للتقلص العضلي( الظواهر الميكانيكية):
1 - 1 - العدة التجريبية:
توصل عضلة بطن الساق لضفدعة مخربة الدماغ و النخاع الشوكي بجهاز تسجيل التقلص العضلي الذي يسمى راسمة عضلية ثم نهيج العضلة إما بطريقة مباشرة أو غير مباشرة ( تهييج العصب الوركي) فنحصل على تسجيلات تسمى رسوم تخطيطية عضلية .
1 - 2 - تحليل التسجيلات العضلية: الوثيقة
أ - استجابة العضلة لاهاجة واحدة:
يمكن تقسيم المنحنى إلى ثلاثة أقسام:
ـ زمن الكمون : و هو المدة الزمنية التي تفصل التنبيه عن الاستجابة العضلية.
ـ مرحلة التقلص العضلي .
ـ مرحلة الارتخاء: أثناءها تعود العضلة إلى طولها الأصلي.
عند التنبيه الوحيد للعضلة نحصل على استجابة سريعة للعضلة تسمى الرعشة العضلية أو المخطط العضلي.
ب - استجابة العضلة لاهاجات متباعدة ذات شدة متصاعدة:
الشدة S1 لا تحدث التقلص العضلي و تسمى شدة غير فعالة.
الشدة S2 التي تحدث فيها أول استجابة تسمى العتبة أو الريوباز .
انطلاقا من S2 و كلما ارتفعت شدة الاهاجة كلما ازداد وسع التقلص و عندما تصل الشدة إلى S4 يضل عندئذ الوسع في قيمته القصوى مهما ارتفعت شدة الاهاجة و هذا يفسر بكون العضلة تتكون من ألياف عضلية و كلما ازدادت شدة الاهاجة إلا و يزداد عدد الألياف المستجيبة و عندما تستجيب كل الألياف يبقى الوسع ثابتا في قيمته القصوى و هذا ما يعرف بقانون التجنيد أو الإجمال بحيث تضاف استجابة الألياف لبعضها البعض.
ج - استجابة العضلة لاهاجات متتالية و متماثلة و فعالة :
ـ إذا وقع التهييج الثاني بعد انتهاء الاستجابة الأولى نحصل على رعشة معزولة بنفس الوسع.
ـ إذا وقع التهييج الثاني خلال مرحلة الارتخاء تلتحم الاستجابتان بشكل غير تام مع وسع أكبر للثانية.
ـ إذا وقع التهييج الثاني خلال مرحلة تقلص الاستجابة الأولى تلتحم الاستجابتان بشكل تام و نحصل على رعشة واحدة ذات وسع كبير.
د - استجابة العضلة لسلسلة من الاهاجات المتماثلة و المتقاربة:
ـ إذا كانت الاهاجات متباعدة تلتحم الاستجابات جزئيا و نتكلم عن كزاز غير تام.
ـ إذا كانت الاهاجات متقاربة تلتحم الاستجابات كليا و نتكلم عن كزاز تام.
التقلص الطبيعي للعضلة في الجسم عبارة عن كزاز تام يعني أن الجهاز العصبي يرسل سيالات عصبية مستمرة و متقاربة.
و - التعب العضلي:
نخضع العضلة لتنبيه واحد فنحصل على رعشة عضلية 1 ، بعد ذلك نخضعها لسلسلة من الاهاجات الغير مسجلة و في النهاية نخضعها لتنبيه أخير فنحصل على المخطط 2 .
يتميز التعب العضلي بالزيادة في مدة الكمون و نقصان في وسع التقلص و إطالة مدة الرعشة.
2 ـ الظواهر المرافقة للتقلص العضلي:
2 ـ 1 ـ ملاحظات:
خلال التمرين الرياضي يلاحظ إضافة إلى تقلص العضلات ( الظواهر الميكانيكية ) الظواهر التالية:
ـ ارتفاع درجة حرارة العضلات .
ـ ارتفاع كمية O2 المستهلك و CO2 المطروح ( ارتفاع التردد التنفسي)
ـ ارتفاع التردد القلبي و الصبيب الدموي.
2 ـ 2 ـ استنتاج:
التقلص في جوانبه الميكانيكية يكون مصحوبا بظواهر أخرى حرارية و كيميائية( طاقية).
2 ـ 3 ـ الظواهر الحرارية:
تطرح الحرارة من طرف العضلة في مرحلين أساسيتين:
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 .
2 ـ 4 ـ الظواهر الطاقية:
المصدر المباشر للطاقة اللازمة للتقلص العضلي هي حلمأة جزيئة ATP
ATP + H2O ----------------------> ADP + Pi + 7,3Kcal
جزء من هذه الطاقة يستعمل في التقلص العضلي و الجزء الآخر يضيع على شكل حرارة التقلص.
ـ طرق تجديد ATP:انظر الوثيقة
أ ـ تفاعلات سريعة لاهوائية لالبنية:Anaerobe alactique
و هي مصدر الحرارة الأولية خصوصا حرارة الارتخاء .
ـ التفاعل الأول :
ADP + ADP ------------ enzyme Myokinase----------> ATP +AMP + حرارة الارتخاء
ـ التفاعل الثاني : تحتوي الألياف العضلية على مركب غني بالطاقة يسمى كرياتين فوسفاط أو فوسفاجين Creatine-P
ADP + Creatine-P --------------------------------------> ATP +Creatine + حرارة الارتخاء
ب ـ تفاعلات متوسطة لاهوائية لبنية:التخمر اللبني.Anaerobe lactique
في غياب O2 و بعد تفكيك الكليكوز إلى حمض بيروفيك يختزل هذا الأخير إلى حمض لبني .
C6H12O6 + 2ADP + 2Pi -----------------------> 2(CH3-CHOH-COOH) + 2ATP
يسبب تراكم الحمض اللبني انخفض PH العضلة و بالتالي انخفاض فعالية الأنزيمات و انخفاض الإستقلاب العضلي مما يؤدي إلى التعب العضلي.
ج ـ تفاعلات بطيئة هوائية :Aerobe
في وجود 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
منقول
موضوع: ملخصات علوم طبيعية 