فصل از ماده به انرژی؛ گفتار تأمین انرژی؛ تنفس یاختهای؛ زیستشناسی دوازدهم
دعای مطالعه [ نمایش ]
بِسْمِ الله الرَّحْمنِ الرَّحیمِ
اَللّهُمَّ اَخْرِجْنى مِنْ ظُلُماتِ الْوَهْمِ
خدايا مرا بيرون آور از تاريكىهاى وهم،
وَ اَكْرِمْنى بِنُورِ الْفَهْمِ
و به نور فهم گرامى ام بدار،
اَللّهُمَّ افْتَحْ عَلَيْنا اَبْوابَ رَحْمَتِكَ
خدايا درهاى رحمتت را به روى ما بگشا،
وَانْشُرْ عَلَيْنا خَزائِنَ عُلُومِكَ بِرَحْمَتِكَ يا اَرْحَمَ الرّاحِمينَ
و خزانههاى علومت را بر ما باز كن به امید رحمتت اى مهربانترين مهربانان.
عدالت آموزشی، بستر رشد و پیشرفت حقیقی
عدالت آموزشی نه صرفاً یک شعار اجتماعی، بلکه شالودهای است که بر آن، بنای رشد فردی و پیشرفت جمعی استوار میشود. هنگامی که فرصتهای یادگیری بهطور برابر در اختیار همگان قرار گیرد، استعدادهای نهفته در هر گوشهای از جامعه مجال شکوفایی مییابند. عدالت آموزشی یعنی شکستن دیوارهای تبعیض و فراهم آوردن دسترسی برابر به منابع دانایی، تا هیچ کودکی در حاشیه نماند و هیچ استعدادی در خاموشی فراموش نشود.
رشد حقیقی جامعه، زمانی معنا مییابد که آموزش، امتیاز گروهی خاص نباشد؛ بلکه میراث مشترکی باشد برای تمام فرزندان این سرزمین. عدالت آموزشی پلی است که فاصلهی میان فقر و توانگری، مرکز و حاشیه، و امروز و فردا را کوتاه میکند. جامعهای که به این اصل پایبند باشد، در واقع سرمایهگذاری بر بزرگترین ثروت خویش ــ یعنی سرمایه انسانی ــ کرده است.
پیشرفت پایدار، ثمرهی عدالت در آموزش است. در غیاب عدالت آموزشی، شکافهای اجتماعی عمیقتر شده و چرخهی نابرابری بازتولید میشود. اما هنگامی که هر فرد، فارغ از طبقه، جنسیت، قومیت یا موقعیت جغرافیایی، امکان دستیابی به آموزش باکیفیت را داشته باشد، مسیر تعالی فردی و شکوفایی ملی هموار میشود.
عدالت آموزشی چراغی است که راه آینده را روشن میسازد؛ چراغی که نهتنها به رشد علمی و اقتصادی میانجامد، بلکه روح جامعه را به ارزشهایی چون همبستگی، برابری و کرامت انسانی پیوند میزند. در سایهی چنین عدالتی است که «رشد» به معنای بالندگی فردی و «پیشرفت» به معنای تعالی جمعی، همزمان و هماهنگ تحقق مییابند.
در جهانی که رشد و پیشرفت بدون عدالت آموزشی معنایی ندارد، آیندهنگاران مغز با مدیریت داریوش طاهری بر این باور استوار است که برابری در آموزش، سنگبنای شکوفایی فردا است. این نهاد با تکیه بر اندیشهی «پرورش مغزها، پرواز جامعه» میکوشد تا فرصت برابر برای همه فراهم شود، زیرا تنها در سایهی عدالت آموزشی است که استعدادها بیدار میشوند و جامعه به سوی تعالی گام برمیدارد. آیندهنگاران مغز با رسالت «عدالت در آموزش، بیداری در اندیشه، شکوفایی در فردا» در مسیر ساختن فردایی روشن و انسانی قدم برمیدارد؛ فردایی که در آن هیچ ذهنی در حاشیه نمیماند و هر استعداد، فرصت درخشیدن مییابد.
امروز بیش از هر زمان دیگر نیازمند نهادهایی هستیم که این آرمان را به عمل بدل کنند. آیندهنگاران مغز گامی استوار در این مسیر نهاده است؛ مسیری که در آن عدالت آموزشی نه یک رؤیا، بلکه یک واقعیت تحققیافته خواهد بود.
آیندهنگاران مغز:
«عدالت آموزشی، بیداری اندیشهها، شکوفایی فردا»
کتاب الکترونیکی پرسشهای دو گزینهای
پرسشهای دو گزینهای و خط به خط گفتارهای زیستشناسی چیست و گسترهٔ حیات؛ برای دانلود اینجا کلیک کنید.
برای مشاهده «کتاب الکترونیکی» کلیک کنید.
کتاب الکترونیکی تعمیق و تثبیت یادگیری زیستشناسی
پرسشهای جاهای خالی و خط به خط گفتار نوکلئیک اسیدها؛ برای دانلود اینجا کلیک کنید.
برای مشاهده «کتاب الکترونیکی» کلیک کنید.
ویرایش بر اساس کتاب چاپ 1402
از ماده به انرژی
از ماده به انرژیاکنون که در حال مطالعه این درس هستید، یاختههای بدنتان انرژی مصرف میکنند. این انرژی از کجا و چگونه تأمین میشود؟
چرا ورزش و فعالیتهای بدنی شدید، سبب میشوند تا احساس گرما کنیم و مقداری آب به شکل عرق از دست بدهیم؟
با همه تفاوتهایی که بین ما و زرافهای که در تصویر میبینید، وجود دارد، انرژی موردنیاز ما به شیوه یکسانی از غذایی که میخوریم تأمین میشود. در این فصل به فرایندهای آزاد شدن انرژی از ماده مغذی در یاختهها میپردازیم.
گفتار ۱. تأمین انرژی
تنفس یاختهای
به یاد دارید چرا به اکسیژن نیاز داریم؛ در کتاب زیست شناسی ۱، آموختید که نیاز ما به اکسیژن به علت انجام فرایندی به نام تنفس یاختهای است؛ زیرا در این فرایند ATP تولید میشود؛ مثلاً انرژی ذخیره شده در گلوکز در تنفس یاختهای، برای تشکیل مولکول ATP به کار میرود (واکنش 1).
واکنش ۱- تنفس یاختهای
C6H12O6 + 6O2 + ADP + P (فسفات) →6CO2 + 6H2O + ATP
این واکنش تنفس یاختهای هوازی رانشان میدهد؛ زیرا تجزیه ماده مغذی و تولید ATP با حضور اکسیژن انجام میشود. تجزیه ماده مغذی و تولید ATP بدون نیاز به اکسیژن نیز انجام میشود که در گفتار ۳ به آن میپردازیم.
ATP مولکول پر انرژی
هیچ جانداری نمیتواند بدون انرژی زنده بماند، رشد و فعالیت کند. حفظ هر یک از ویژگیهای جانداران مانند رشد و نمو و تولیدمثل به در اختیار داشتن ATP وابسته است.
ATP یا آدنوزین تری فسفات، شکل رایج و قابل استفاده انرژی در یاختهها است. این نوکلئوتید از باز آلی آدنین، قند پنج کربنی ریبوز (که با هم آدنوزین نامیده میشوند) و سه گروه فسفات تشکیل شده است. افزوده شدن فسفات به آدنوزین در سه مرحله روی میدهد. در نتیجه در ابتدا AMP (آدنوزین مونوفسفات)، سپس ADP (آدنوزین دیفسفات) و در نهایت ATP (آدنوزین تریفسفات) تشکیل میشود (شکل 1).
شکل ۱- ساخته شدن ATP
در شکل ۲ تبدیل ATP و ADP را به یکدیگر میبینید. تشکیل ATP از ADP، با مصرف انرژی و تبدیل آن به ADP همراه با آزاد شدن انرژی است.
شکل ۲- تبدیل ADP و ATP به یکدیگر
واژه شناسی
راكيزه (میتوکندری/ mitochondrion)
راكيزه، اندامکی کروی یا میلهای شکل در یاختههای یوکاریوتی و عهدهدار تنفس هوازی و تولید انرژی است. «راکیزه» از دو جزء «راک» به معنی رشته و نخ (در برابر «میتو» یونانی به همین معنی) و پسوند تصغیر و شباهت «- ایزه» ساخته شده است.
روشهای ساخته شدن ATP: دیدیم که برای ساخته شدن ATP به فسفات نیاز هست. یکی از روشهای ساخته شدن ATP برداشته شدن گروه فسفات از یک ترکیب فسفاتدار (پیش ماده) و افزودن آن به ADP است. به همین علت، این روش را ساخته شدن ATP در سطح پیش ماده مینامند.
در کتاب «زیست شناسی ۲» با نمونهای از ساخته شدن ATP در سطح پیش ماده آشنا شدهاید، آیا آن را به یاد دارید؟ در آنجا دانستید که ماهیچهها برای انقباض به ATP نیاز دارند و یکی از راههای تأمین آن در ماهیچهها، برداشتِ فسفات از مولکول کراتین فسفات و انتقال آن به ADP است (شكل ۳). در این مثال کراتین فسفات، پیش مادهای است که فسفات آن برای ساخته شدن ATP به کار میرود.
شكل ۳- ساخته شدن ATP در سطح پیش ماده
ساخته شدن اکسایشی و ساخته شدن نوری ATP، دو روش دیگرند. در ساخته شدن اکسایشی، ATP از یون فسفات و انرژی حاصل از انتقال الکترونها در راکیزه ساخته میشود که در ادامه این فصل با آن آشنا میشوید. روش دیگر ساخته شدن ATP ساخته شدن نوری است که در سبز دیسه انجام میشود (فصل ۶).
بیشتر بدانید
کربوهیدراتها
کربوهیدراتها دارای کربن، هیدروژن و اکسیژناند. نقش انرژی زایی کربوهیدراتها به خوبی شناخته شده است. این ترکیبات به علت داشتن پیوندهای هیدروژن- کربن، انرژی فراوانی در خود ذخیره و هنگام اکسایش آزاد میکنند. در یک نوع تقسیمبندی، کربوهیدراتها را در سه گروه مونوساکاریدها (مانند گلوکز و فروکتوز)، دی ساکاریدها (مانند ساکارز) و پلی ساکاریدها (مانند سلولز، نشاسته و گلیکوژن) قرار میدهند. قند و شکر از ساکارز تشکیل شدهاند. این دی ساکارید از مونوساکاریدهای گلوکز و فروکتوز تشکیل شده است. 
بیشتر بدانید
ارتباط با شیمی
تعریف جامع و امروزی اکسایش و کاهش بر اساس داد و ستد الكترون است. از دست دادن الکترون به معنی اکسایش و گرفتن الکترون به معنی کاهش است.
زیستن با اکسیژن
اغلب، واژه تنفس یاختهای را برای تنفس یاختهای هوازی به کار میبرند. در اینجا ما نیز تنفس یاختهای را به جای تنفس یاختهای هوازی به کار میبریم.
قندکافت (گلیکولیز): اولین مرحله تنفس یاختهای، قندکافت و به معنی تجزیه گلوکز است که در ماده زمینه سیتوپلاسم انجام میشود. تجزیه گلوکز در قند كافت، نه به صورت یکباره، بلکه به صورت مرحلهای انجام میشود (شکل ۴).
برای انجام واکنشهای مربوط به تجزیه گلوکز انرژی فعالسازی نیاز هست. این انرژی از ATP تأمین میشود.
در شکل ۴ میبینید که از گلوکز و ATP، قند فروکتوز با دو فسفات ایجاد میشود. از تجزیه این قند، دو قند سه کربنی فسفاته به وجود میآید. هر یک از این قندها با گرفتن یک گروه فسفات به اسیدی سه کربنی تبدیل میشود. هر یک از این مولکولهای سه کربنی در نهایت به پیرووات (بنیان پیروویک اسید) تبدیل میشود. در این واکنشها مولکولهای ATP و NADH به وجود میآیند.
NADH حامل الكترون است، دو نوکلئوتید دارد و از NAD+ به اضافه الكترون و پروتون تشکیل میشود. NAD+ و NADH با گرفتن و از دست دادن الکترون و پروتون، به همدیگر تبدیل میشوند (واکنش 2). NAD+ با گرفتن الکترون کاهش و NADH با از دست دادن الکترون اکسایش مییابد.
NAD+ + 2H+ + 2e– → NADH + H+
واکنش ۲- یک الكترون برای خنثی کردن +NAD به کار میرود. بنابراین محصول به صورت +NADH+H در واکنش نوشته میشود.
شکل ۴- مراحل قند كافت
فعالیت ۱
گفت وگو کنید
همان طور که دیدید، در قند كافت ATP ساخته میشود. بر اساس روشهایی که درباره تولید ATP گفتیم، ساخته شدن ATP در قند کافت با کدام روش انجام میشود؟
راکیزه مقصد پیرووات
مرحله دیگر تنفس یاختهای به اکسیژن نیاز دارد و در یوکاریوتها در راکيزه انجام میشود.
راکیزه دو غشا دارد: غشای بیرونی صاف، و غشای درونی آن به داخل چینخورده است. درنتیجه، فضای درون آن به بخش داخلی و بخش بیرونی (فضای بین دو غشا) تقسیم میشود (شکل 5).
راکیزه دنای مستقل از هسته و رِناتَن مخصوص به خود را دارد، بنابراین در آن پروتئینسازی انجام میشود. در دنای راکیزه، ژنهای مورد نیاز برای ساخته شدن انواعی از پروتئینهای مورد نیاز در تنفس یاختهای وجود دارند.
راكيزه همراه با یاخته و نیز مستقل از آن تقسیم میشود. به نظر شما مستقل بودن تقسیم راكیزه از تقسیم یاخته چه اهمیتی دارد؟
به هر حال راکیزه برای انجام نقش خود در تنفس یاختهای به پروتئینهایی وابسته است که ژنهای آنها در هسته قرار دارند و به وسیله رِناتَنهای سیتوپلاسمی ساخته میشوند.
شكل ۵- راكيزه. الف) راکیزه و ترسیمی از آن ب) راكيزه در یاخته گیاهی
بیشتر بدانید
تبدیل +NAD و NADH به یکدیگر
NADH: شکل کاهش یافته نیکوتین آمید +NAD: شکل اکسید شده نیکوتین آمید
اکسایش پیرووات: گفتیم که در انتهای قندكافت، پیرووات به وجود میآید. این مولکول از طریق انتقال فعال وارد راکیزه میشود و در آنجا اکسایش مییابد. پیرووات در راکیزه یک کربن دیاکسید از دست میدهد و به بنیان استیل تبدیل میشود. استیل با اتصال به مولکولی به نام کوآنزیم A استیل کوآنزیم A را تشکیل میدهد. در این واکنش NADH نیز به وجود میآید (شکل 6).
اکسایش استیل کوآنزیم A در چرخهای از واکنشهای آنزیمی، به نام چرخه کِرِبس، در بخش داخلی راکيزه انجام میگیرد که در گفتار بعدی به آن میپردازیم.
شکل ۶- اکسایش پیرووات و تشکیل استيل كوآنزيم A
بیشتر بدانید
دانشمند موفق
هانس آدولف کِرِبس فیزیکدان و زیست شیمیدان آلمانی متولد بریتانیا (۱۹۸۱-۱۹۰۰) بسیاری از مراحل اکسایش پیرووات را کشف و معرفی کرد. به همین علت این چرخه، چرخه کربس نامیده شد. او در سال ۱۹۵۳ به همراه دانشمندی دیگر، موفق به دریافت جایزه نوبل در زمینه کار اندام شناسی (فیزیولوژی) و پزشکی شد. از نظر کربس دانشمند موفق، فردی است که مهارتهای فنی و علمی لازم را برای کسب موفقیتهای بیشتر با استفاده از امکانات موجود داشته باشد. همچنین، در راه رسیدن به هدف، سختیها را تحمل کند و نتایج پژوهش را به روشنی ارائه دهد.
📘 زیستشناسی را بازی کنید و موفقیت را تجربه کنید
با جایخالیهای تعاملی، متنها را خودتان کامل کنید، فکر کنید و یاد بگیرید. فوراً کلیک کنید و تجربه یادگیری تعاملی را آغاز کنید!
سلام و درود
«تکرار مادر مهارتهاست»
در راستای افزایش مهارت شما آزمونهای متنوع و زیادی از خط به خط این گفتار برای شما آماده شده است. هر آزمون دارای ۲۰ سوال ۲ گزینهای است.
برای تثبیت مطلب در حافظه و یادگیری هر چه بیشتر مطلب، در آزمونهای آنلاین «آیندهنگاران مغز» شرکت کنید.
برای شرکت در انواع آزمونهای آنلاین «گفتار تأمین انرژی» بر لینک زیر کلیک کنید:
در ادامه خود را بیازمایید:
