التمثيل الضوئي والتنفس عمليتان أساسيتاناساس الحياة. كلاهما يحدث في الزنزانة. الأول - في النبات وبعض البكتيرية ، والثاني - في الحيوانات والنباتات ، وفي الفطريات والبكتيريا.
يمكننا أن نقول أن التنفس الخلوي والتمثيل الضوئي- عمليات معاكسة لبعضها البعض. هذا صحيح جزئيًا ، لأن الأول يمتص الأكسجين ويطلق ثاني أكسيد الكربون ، والثاني بالعكس. ومع ذلك ، فمن غير الصحيح مقارنة هاتين العمليتين ، لأنهما يحدثان في عضيات مختلفة باستخدام مواد مختلفة. تختلف الأغراض التي نحتاج إليها أيضًا: التمثيل الضوئي ضروري للحصول على المغذيات ، والتنفس الخلوي ضروري لتوليد الطاقة.
التمثيل الضوئي: أين وكيف يحدث؟
هذا تفاعل كيميائي يهدف إلى الحصولالمواد العضوية من غير العضوية. من الشروط الأساسية لعملية التمثيل الضوئي وجود ضوء الشمس ، حيث تعمل طاقته كمحفز.
يمكن التعبير عن خاصية التمثيل الضوئي للنباتات بالمعادلة التالية:
- 6CO2 + 6 ح2س = ج6H12يا6 + 6O2.
أي أنه من أصل ستة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون وكثير من جزيئات الماء في وجود ضوء الشمس ، يمكن للنبات أن يتلقى جزيء جلوكوز واحد وستة أكسجين.
هذا هو أبسط مثال على التمثيل الضوئي. بالإضافة إلى الجلوكوز ، يمكن تصنيع الكربوهيدرات الأخرى الأكثر تعقيدًا ، وكذلك المواد العضوية من الفئات الأخرى ، في النباتات.
فيما يلي مثال على إنتاج الأحماض الأمينية من المركبات غير العضوية:
- 6CO2 + 4 ح2О + 2SO42- + 23- + 6 ح+ = 2 ج3X7يا2NS + 13O2.
كما ترون ، من أصل ستة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون ،أربعة جزيئات ماء ، واثنين من أيونات الكبريتات ، واثنين من أيونات النترات وستة أيونات الهيدروجين ، باستخدام الطاقة الشمسية ، يمكنك الحصول على جزيئين من السيستين وثلاثة عشر - الأكسجين.
تتم عملية التمثيل الضوئي بشكل خاصالعضيات - البلاستيدات الخضراء. أنها تحتوي على صبغة الكلوروفيل ، والتي تعمل كمحفز للتفاعلات الكيميائية. توجد هذه العضيات فقط في الخلايا النباتية.
هيكل البلاستيدات الخضراء
إنه عضو عضوي له شكل ممدودالكرة. عادة ما يكون حجم البلاستيدات الخضراء 4-6 ميكرون ، ومع ذلك ، في خلايا بعض الطحالب ، يمكن العثور على البلاستيدات العملاقة - يمكن العثور على كروماتوفور ، يصل حجمها إلى 50 ميكرون.
ينتمي هذا العضوي إلى غشاءين. إنه محاط بقذائف خارجية وداخلية. يتم فصلهم عن بعضهم البعض بمساحة بين الغشاء.
تسمى البيئة الداخلية للبلاستيدات الخضراء "السدى". أنه يحتوي على الثايلاكويدات والصفائح.
الثايلاكويدات عبارة عن أكياس مسطحة على شكل قرصأغشية تحتوي على الكلوروفيل. هذا هو المكان الذي يحدث فيه التمثيل الضوئي. التجمع في أكوام ، تشكل الثايلاكويدات حبيبات. يمكن أن يختلف عدد الثايلاكويدات في الوجه من 3 إلى 50.
الصفيحات هي هياكل تتكون من أغشية. إنها شبكة من القنوات المتفرعة ، وتتمثل وظيفتها الرئيسية في توفير الاتصال بين الوجوه.
تحتوي البلاستيدات الخضراء أيضًا على الريبوسومات الخاصة بها ،ضروري لتخليق البروتينات و DNA و RNA. بالإضافة إلى ذلك ، قد تكون هناك شوائب تتكون من مغذيات احتياطية ، خاصة النشا.
التنفس الخلوي
هناك عدة أنواع من هذه العملية. هناك التنفس الخلوي اللاهوائي والهوائي. الأول هو خاصية البكتيريا. التنفس اللاهوائي على عدة أنواع: نترات ، كبريتات ، كبريتات ، حديد ، كربونات ، فومارات. تسمح هذه العمليات للبكتيريا بالحصول على الطاقة دون استخدام الأكسجين.
التنفس الخلوي الهوائي هو سمة مميزة لجميع الكائنات الحية الأخرى ، بما في ذلك الحيوانات والنباتات. يحدث بمشاركة الأكسجين.
في ممثلي الحيوانات ، يحدث التنفس الخلوي في عضيات خاصة. يطلق عليهم الميتوكوندريا. في النباتات ، يحدث تنفس الخلية أيضًا في الميتوكوندريا.
مراحل
يتم التنفس الخلوي على ثلاث مراحل:
- المرحلة التحضيرية.
- تحلل السكر (عملية لا هوائية ، لا تتطلب الأكسجين).
- الأكسدة (المرحلة الهوائية).
المرحلة التحضيرية
المرحلة الأولى هي تلك المعقدةيتم تقسيم المواد في الجهاز الهضمي إلى أبسط. وبالتالي ، يتم الحصول على الأحماض الأمينية من البروتينات والأحماض الدهنية والجلسرين من الدهون ، والجلوكوز من الكربوهيدرات المعقدة. يتم نقل هذه المركبات إلى الخلية ثم مباشرة إلى الميتوكوندريا.
تحلل السكر
انها تكمن في حقيقة أنه تحت تأثير الانزيماتيتم تكسير الجلوكوز إلى حمض البيروفيك وذرات الهيدروجين. ينتج هذا ATP (حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك). يمكن التعبير عن هذه العملية بالمعادلة التالية:
- C6H12يا6 = 2 ج3H3يا3 + 4 س + 2 ATP.
وبالتالي ، في عملية تحلل السكر من جزيء جلوكوز واحد ، يمكن للجسم الحصول على جزيئين من ATP.
أكسدة
في هذه المرحلة ، تتشكل أثناء تحلل السكريتفاعل حمض البيروفيك ، تحت تأثير الإنزيمات ، مع الأكسجين ، مما يؤدي إلى تكوين ذرات ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين. يتم بعد ذلك نقل هذه الذرات إلى الكريستا ، حيث تتأكسد لتكوين الماء و 36 جزيء ATP.
لذلك في عملية التنفس الخلوي بشكل عامالتعقيد ، يتم تشكيل 38 جزيء ATP: 2 في المرحلة الثانية و 36 في المرحلة الثالثة. حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك هو المصدر الرئيسي للطاقة التي تزودها الميتوكوندريا بالخلية.
هيكل الميتوكوندريا
تم العثور على العضيات التي يحدث فيها التنفس في الحيوانات والنباتات والخلايا الفطرية. إنها كروية وحجمها حوالي 1 ميكرون.
الميتوكوندريا ، مثل البلاستيدات الخضراء ، لها اثنانأغشية مفصولة بمساحة بين الغشاء. يسمى ما بداخل أصداف هذا العضوي المصفوفة. أنه يحتوي على الريبوسومات والحمض النووي الميتوكوندريا (mtDNA) و mtRNA. يحدث التحلل السكري والمرحلة الأولى من الأكسدة في المصفوفة.
تتشكل التجاعيد من الغشاء الداخلي ،مثل التلال. يطلق عليهم kristas. هنا تحدث المرحلة الثانية من المرحلة الثالثة من التنفس الخلوي. خلال ذلك ، تتشكل معظم جزيئات ATP.
أصل العضيات ذات الغشاء المزدوج
لقد أثبت العلماء أن الهياكلتوفير التمثيل الضوئي والتنفس ، ظهر في الخلية عن طريق التكاثر. أي أنهم كانوا في يوم من الأيام كائنات منفصلة. هذا يفسر حقيقة أن كل من الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء لها ريبوسوماتها الخاصة ، DNA و RNA.
