فصل از ماده به انرژی؛ گفتار اکسایش بیشتر؛ چرخه کربس؛ 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 شده بر اساس کتاب چاپ ۱۴۰۲
گفتار ۲. اکسایش بیشتر
مولکول گلوکز در تنفس هوازی باید تا حد تشکیل مولکولهای CO2 تجزیه شود. بخشی از تجزیه گلوکز در قندکافت و اکسایش پیرووات و بخش دیگر آن در چرخه کربس انجام میشود.
چرخه کربس
شكل ۷ ترسیم سادهای از وقایع کلی چرخه کربس را نشان میدهد.
شكل ۷- طرح سادهای از چرخه کربس
در این چرخه، ضمن ترکیب استیل کوانزیم A با مولکولی چهارکربنی، کوآنزیم A جدا و مولکولی شش کربنی، ایجاد میشود. پس از آن در طی واکنشهای متفاوتی که در چرخه کربس رخ میدهد، دواتم کربن به صورت CO2 آزاد و مولکول چهار کربنی برای گرفتن استیل کوآنزیم دیگر، بازسازی میشود.
از اکسایش هر مولکول شش کربنی در واکنشهای چرخه کربس، مولکولهای FADH2 ،NADH و ATP در محلهای متفاوتی از چرخه تشکیل میشوند.
FADH2 ترکیبی نوکلئوتیددار و همانند NADH حامل الکترون است. FADH2 از FAD ساخته میشود. (واکنش 3).
واکنش ۳)
FAD + 2H+ +2e– ⇆ FADH2
به این ترتیب با انجام قندكافت، اکسایش پیرووات و چرخه کربس، مولکول گلوکز تا تشکیل مولکولهای CO2 تجزیه میشود. انرژی حاصل از تجزیه گلوکز صرف ساخته شدن ATP و مولکولهای حامل الكترون (NADH و FADH2) میشود.
تشکیل ATP بیشتر
دیدیم که در تنفس یاختهای ATP به وجود میآید. جالب است بدانیم که مولکولهای NADH و FADH2 نیز برای تولید ATP مصرف میشوند، چگونه انرژی مولکولهای حامل الكترون برای تولید ATP به کار میرود؟
همچنین براساس رابطة کلی تنفس یاختهای می دانیم که در این فرایند آب نیز تشکیل میشود. آب چگونه در این فرایند تولید میشود ؟ پاسخ این پرسشها در زنجیره انتقال الکترون در غشای درونی راکیزه نهفته است.
زنجیره انتقال الکترون
این زنجیره از مولکولهایی تشکیل شده است که در غشای درونی راکیزه قرار دارند و میتوانند الکترون بگیرند یا از دست دهند.
در این زنجیره میبینید که الکترونها در نهایت به اکسیژن مولکولی میرسند. اکسیژن با گرفتن الکترون به یون اکسید (اتم اکسیژن با دو بار منفی) تبدیل میشود.
شکل ۸- زنجیره انتقال الكترون در راکیزه و تشکیل ATP
یونهای اکسید در ترکیب با پروتونهایی که در بخش داخلی قرار دارند، مولکولهای آب را تشکیل میدهند (واکنش 4).
1/2O2 + 2e → O2- O2- + 2H+ → H2O
واکنش ۴- تشکیل آب
اگر به شکل ۸ توجه کنید، میبینید که پروتونها (یونهای H+) در سه محل از زنجیره انتقال الكترون از بخش داخلی به فضای بین دو غشا پمپ میشوند. انرژی لازم برای انتقال پروتون¬ها از الكترونهای پرانرژی NADH و FADH2 فراهم میشود.
انتظار دارید ادامه ورود پروتونها به فضای بین دو غشا چه نتیجهای در پی داشته باشد؟
با ورود پروتونها از بخش داخلی به فضای بین دو غشا، تراکم آنها در این فضا، نسبت به بخش داخلی افزایش مییابد. پروتونها براساس شیب غلظت، تمایل دارند که به سمت بخش داخلی برگردند، اما تنها راه پیشِ روی پروتونها برای برگشتن به این بخش، مجموعهای پروتئینی به نام آنزیم ATP ساز است. پروتونها از کانالی که در این مجموعه قرار دارد، میگذرند و انرژی مورد نیاز برای تشکیل ATP از ADP و گروه فسفات فراهم میشود.
فعالیت ۲
الف) توضیح دهید چرا ساخته شدن ATP در زنجیره انتقال الکترون، از نوع ساخته شدن اکسایشی ATP است؟
ب) با توجه به نقش غشای درونی راکیزه در تنفس یاختهای، چین خورده بودن آن چه ارزشی برای یاخته دارد؟
مروری بر تنفس یاختهای
خلاصهای از تنفس یاختهای را در شکل ۹ مشاهده میکنید. همانطور که میبینید در فرایند قندكافت از گلوکز پیرووات ایجاد میشود. پیرووات به راکیزه میرود و در آنجا به استیل کوآنزیم A اکسایش مییابد. استیل کوانزیم A وارد چرخه کربس میشود. در تنفس یاختهای مولکولهای کربن دی اکسید، ATP ،FADH2 , NADH و آب تولید میشوند.
شکل 9- خلاصهای از تنفس هوازی
فعالیت ۳
ارائه دهید
با استفاده از شکل ۹، به طور گروهی طرحی تصویری و نوشتاری از تنفس یاختهای تولید و سعی کنید حداقل واژهها را به کار برید. هر گروه طرح خود را در کلاس ارائه دهد. این طرح را میتوانید با استفاده از نرم افزارهای رایانهای، نقاشی و به صورتهای متفاوت تولید کنید.
بیشتر بدانید
موتور چرخنده
آنزیم ATPساز در واقع مجموعهای پروتئینی است که مانند یک موتورچرخنده عمل میکند. این موتور دارای پایه، قسمت چرخان و سر است. کانالی که پروتونها میتوانند از آن عبور کنند، در پایه قرار دارد و از دو نیمه تشکیل شده است. دونیمه کانال رو به روی هم قرار ندارند. پروتون وارد یک نیمه کانال میشود و سپس از یک زیر واحد به زیر واحدی دیگر از بخش چرخنده متصل و به نیمه دیگر کانال منتقل و باعث چرخش چرخنده میشود. این چرخش به سر، منتقل و سبب میشود که سر در وضعیت مناسب برای ساختن ATP قرار گیرد. 
بیشتر بدانید
ویتامینهای B و تنفس یاختهای
شاید شنیده باشید که ویتامینهای گروه B برای سلامت مغز و اعصاب ضروریاند. یکی از دلایل آن عملکرد انواعی از ویتامینهای B به عنوان کوآنزیم در واکنشهای مربوط به تنفس یاختهای است. مثلاً تشکیل استیل کوانزیم A وابسته به حضور ویتامین B1 (تیامین) است. جالب است که مغز حدود دو درصد از وزن بدن را تشکیل میدهد، اما بیش از ۲۰ درصد انرژی مصرفی در بدن را استفاده میکند. بنابراین تغذیه نامناسب میتواند بر کارکرد درست مغز از طریق تأثیر بر میزان ATP تولید شده، اثر منفی بگذارد. ویتامین B2 (ریبوفلاوین) ویتامین B3 (نیاسین) نیز در تنفس یاختهای نقش کوآنزیمی دارند.
تنظیم تنفس یاختهای: تولیدی اقتصادی
اندازهگیریهای واقعی در شرایط بهینه آزمایشگاهی نشان میدهند که مقدار ATP تولید شده در ازای تجزیه کامل گلوكز در بهترین شرایط در یاخته یوکاریوت، حداکثر ATP ۳۰ است. باید توجه داشت که تولید ATP در یاختههای متفاوت و متناسب با نیاز بدن فرق میکند. به نظر شما اگر مقدار ATP در یاخته زیاد باشد، واکنشهای قندکافت و چرخه کربس، به همان میزانی انجام میشوند که در شرایط کمبود ATP است؟ مشخص شده که تولید ATP تحت کنترل میزان ATP و ADP است. اگر ATP زیاد باشد، آنزیمهای درگیر در قند كافت و چرخه کربس مهار میشوند تا تولید ATP کم شود. در صورتی که مقدار ATP کم و ADP زیاد باشد، این آنزیمها فعال و تولید ATP افزایش مییابد. این تنظیم مانع از هدر رفتن منابع میشود.
یاختههای بدن ما به طور معمول از گلوكز و ذخیره قندی کبد برای تأمین انرژی استفاده میکنند. در صورتی که این منابع کافی نباشند، آنها برای تولید ATP به سراغ تجزیه چربیها و پروتئینها میروند. به همین علت تحلیل و ضعیف شدن ماهیچههای اسکلتی و سیستم ایمنی از عوارض سوء تغذيه و فقر غذایی شدید و طولانی مدت در افرادی است که رژیم غذایی نامناسب دارند یا اینکه به دلایل متفاوت غذای کافی در اختیار ندارند.
فعالیت ۴
گفت وگو کنید
شاید دیده باشید که در دانههای خشک و بدون آب مانند نخود و لوبيا، حشرات و لارو آنها رشد و نمو میکند. با توجه به اینکه این دانهها خشکاند و تقریباً آبی ندارند، آب مورد نیاز این جانوران چگونه تأمین میشود؟
بیشتر بدانید
انرژی در دسترس
مقدار انرژی آزاد شده از اکسایش گلوكز در آزمایشگاه در شرایط استاندارد Kcal/mol ۶۸۶ است اگر در تنفس یاختهای از یک مولکول گلوکز ATP ۳۰ تولید شود، با توجه به اینکه هر ATP حدود Kcal/mol ۷٫۳ انرژی دارد، بنابراین بازده فرایند تنفس حدود ۳۲ درصد خواهد بود که بسیار بیشتر از دستگاههای ساخت بشر است که در آنها تبدیل انرژی صورت میگیرد.
بیشتر بدانید
اگر گربوهیدرات ها کافی نباشند
پروتئینها و چربیها نیز برای تأمین انرژی به کار میروند. چربیها به اسیدهای چرب و گلیسرول تجزیه میشوند. پروتئینها نیز به آمینواسیدها تجزیه میشوند و در مراحل متفاوت تنفس هوازی به کار میروند.
بیشتر بدانید
ATP بیشتر
باکتریها راکیزه ندارند؛ در نتیجه قندکافت و چرخه کربس در سیتوپلاسم باکتریهای هوازی انجام میشوند. بنابراین به ازای اکسایش هر مولکول گلوکز در تنفس یاختهای در باکتریها تا ATP ۳۲ ممکن است تولید شود.
📘 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 اکسایش بیشتر» بر لینک زیر کلیک کنید:
در ادامه خود را بیازمایید:
