Skip to main content
Global

7.E: التنفس الخلوي (تمارين)

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196279

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    7.1: الطاقة في الأنظمة الحية

    يتضمن إنتاج الطاقة داخل الخلية العديد من المسارات الكيميائية المنسقة. معظم هذه المسارات عبارة عن مجموعات من تفاعلات الأكسدة والاختزال. تحدث الأكسدة والاختزال جنبًا إلى جنب. يقوم تفاعل الأكسدة بتجريد إلكترون من ذرة في مركب، وإضافة هذا الإلكترون إلى مركب آخر هو تفاعل اختزالي. نظرًا لأن الأكسدة والاختزال يحدثان معًا عادةً، فإن هذه الأزواج من التفاعلات تسمى تفاعلات اختزال الأكسدة أو تفاعلات الأكسدة والاختزال.

    مراجعة الأسئلة

    عملة الطاقة التي تستخدمها الخلايا هي ________.

    1. ATP
    2. ADP
    3. أمبير
    4. الأدينوزين
    إجابة

    أ

    تفاعل كيميائي مختزل ________.

    1. يقلل المركب إلى شكل أبسط
    2. يضيف إلكترون إلى الركيزة
    3. يزيل ذرة الهيدروجين من الركيزة
    4. هو رد فعل تقويضي
    إجابة

    ب

    استجابة مجانية

    لماذا من المفيد للخلايا استخدام ATP بدلاً من الطاقة مباشرة من روابط الكربوهيدرات؟ ما هي أكبر العوائق لتسخير الطاقة مباشرة من روابط العديد من المركبات المختلفة؟

    إجابة

    يوفر ATP للخلية طريقة للتعامل مع الطاقة بطريقة فعالة. يمكن شحن الجزيء وتخزينه واستخدامه حسب الحاجة. علاوة على ذلك، يتم توفير الطاقة الناتجة عن تحلل ATP ككمية ثابتة. سيؤدي حصاد الطاقة من روابط العديد من المركبات المختلفة إلى توصيل الطاقة بكميات مختلفة.

    7.2: تحلل السكر

    تحلل السكر هو الخطوة الأولى في تكسير الجلوكوز لاستخراج الطاقة من أجل التمثيل الغذائي الخلوي. تقوم جميع الكائنات الحية تقريبًا بإجراء تحلل السكر كجزء من عملية التمثيل الغذائي. لا تستخدم العملية الأكسجين وبالتالي فهي لا هوائية. يحدث تحلل السكر في السيتوبلازم لكل من الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة.

    مراجعة الأسئلة

    خلال النصف الثاني من تحلل السكر، ماذا يحدث؟

    1. يتم استخدام ATP.
    2. يتم تقسيم الفركتوز إلى قسمين.
    3. ATP مصنوع.
    4. يصبح الجلوكوز فركتوز.
    إجابة

    ج

    استجابة مجانية

    تقوم جميع الكائنات الحية الموجودة على وجه الأرض تقريبًا ببعض أشكال تحلل السكر. كيف تدعم هذه الحقيقة أو لا تدعم التأكيد على أن تحلل السكر هو أحد أقدم مسارات التمثيل الغذائي؟

    إجابة

    إذا تطور تحلل السكر في وقت متأخر نسبيًا، فمن المحتمل ألا يكون عالميًا في الكائنات الحية كما هو. ربما تطورت في كائنات بدائية للغاية واستمرت، مع إضافة مسارات أخرى من التمثيل الغذائي للكربوهيدرات التي تطورت لاحقًا.

    لا تقوم خلايا الدم الحمراء بإجراء التنفس الهوائي، ولكنها تقوم بتحلل السكر. لماذا تحتاج جميع الخلايا إلى مصدر للطاقة، وماذا سيحدث إذا تم حظر تحلل السكر في خلية الدم الحمراء؟

    إجابة

    يجب أن تستهلك جميع الخلايا الطاقة للقيام بالوظائف الأساسية، مثل ضخ الأيونات عبر الأغشية. ستفقد خلية الدم الحمراء إمكاناتها الغشائية إذا تم حظر تحلل السكر، وستموت في النهاية.

    7.3: أكسدة البيروفات ودورة حمض الستريك

    إذا كان الأكسجين متاحًا، فسيمضي التنفس الهوائي إلى الأمام. في الخلايا حقيقية النواة، يتم نقل جزيئات البيروفات المنتجة في نهاية تحلل السكر إلى الميتوكوندريا، وهي مواقع التنفس الخلوي. هناك، سيتم تحويل البيروفات إلى مجموعة أسيتيل يتم التقاطها وتنشيطها بواسطة مركب حامل يسمى الإنزيم المساعد A (CoA). يسمى المركب الناتج أسيتيل CoA. CoA مصنوع من فيتامين B5 وحمض البانتوثيني.

    مراجعة الأسئلة

    ما الذي تتم إزالته من البيروفات أثناء تحويله إلى مجموعة أسيتيل؟

    1. أكسجين
    2. ATP
    3. فيتامين ب
    4. ثنائي أكسيد الكربون
    إجابة

    د

    ماذا تفعل الإلكترونات المضافة إلى NAD +؟

    1. تصبح جزءًا من مسار التخمير.
    2. يذهبون إلى مسار آخر لإنتاج ATP.
    3. إنها تنشط دخول مجموعة الأسيتيل إلى دورة حمض الستريك.
    4. يتم تحويلها إلى NADP.
    إجابة

    ب

    يتم إنتاج GTP أو ATP أثناء تحويل ________.

    1. إيزوسيترات إلى ألفا كيتوجلوتارات
    2. سكسينيل Coa في سكسينات
    3. فومارات إلى مالات
    4. مالات إلى أوكسالوأسيتات
    إجابة

    ب

    ما عدد جزيئات NADH التي يتم إنتاجها في كل دورة من دورة حمض الستريك؟

    1. واحد
    2. اثنان
    3. ثلاثة
    4. أربعة
    إجابة

    ج

    استجابة مجانية

    ما الفرق الأساسي بين المسار الدائري والمسار الخطي؟

    إجابة

    في المسار الدائري، يكون المنتج النهائي للتفاعل هو أيضًا المادة المتفاعلة الأولية. يتسم المسار بالاستدامة الذاتية، طالما تم توفير أي من الوسطاء في المسار. المسارات الدائرية قادرة على استيعاب نقاط دخول وخروج متعددة، وبالتالي فهي مناسبة بشكل خاص للمسارات البرمائية. في المسار الخطي، تكمل رحلة واحدة عبر المسار المسار، وستكون الرحلة الثانية حدثًا مستقلاً.

    7.4: الفسفرة التأكسدية

    لقد قرأت للتو عن مسارين في هدم الجلوكوز - تحلل السكر ودورة حمض الستريك - اللذان يولدان ATP. ومع ذلك، فإن معظم ATP المتولد أثناء الهدم الهوائي للجلوكوز لا يتولد مباشرة من هذه المسارات. بل إنه مشتق من عملية تبدأ بتحريك الإلكترونات من خلال سلسلة من ناقلات الإلكترون التي تخضع لتفاعلات الأكسدة والاختزال. يؤدي هذا إلى تراكم أيونات الهيدروجين داخل مساحة المصفوفة.

    مراجعة الأسئلة

    ما المركب الذي يستقبل الإلكترونات من NADH؟

    1. ترويض
    2. يوبيكوينون
    3. السيتوكروم ج 1
    4. أكسجين
    إجابة

    أ

    يتضمن التناضح الكيميائي ________.

    1. حركة الإلكترونات عبر غشاء الخلية
    2. حركة ذرات الهيدروجين عبر غشاء الميتوكوندريا
    3. حركة أيونات الهيدروجين عبر غشاء الميتوكوندريا
    4. حركة الجلوكوز من خلال غشاء الخلية
    إجابة

    ج

    استجابة مجانية

    كيف تختلف أدوار أوبيكينون والسيتوكروم ج عن المكونات الأخرى لسلسلة نقل الإلكترون؟

    إجابة

    Q و السيتوكروم c هي جزيئات نقل. لا تؤدي وظيفتها بشكل مباشر إلى تخليق ATP من حيث أنها ليست مضخات. علاوة على ذلك، Q هو المكون الوحيد في سلسلة نقل الإلكترون الذي ليس بروتينًا. يوبيكوينون والسيتوكروم ج حاملان صغيران ومتحركتان للإلكترون، في حين أن المكونات الأخرى لسلسلة نقل الإلكترون هي مجمعات كبيرة ترتكز في غشاء الميتوكوندريا الداخلي.

    ما الذي يفسر العدد المختلف لجزيئات ATP التي تتكون من خلال التنفس الخلوي؟

    إجابة

    ينتج عدد قليل من الأنسجة باستثناء العضلات أقصى قدر ممكن من ATP من العناصر الغذائية. تستخدم المواد الوسيطة لإنتاج الأحماض الأمينية والأحماض الدهنية والكوليسترول والسكريات اللازمة للأحماض النووية. عندما يتم نقل NADH من السيتوبلازم إلى الميتوكوندريا، يتم استخدام آلية نقل نشطة، مما يقلل من كمية ATP التي يمكن صنعها. تختلف سلسلة نقل الإلكترون في التركيب بين الأنواع، لذلك ستصنع الكائنات الحية المختلفة كميات مختلفة من ATP باستخدام سلاسل نقل الإلكترون الخاصة بها.

    7.5: التمثيل الغذائي بدون أكسجين

    في التنفس الهوائي، يكون مستقبل الإلكترون النهائي هو جزيء الأكسجين، O2. في حالة حدوث تنفس هوائي، سيتم إنتاج ATP باستخدام طاقة الإلكترونات عالية الطاقة التي يحملها NADH أو FADH2 إلى سلسلة نقل الإلكترون. في حالة عدم حدوث التنفس الهوائي، يجب إعادة أكسدة NADH إلى NAD+لإعادة استخدامه كحامل إلكتروني حتى يستمر مسار التحلل السكري.

    مراجعة الأسئلة

    أي من طرق التخمير التالية يمكن أن تحدث في عضلات الهيكل العظمي للحيوانات؟

    1. تخمير حمض اللاكتيك
    2. تخمير الكحول
    3. تخمير الحمض المختلط
    4. التخمير البروبيوني
    إجابة

    أ

    استجابة مجانية

    ما الفرق الأساسي بين التخمير والتنفس اللاهوائي؟

    إجابة

    يستخدم التخمير تحلل السكر فقط. يستخدم التنفس اللاهوائي جميع الأجزاء الثلاثة للتنفس الخلوي، بما في ذلك الأجزاء الموجودة في الميتوكوندريا مثل دورة حمض الستريك ونقل الإلكترون؛ كما أنه يستخدم مستقبل إلكتروني نهائي مختلف بدلاً من غاز الأكسجين.

    7.6: اتصالات مسارات التمثيل الغذائي للكربوهيدرات والبروتين والدهون

    ترتبط جميع المسارات التقويضية للكربوهيدرات والبروتينات والدهون في النهاية بتحلل السكر ومسارات دورة حمض الستريك. يجب اعتبار المسارات الأيضية مسامية - أي أن المواد تدخل من مسارات أخرى، وتغادر المواد الوسيطة إلى مسارات أخرى. هذه المسارات ليست أنظمة مغلقة. العديد من الركائز والمواد الوسيطة والمنتجات في مسار معين هي مواد تفاعلية في مسارات أخرى.

    مراجعة الأسئلة

    الرابط الرئيسي للسكريات في تحلل السكر هو ________.

    1. جلوكوز 6-فوسفات
    2. الفركتوز 1،6-بيسفسفات
    3. فوسفات ثنائي هيدروكسي أسيتون
    4. فوسفونيل بيروفات
    إجابة

    أ

    أكسدة بيتا هي ________.

    1. انهيار السكريات
    2. تجميع السكريات
    3. انهيار الأحماض الدهنية
    4. إزالة المجموعات الأمينية من الأحماض الأمينية
    إجابة

    ج

    استجابة مجانية

    هل تصف مسارات التمثيل الغذائي بأنها مهدرة بطبيعتها أو اقتصادية بطبيعتها، ولماذا؟

    إجابة

    إنها اقتصادية للغاية. تتحرك الركائز والوسيطة والمنتجات بين المسارات وتقوم بذلك استجابةً لحلقات تثبيط التغذية الراجعة المضبوطة بدقة والتي تحافظ على توازن التمثيل الغذائي بشكل عام. قد تحدث المواد الوسيطة في أحد المسارات في مسار آخر، ويمكنها الانتقال من مسار إلى آخر بشكل سلس استجابة لاحتياجات الخلية.

    7.7: تنظيم التنفس الخلوي

    يجب تنظيم التنفس الخلوي من أجل توفير كميات متوازنة من الطاقة في شكل ATP. يجب أن تولد الخلية أيضًا عددًا من المركبات الوسيطة التي تستخدم في عملية التمثيل الغذائي والهدم للجزيئات الكبيرة. بدون ضوابط، ستتوقف التفاعلات الأيضية بسرعة عندما تصل التفاعلات الأمامية والخلفية إلى حالة توازن. سيتم استخدام الموارد بشكل غير لائق.

    مراجعة الأسئلة

    تأثير المستويات العالية من ADP هو ________.

    1. زيادة نشاط الإنزيم
    2. تقليل نشاط الإنزيم
    3. ليس لها أي تأثير على نشاط الإنزيم
    4. إبطاء المسار
    إجابة

    أ

    التحكم في أي إنزيم يمارس أكبر قدر من التحكم في تحلل السكر؟

    1. هيكسكيناز
    2. فوسفوفروكتوكيناز
    3. جلوكوز-6-فوسفاتاز
    4. ألدولاز
    إجابة

    ب

    استجابة مجانية

    كيف تؤثر السيترات من دورة حمض الستريك على تحلل السكر؟

    إجابة

    يمكن أن تمنع السيترات فوسفوفروكتوكيناز من خلال تنظيم التغذية الراجعة.

    لماذا قد تكون آليات التغذية الراجعة السلبية أكثر شيوعًا من آليات التغذية الراجعة الإيجابية في الخلايا الحية؟

    إجابة

    تتحكم آليات التغذية الراجعة السلبية فعليًا في العملية؛ يمكنها إيقاف تشغيلها، بينما تعمل التغذية الراجعة الإيجابية على تسريع العملية، مما يسمح للخلية بعدم التحكم فيها. تحافظ التغذية الراجعة السلبية بشكل طبيعي على التوازن، في حين أن التغذية الراجعة الإيجابية تدفع النظام بعيدًا عن التوازن.