التغذية تتعتبر التغذية أهم مظاهر الحياة فى الكائنات الحية
الغذاء هو المصدر الذى يستمد منة الكائن الحى الطاقة اللازمة لجميع العمليات الحيوية للجسم – وهو المادة الخام اللازمة للنمو وتعويض التالف من الجسم
مفهوم التغذية الدراسة العلمية للغذاء والطرق المختلفة التى تتغذى بواسطتها الكائنات الحية
أنواع التغذية
تغذية ذاتية تغذية غير ذاتية
الكائنات ذاتية التغذية هى التى تصنع غذاءها بنفسها مثل النباتات الخضراء التى تبنى داخل خلاياها الغذاء ذى الطاقة العالية(السكر والنشا والدهون والبروتينات) من مواد بسيطة التركيب منخفضة الطاقة مثل CO2 -الماء -الأملاح فى وجود الضوء لاتمام التفاعلات الكيميائية (البناء الضوئى) تحصل الكائنات على غذاءها ذى الطاقة العالية من أجسام كائنات أخرى من النباتات أو حيوانات تغذت على النباتات أنواعها
1-غير ذاتية أساسية أكلات لحوم-أكلات عشب – متنوعة
2- طفيليات مثل البلهارسيا-
3-مترممات مثل بعض الفطريات والبكتريا المترممة
التغذية الذاتية
1-التغذية فى النباتات الخضراء
تقوم خلايا النباتات الخضراء ببناء المركبات الغذائية عالية الطاقة التى تحتاجها لبناء جسمها(مثل الكربوهيدرات والدهون والبروتين )من مواد غير عضوية بسيطة التركيب (مثل CO2 -الماء -الأملاح )فى وجود الضوء من الشمس لاتمام عملية البناء الضوئى
ويلزم عمليتان هامتان لاتمام التغذية الذاتية التى يقوم بها النبات الاخضر هما( امتصاص الماء والأملاح – وعملية البناء الضوئى)
أولا عملية أمتصاص الماء والأملاح
يتم إمتصاص الماء والأملاح من التربة عن طريق الشعيرات الجذرية فى المجموع الجذرى للنبات وينتقل من خلية لأخرى الى الأوعية الناقلة
تركيب الشعيرة الجذرية تعتبر امتداداً لخلية واحدة من خلايا البشرة (طولها 4مم) مبطنة من الداخل بطبقة رقيقة من السيتوبلازم بها النواة وفجوة عصارية كبيرة
-عمر الشعيرة الجذرية لا يتجاوز بضعة أيام أو أسابيع لأن خلايا البشرة تتمزق من حين لأخر وتعوض بأستمرار من منطقة الإستطالة بالجذر
ملائمة الشعيرة الجذرية لوظيفتها
1-جدرها رقيقة (علل؟) تسمح بنفاذ الماء والأملاح خلالها
2-عددها الكبير وأمتدادها خارج الجذر (علل؟) يزيد من مساحة سطح الامتصاص
3-تركيز المحلول داخل فجوتها العصارية أكبر من تركيز محلول التربة (علل؟) مما يساعد على إنتقال الماء من التربة إليها
4- تفرز الشعيرة الجذرية مادة لزجة(علل؟) تساعد على التغلغل والانزلاق بين حبيبات التربة والالتصاق بها فتساعد على تثبيت النبات فى التربة
آلية إمتصاص الماء تعتمد الية الامتصاص على عدة ظواهر فيزيائية أهمها:-
خاصية الانتشار خاصية النفاذية الخاصية الاسموزية خاصية التشرب
تحرك الجزيئات والأيونات من منطقة ذات تركيز عال الى منطقة ذات تركيز منخفض بسبب الحركة الذاتية المستمرة لجزيئات المادة مثل انتشار نقطة حبر فى الماء 1-أغشية منفذة للماء وأيونات الأملاح المعدنية مثل الجدر السليلوزية
2-أغشية غير منفذة للماء أو الأملاح مثل الجدر المغطاة بالسيوبرين والكيوتين واللجنين
3-أغشية شبة منفذة(نفاذية اختيارية) مثل الاغشية البلازمية رقيقة بها ثقوب دقيقة – وهى أغشية لها خاصية تحديد مرور المواد خلالها
– تمرر بعضها بصورة حرة فهى تنفذ الماء – والأخر ببطء – وتمنع نفاذ السكر والاحماض الأمينية ذات الجزيئات كبيرة الحجم وهى انتشار الماء خلال الغشاء شبة المنفذ من منطقة ذات تركيز عال الى تركيز منخفض
والضغط الذى يسبب انتشار الماء خلال الأغشية شبة المنفذة يسمى الضغط
الاسموزى
يزداد الضغط الاسموزى بزيادة تركيز المواد المذابة فى المحلول هى قدرة بعض المواد الصلبة والغروية على أمتصاص السوائل والزيادة فى الحجم(الانتفاخ)
وتمتص جدر خلايا النبات الماء بهذه الخاصية ومن المواد الغروية المحبة للماءويتضح فيها هذه الخاصية (السليلوز – البكتين – بروتينات البروتوبلازم )
كيفية امتصاص الجذر للماء
1-تتشرب الجدر السيليلوزية والبلازمية الماء لوجود طبقة غروية تحيط بالشعيرة الجذرية لان العصير
الخلوى للشعيرة الجذرية تركيزه أعلى من محلول التربة لوجود السكر ذائب فى العصير الخلوى
2-ينتشر الماء بالخاصية الاسموزية من التربة
الى خلايا البشرة ثم يصبح تركيز الماء فى هذه
الخلايا أعلى من عصير خلايا القشرة ويستمر فى تحركه حتى يصل الى أوعية الخشب فى مركز الجذر
ملحوظة النباتات الصحراوية(ونباتات الأراضي الملحية) شعيراتها الجذرية ذات ضغط أسموزى عالى (علل؟) لتسمح بأمتصاص أكبر قدر من الماء من البيئة المحيطة حوالى من50-200ضغط جوى (والنباتات العادية من 5-20ضغط جوى)
الطرق التى يمر فيها الماء حتى يصل للخشب أثبتت أبحاث العلماء أنة توجد ثلاث طرق يمر فيها الماء الممتص من خلايا الجذر حتى يصل لأوعية الخشب
1- الفجوات العصارية بالخاصية الاسموزية ويتطلب انحدار أسموزى خلال خلايا الجذر
2- خلال السيتوبلازم فيتدفق الماء من خلية لأخرى خلال خيوط البلازموديزما
3- على جدران الخلايا وخلال المسافات البينية حيث يتدفق الماء بخاصية التشرب
دور الإندوديرمس فى تنظيم مرور الماء والذائبات الى الخشب
1- خلايا الإندوديرمس المواجهة لمجموعة اللحاء جدرانها تامة التغليظ
بالسيوبرين فلا يمر الماء من خلالها بخاصية التشرب
2- أما خلايا الإندوديرمس المواجهة لمجموعات الخشب فالسيوبرين يوجد فى منطقة شريط كاسبيرى فقط فيمر الماء بالخاصية الإسموزية وتحت سيطرة البروتوبلازم (تسمى خلايا المرور)
إمتصاص الأملاح المعدنية
العناصر الغذائية الضرورية للنباتات الخضراء بالتجارب اثبت العلماء أن النبات يحتاج الى عناصر ضرورية غير (الكربون –الهيدروجين –الأكسجين ) يمتصها عن طريق الجذر
يؤدى نقصها الى اختلال النمو الخضرى وعدم تكوين الأزهار أو الثمار – وتنقسم الى
مغذيات كبرى مغذيات صغرى (العناصر الأثرية)
يحتاج إليها النبات بكميات غير قليلة وهى سبعة عناصر هى
النيتروجين – الفوسفور – البوتاسيوم -الكالسيوم -الماغنسيوم -الكبريت -الحديد يحتاج إليها النبات بكميات صغيرة جدا ًلاتزيد عن بضع مليجرامات فى اللتر – وهى المنجنيز -الخارصين – البورون – الألمونيوم – الكلور -النحاس – الموليبدينم – اليود
وهى تعمل كمنشطات للأنزيمات
آلية إمتصاص الأملاح
1- الانتشار تنتقل أيونات العناصر من الوسط الأعلى تركيزاً الى الأقل تركيزاً نتيجة حركة الايونات الحرة والمستمرة و تنتشر دقائق الذائبات مستقلة عن الماء وعن بعضها البعض على هيئة أيونات موجبة (كاتيونات )مثل K+, Ca++ وأيونات سالبة (أنيونات) مثل-(SO4),-NO3)), Cl-
وتتحرك هذة الذائبات بالانتشار من محلول التربة وتنفذ خلال الجدران السليلوزية
– يحدث تبادل للكاتيونات فمثلا يخرج أيون الصوديوم Na+ ويدخل أيون البوتاسيوم K+ بدلا منة
2- النفاذية الاختيارية عندما تصل الأيونات الى الغشاء البلازمى شبة المنفذ ينتخب بعضها ويسمح لها بالمرور حسب حاجة النبات ولا يسمح للآخر بصرف النظر عن (حجم -أو تركيز- أو شحنة) الأيونات
3- النقل النشط أحيانا ينتشر الأيونات من محلول التربة( تركيزه منخفض )الى داخل الخلية (تركيزه مرتفع) وتحتاج الى طاقة لإجبار الأيونات على الانتشار ضد تدرج التركيز
تجربة على طحلب نتلا (Nitella)(يعيش فى البرك)
تركيز الأيونات المتراكمة فى العصير الخلوى لخلايا الطحلب أعلى نسبياً من
تركيزها فى ماء البركة (لذلك تستهلك الخلية طاقة لإمتصاص هذه)
الأيونات زيادة تركيز الأيونات المتراكمة فى الخلية عن لأخرى
ا (أى تمتص إختيارياً حسب حاجة الخلية )
النقل النشط هو حركة أى مادة خلال غشاء الخلية عندما يلزمها طاقة كيميائية وهذه الطاقة تنتج عن تنفس أنسجة الجذر
(وأثبتت التجارب صحة ذلك فالأكسجين والسكر مواد
ضرورية لامتصاص الأملاح وهما لازمان للتنفس الهوائى)
الرسم البيانى يوضح نتيجة تجربة لبيان تأثير الحرمان
من الأكسجين على امتصاص نبات الشعير لأيونات الكبريتات–(SO4)
فقد أعطيت النباتات أملاح كبريتات وبها كبريت مشع S35 وقدرت
الكمية الممتصة بواسطة عداد جيجر فى حالة تعريض الجذر للظروف
الهوائية ثم للظروف الغير هوائية
المشاهدة ويتضح من التجربة أن الامتصاص قل فى حالة الظروف غير الهوائية أي ضرورة حدوث النقل النشط
أيونات الاملاح تتراكم فى خلايا النبات بواسطة استهلاك الطاقة المنطلقة خلال التنفس الهوائى
ثانيا : البناء الضوئى فى النباتات الخضراء
أهمية البناء الضوئى تعتبر عملية البناء الضوئى من اهم العمليات الكيميائية للانسان
1. مصدر للطاقة الكيميائية لنمو وتكاثر الكائنات الحية والحفاظ علي حياتها
2. من أهم العمليات الكيميائية للإنسان لانتاج غذاؤه من مواد كربوهيدراتية وبروتينية ودهنية وفيتامينات
3. لها أهمية اقتصادية لحياة الإنسان (الألياف النباتية والحيوانية فى صناعة الأنسجة والأخشاب والورق – والمنتجات الصناعية الأخرى كالدهون والخل)
4. إنتاج مواد الوقود مثل الفحم والبترول والغاز الطبيعى من النباتات التى خزنت طاقة الشمس فى عملية البناء الضوئى فى العصور الجيولوجية القديمة فى مركبات الوقود
5. إنتاج الأكسجين (21%من حجم الهواء ) ناتج عملية البناء الضوئى تراكم فى العصور الماضية
ملحوظة أي أن عملية البناء الضوئى هى قاعدة الحياة الأساسية لانتاج الغذاء وتحرير الأكسجين ولولاها ما استمرت الحياه على الارض – و الحياة ما هى إلا ظاهرة ضوء كيميائية
المواد الخام اللازمة لعملية البناء الضوئى
1-الماء وهو مصدر الهيدروجين اللازم لإختزال ثانى أكسيد الكربون (أول خطوة لبناء الكربوهيدرات)
2- ثانى أكسيد الكربون مصدر الكربون الذى يستمدة النبات
3-الأملاح المعدنية كالنترات والفوسفات والكبريتات (لتحويل الكربوهيدرات الى بروتينات)
والفوسفور (لتكوين المركبات الناقلة للطاقة -ATP- والماغنسيوم (لبناء الكلوروفيل )
والحديد (لتكوين إنزيمات المساعدة لاتمام العملية البنا الضوئى )
نواتج البناء الضوئى(السكر – الأكسجين)
1-السكر (أحادى التسكر ) فوائد السكر 1- يبنى منة البروتينات اللازمة للنمو
2- أو يهدم فى عملية التنفس لإنتاج الطاقة 3-أو يحول الى نشا للتخزين
2-الأكسجين هو ناتج ثانوى لعملية البناء الضوئى
أين تحدث عملية البناء الضوئى
1- تعتبر الأوراق الخضراء هى المراكز الرئيسية لعملية البناء الضوئى (علل؟)
لاحتوائها على بلاستيدات خضراء فى النباتات الراقية
2- وتساهم السيقان العشبية بجزء(علل؟) لاحتوائها على أنسجة كلورنشيمية بها بلاستيدات خضراء
تركيب البلاستيدة الخضراء تبدو البلاستيدة
على شكل عدسة محدبة ككتلة متجانسة تحت الميكروسكوب الضوئى
بينما تحت الميكروسكوب الإلكتروني تتكون من
1- غشاء مزدوج خارجى رقيق (سمكة 10 نانومتر )
2-بداخلة النخاع أو الستروما من مادة بروتينية عديمة اللون
3-حبيبات الجرانا قرصية الشكل قطر الحبيبة حوالى 0.5 ميكرون
وسمكها 0.7 ميكرون تنتظم فى عقود داخل جسم البلاستيدة
وكل حبيبة تتركب من من 15 قرص أو أكثر فوق بعضها
القرص مجوف من الداخل وتمتد حوافه خارج حدود الحبيبة لتلتقي بحواف قرص آخر فى حبيبة مجاورة هذا التركيب يزيد من مساحة السطح المعرض للأقراص وهى تختص بحمل الأصباغ التى تمتص الطاقة الضوئية
الأصباغ فى البلاستيدة 4 أصباغ اساسية
1- كلوروفيل أ
2- كلوروفيل ب
3- زانثوفيل
4- كاروتين لونه اخضر مزرق
لونه اخضر مصفر
لونه أصفر(ليمونى)
لونه أصفر برتقالى
نسبتهما حوالى 70%
نسبتة حوالى 25%
نسبتة حوالى 5%
لذلك يغلب اللون الأخضر على الوان الأصباغ فى البلاستيدة (علل؟)
ويختص الكلوروفيل بأمتصاص الطاقة الضوئية لعملية البناء الضوئى
وتتكون حبيبات النشا داخل البلاستيدة الخضراء بأعداد كبيرة صغيرة الحجم نظرا لأنها تتحلل الى سكر
لنقلة الى أعضاء أخرى تحت ظروف معينة
القانون الجزيئى لكلوروفيل (أ)هو C55H72O5N4Mg
وتوجد ذرة الماغنسيوم فى مركز الجزئ ولها علاقة بقدرة الكلوروفيل على امتصاص الضوء
تركيب الورقة وملاءمتها لعملية البناء الضوئى
1-التعرض للضوء تنتشر الأوراق على الساق والأفرع فى نظام يعرضها لأكبر قدر من أشعة الشمس كما أن نصل الورقة عريض لتستقبل الضوء
2-النقل يدعم نصل الورقة عرق وسطى يتفرع الى فريعات أصغر مكونة شبكة تتخلل النصل
لتزويد الورقة بالماء والأملاح الممتص من الجذر ونقل المواد الغذائية عالية الطاقة
3-التهوية يغطى السطح العلوى والسفلى طبقة من الكيوتين ماعدا ثقوب صغيرة ضيقة (الثغور) وهى المكان
الرئيسى لتبادل الغازات وهى تفتح فى الضوء وتغلق فى الظلام وتتأثر بدرجة رطوبة الجو لذلك تتحكم
فى كمية تبخر الماء من النبات
دراسة تركيب الورقة (قطاع عرضى
فى ورقة نبات ذو فلقتين يمر بالعرق الوسطى)
ملائمة تركيبها التشريحى للبناء الضوئى
1-البشرتان العليا والسفلى Epidermis
تتكون كل منهما من طبقة سمكها خلية واحدة
صف واحد من خلايا برانشيمية برميلية
متلاصقة تخلو من الكلوروفيل) وتتخللها الثغور
الجدار الخارجى لها مغطى بطبقة من الكيوتين
2-النسيج المتوسط Mesophyll يقع بن البشرتين العليا والسفلى وتخترقه العروق ويتكون من
الطبقة العمادية الطبقة الإسفنجية
من صف واحد من الخلايا مستطيلة الشكل عمودية على سطح الورقة مزدحمة بالبلاستيدات
ترتب نفسها فى الجزء العلوى من الخلايا العمادية لتستقبل أكبر قدر من الأشعة الضوئية توجد أسفل الطبقة العمادية وتتركب من خلايا برانشيمية غير منتظمة الشكل مفككة تفصلها مسافات بينية واسعة تساعد على التبادل الغازى
تحتوى على بلاستيدات بدرجة أقل من الخلايا العمادية
3- النسيج الوعائى يتكون من حزم وعائية داخل العروق والعريقات ويحتوى العرق الوسطى على الحزم الوعائية الرئيسية تحتوى الحزمة على أوعية الخشب فى عدة صفوف تفصلها برانشيما الخشب
ويليها اللحاء وظيفتة توصيل المواد الغذائية العضوية المتكونة فى النسيج المتوسط الى أجزاء النبات المختلفة
آلية البناء الضوئى
مصدر الأكسجين المنطلق فى عملية البناء الضوئى:-
تجربة فان نيل (أوضح دور الضوء فى عملية البناء الضوئى)
توصل الى ذلك بدراسة التركيب الضوئى فى بكتريا الكبريت الخضراء والأرجوانية (بكتريا ذاتية التغذية تحتوى على كلوروفيل بكتيرى تركيبة ابسط من الكلوروفيل العادى )
توجد فى طين البرك والمستنقعات حيث يتوفر كبريتيد الهيدروجين(مصدر الهيدروجين لاختزال CO2 لبناء الكربوهيدرات ويتحرر الكبريت )
افترض فان نيل ان الضوء يعمل على تحليل H2S الى هيدروجين وكبريت ويستخدم H2 فى تفاعلات لاضوئية لاختزال CO2 الى كربوهيدرات
CO2 +12 H2S C6H12O6 +6 H2O+12S 6
أفترض فان نيل أن التفاعلات الضوئية التى تجرى فى النباتات الخضراء تكون مشابهة لما يحث فى بكتريا الكبريت ولكن الضوء يحلل الماء الى هيدروجين وأكسجين ويستخدم الهيدروجين لاختزال CO2 فى
سلسلة تفاعلات (لاتحتاج الى الضوء)لانتاج الكربوهيدرات وينتج الأكسجين بدلا من الكبريت
CO2 +12 H2O C6H12O6 +6 H2O+6 O2 6
تجربة العلماء على طحلب كلوريلا Chlrella استخدم العلماء الماء بة نظير الأكسجين 18O وثانى أكسيد الكربون بة أكسجين 16O فوجدوا أن الأكسجين الناتج 18O وليس16O
6C16O 2 +12 H218O C6H1216O 6 + 6 H216O +6 18O 2
وكرروا التجربة باستخدام الماء بة نظير الأكسجين 16O وثانى أكسيد الكربون بة أكسجين18O فوجدوا أن الأكسجين الناتج 16O وليس 18O
C 18O 2 +12 H216O C6H12 18O 6 +6 H218O +6 16O2 6
التفاعلات الضوئية واللاضوئية
أوضح العالم بلاكمان Blackman عند دراسة العوامل المحددة لمعدل البناء الضوئى مثل الضوء والحرارة و CO2 أن عملية البناء الضوئى تنقسم الى
تفاعلات ضوئية تفاعلات لاضوئية(تفاعلات الظلام)
( حساسة للضوء ) تتم فى الجرانا
ويكون الضوء هو العامل المحدد لسرعة العملية
تحدث فى الضوء فقط ( حساسة للحرارة ) تتم فى الستروما
وتكون درجة الحرارة هى العامل المحدد لسرعة العملية
تحدث فى الضوء أو الظلام
التفاعلات الضوئية
1-عندما يسقط الضوء على الكلوروفيل فى الجرانا فى البلاستيدة تكتسب الإلكترونات(فى الكلوروفيل ) طاقة وتنتقل
الى مستويات أعلى فى الطاقة ثم تنتقل الى مركبات وسطية (وتخزن طاقة الضوء الحركية الى طاقة وضع كيميائية فى الكلوروفيل ) وتسمى جزيئات الكلوروفيل بالمنشطة (أو المثارة) وعند تحرر الطاقة تعود الإلكترونات الى مستوى طاقة أقل ويصبح الكلوروفيل غير منشط ويمكنه امتصاص مزيدا من الضوء ليصبح منشطا مرة اخرى
2-يستخدم جزء من الطاقة (المختزنة فى الكلوروفيل)فى شطر
جزى الماء الى أكسجين وهيدروجين 2H + O2 H2O
3-يختزن جزء من طاقة الكلوروفيل المنشط فى جزئ ATP
باتحاد ADP الموجود بالبلاستيدة مع مجموعة فوسفات (p)
بواسطة رابطة ذات طاقة عالية(~ )
ADP +P ATP
P P ~P~P +P P~ ادينوسين
4-يتحد الهيدروجين الناتج من انشطار الماء مع مساعد
أنزيم فى البلاستيدة رمزة NADP ويكون مركب NADPH2 فلا يهرب
الهيدروجين أو يتحد مع الأكسجين مرة أخرى
5-ينطلق الأكسجين المتحرر من انشطار الماء كناتج ثانوى
التفاعلات اللاضوئية
هى مجموعة التفاعلات التى تحدث فى أرضية البلاستيدة الخضراء (الستروما)خارج الجرانا حيث يتم تثبيت غاز CO2 باتحاده مع الهيدروجين المحمول على مركب NADPH2 وبمساعدة الطاقة المختزنة فى جزئ ATP فتتكون المواد الكربوهيدراتية
تجربة العالم ميليفن كالفن 1949 ومساعدوه فى جامعة كاليفورنيا للكشف عن طبيعة التفاعلات اللاضوئية بنظير الكربون المشع(14C)
1- وضعوا طحلب كلوريلا فى الجهاز وأمدوه بغاز CO2 به كربون مشع(14C)
2-ثم أضى المصباح لعدة ثوان ليسمح بحدوث البناء الضوئى
3- ثم وضع الطحلب فى كأس بة كحول ساخن لقتل الخلية ووقف التفاعلات البيوكيمائية
4- ثم فصلوا المركبات التى تكونت خلال عملية البناء الضوئى بطرق خاصة
وكشفوا فيها عن الكربون المشع بعداد جيجر
المشاهدة أوضحت النتائج تكون مركب ذو ثلاث ذرات كربون يسمى (PGAL) فوسفوجليسرالدهيد بعد ثانيتين وهو المركب الاول الثابت كيميائيا الناتج عن البناء الضوئى
(فوائد PGAL)
1- يستغل هذا المركب لبناء الجلوكوز والنشا والبروتينات والدهون
2- كما يمكن أن يستعمل كمركب عالى الطاقة فى التنفس الخلوى
۞وأوضح كالفن أن تكوين السكر سداسى الكربون لم يتم فى خطوة واحدة بل من خلال عدة تفاعلات وسيطة تحفزها أنزيمات خاصة
التغذية غير الذاتية (الهضم)
الكائن الحى يأخذ غذاءه على صورة مواد عضوية جاهزة التركيب ومعقدة ذات جزيئات ضخمة (بروتينات – نشويات – دهون) لاتنفذ خلال أغشية الخلايا ليستفيد منها الكائن الحى إلا بعد أن يتم تكسيرها الى جزيئات أصغر حجماً وابسط تركيباً(أحماض أمينية – جلوكوز – أحماض دهنية وجلسرين)
وهذه الجزيئات الصغيرة قابلة للذوبان فى الماء فيسهل امتصاصها ودخولها الى الخلية بالانتشار أو النقل النشط فتستعمل كمصدر للطاقة أو للبناء أو استمرار النمو
الهضم Digestionهو تحويل جزيئات الطعام الكبيرة الى جزيئات صغيرة بواسطة التحلل المائى وبمساعدة الإنزيمات
الإنزيمات
الإنزيم هو مادة بروتينية لها خصائص العامل
المساعد لقدرتها على التنشيط المتخصص
خصائص الإنزيمات
1- متخصصة فى عملها فكل انزيم يحفز إحدى التفاعلات الكيميائية المعينة
– وهذا التفاعل يعتمد على تركيب الجزئ المتفاعل وشكل الانزيم وعندما يتم التفاعل تنفصل الجزيئات الناتجة عن الانزيم تاركة اياه فى الصورة التى كان عليها قبل التفاعل
2-الإنزيم عامل حفاز لا تؤثر على نواتج التفاعل بل تعمل على زيادة التفاعل حتى يصل الى حالة الاتزان
3- الإنزيمات لها تأثير عكسى فنفس الإنزيم الذى يساعد فى تكسير جزئ معقد الى جزيئين أبسط – يستطيع أن يعيد ربط الجزيئين الصغيرين الى نفس الجزئ المعقد
4-بعض الإنزيمات تفرزها الخلية فى صورة غير نشطة مثل إنزيم الببسين
يفرز بواسطة المعدة كمادة غير نشطة هى الببسينوجين التى تتحول فى وجود حمضHCl الى الببسين النشط
5-تعتمد درجة نشاط الانزيم على درجة الحرارة ودرجة الاس الهيدروجينى
الهضم فى الإنسان
يتركب الجهاز الهضمى فى الانسان من
قناه هضمية تمتد من الفم حتى الشرج وتتكون هذه القناة من
الفم- البلعوم – المرئ – الامعاء الدقيقة الامعاء الغليظة – الشرج – وغدد ملحقة بهذة القناة وتشمل الغدد اللعابية والكبد والبنكراس
أولا الهضم فى الفم (النشا مالتوز(سكر ثنائى )
يبدأ الجهاز الهضمى بفتحة الفم ويحتوى الفم على الاسنان التى تتميز الى قواطع فى مقدمة الفك لتقطيع الطعام ويليها الانياب لتمزيق الطعام ثم الاضراس لطحن الطعام -أما اللسان يتذوق الطعام ويحركة ويخلطة باللعاب ويوجد ثلاث أزواج من الغدد اللعابية تفتح بقنوات فى التجويف الفمى لتصب اللعاب الذى يحتوى على المخاط الذى يلين الطعام ويسهل انزلاقه ويحتوى على أنزيم الأميليزAmylase (أو التيالين Ptyalin الذى يعمل فى وسط قلوى ضعيف يحلل النشا مائياًَ الى سكر ثنائى (مالتوز)سكر الشعير
البلعوم ويوجد فى مؤخرة الفم يمتد منه انبوبتان الاولى المرئ والثانية القصبة الهوائية التى تعتبر جزء من الجهاز التنفسى
ملحوظة تعتبر عملية البلع فعل منعكس منسق(علل؟) وهى تدفع الطعام من الفم الى المرئ وأثناء ذلك ترتفع قمة القصبة الهوائية والحنجرة أمام لسان المزمار لتقفل فتحتها
المرئ يمر فى العنق والتجويف الصدرى ويمتد محازيا للعمود الفقرى بطول 25سم ويوجد ببطانته غدد تفرز المخاط وليس به غدد تفرز الأنزيمات وهو يوصل الطعام الى المعدة بواسطة مجموعة من الانقباضات والانبساطات العضلية (الحركة الدودية)Peristalsis وهذه الحركة هى المسئولة عن دفع الطعام فيها وخضة وعجنة مع العصارات الهاضمة
ثانياً الهضم فى المعدة Gastric digestion(البروتين عديد الببتيد)
المعدة كيس منتفخ يفصلها عن المرئ عضلة حلقية تتحكم فى فى فتحة الفؤاد Cardiac Sphincter
ويفصلها عن الأمعاء الدقيقة عضلة حلقية عاصرة تتحكم فى فتحة البواب Sphincter Pyloric
والبروتينات هى المواد الغذائية الوحيدة التى يؤثر عليها العصير المعدى
تركيب العصير المعدى (سائل حمضى عديم اللون يتكون من)
1- ماء بنسبة 90%
2- حمض HCl يجعل الوسط حمضى (pH =1.5-2.5)
يوقف عمل إنزيم التيالين ويقتل البكتريا الضارة التى تدخل مع الطعام
3-إنزيم الببسين الذى يعمل على هضم البروتين وفرز فى صورة غير نشطة (تسمى ببسينوجين- وينشط بحمض HCl
هضم البروتينات يعمل إنزيم الببسين على التحلل المائى للبروتين [يكسر الروابط الببتيدية]ويحول السلاسل الطويلة للبروتين الى سلاسل قصيرة من عديد الببتيد (
بروتين + ماء عديد الببتيد (ببتونات)
الكيموس يعمل الجدار العضلى للمعدة على خض وعجن الطعام مع عصارتها بواسطة انقباضاتها العضلية وتعمل على خزن الطعام فترة من الوقت تسمح بعملية الهضم ويصبح فى النهاية الطعام على شكل كتلة غليظة القوام تسمى الكيموس وهى ذات قوام مناسب للدخول على دفعات الى الامعاء الدقيقة عن طريق ارتخاء العضلة الحلقية لفتحة البواب
لماذا لا تهضم المعدة نفسها(علل؟)
1- بسبب الإفرازات المخاطية الكثيفة التى تحمى المعدة من فعل العصارات الهاضمة
2-إنزيم الببسينوجين تفرزه خلايا المعدة يكون فى صورة غير نشطة ولاينشط إلا داخل تجويف المعدة بفعل الحمض
قرحة المعدة إذا حدث اختلال فى إفراز المخاط فى جزء من جدار المعدة تتعطل الآلية الواقية فتهضم العصارة المعدية جزء من بطانة المعدة فتحدث القرحة
ثالثا الهضم فى الأمعاء Intestinal digestion
الأمعاء الدقيقة Small Intestine وتتكون من (الاثنى عشر و اللفائفى) طولها 8 م قطرها فى البداية 3.5سم وفى نهايتها 1.25سم وتنثنى على نفسها ويربط الالتواءات غشاء المساريقا
والعصارات التى تهضم الطعام فى الأمعاء 3 وهم(الصفراوية – البنكرياسية- المعوية)
1-العصارة الصفراوية تفرز من الكبد على الغذاء اثناء مرورة فى الاثنى عشر
وتعمل على تحول الدهن الى مستحلب (أى تجزئ الحبيبات الكبيرة الى قطرات دهنية دقيقة فيسهل ويسرع التأثير الانزيمى على الدهون التى لاتذوب فى الماء
2-العصارة البنكرياسية وهى تحتوى على
(أ)بيكربونات صوديوم تعادل حمض HClوتجعل الوسط قلوى pH8
(ب)أنزيم الأميليز البنكرياسى يحلل النشا والجليكوجين الى سكر ثنائى مالتوز
(جـ)أنزيم التربسينوجين غير نشط وينشط الى تربسين عند وصولة
للاثنى عشر بفعل أنزيم الانتروكينيزEnterokinase الذى يفرزة الجدار
الداخلى للأمعاء ويعمل أنزيم التربسين (أقوى من الببسين)على تكسير البروتينات
الى عديدات الببتيد
(ء)أنزيم الليبيز Lipase يحلل الدهون مائيا الى أحماض دهنية وجلسرين بعد تجزئتها بالصفراء
3-العصارة المعوية تفرزها خلايا خاصة فى جدار الأمعاء الدقيقة وتحتوى على إنزيمات تكمل عمل الإنزيمات السابقة فى عمليات الهضم النهائى للغذاء
(أ)مجموعة إنزيمات الببتيديز وهى عدة أنواع يختص كل منها بتكسير الروابط الببتيدية بين الأحماض الأمينية فى عديد الببتيد لتكوين الأحماض الأمينية
(ب)مجموعة إنزيمات محللة للسكريات الثنائية الى السكرالأحادي وهى
إنزيم المالتيزMaltase يحلل سكر المالتوز(سكر الشعير) الى جزيئين من الجلوكوز
إنزيم السكريز Sucrase يحلل سكر السكروز (سكر القصب) الى جلوكوز وفركتوز
إنزيم اللاكتيز Lactase يحلل سكر اللاكتوز (سكر اللبن )الى جلوكوز وجالاكتوز
(جـ)إنزيم انتروكينيز وهو ليس من الإنزيمات الهاضمة بل هو منشط لإنزيم التربسوجين
الامتصاص هو عبور المركبات الغذائية المهضومة الى الدم أو الليمف ومنة الى الدم خلال الخلايا المبطنة للفائفى فى الأمعاء الدقيقة
دراسة تركيب جدار الأمعاء الدقيقة
توجد انثناءات عديدة فى جدار اللفائفى تسمى الخملات (لتزيد من سطح الامتصاص للغذاء )مساحتة10م2 أى خمسة أضعاف مساحة سطح جسم الإنسان
وتتكون الخملة من طبقة طلائية بداخلها وعاء لبنى يحيط بة
شبكة من الشعيرات الدموية شريانية ووريدية
كما توجد امتدادات دقيقة للطبقة الطلائية للخملة تعرف بالخميلات الدقيقة لتزيد من مساحة سطح الامتصاص
وتنتقل نواتج الهضم الى الدم أو الليمف بطريقة الامتصاص بواسطة الخملات بخاصية الانتشار الغشائى والنقل النشط
وهناك طريقان للمواد الممتصة
(أ)الطريق الدموى ويبدأ بالشعيرات الدموية داخل كل خملة ويمر به الماء الأملاح المعدنية والجلوكوز والأحماض الأمينية والفيتامينات الذائبة قى الماء B وتصب فى الوريد البابى الكبدى ثم تدخل الكبد ومنه الى الوريد الكبدى لتصب فى الوريد الأجوف السفلى فالقلب
(ب)الطريق الليمفاوى يمر فيه الجلسرين والأحماض الدهنية وما يذوب فيها فيتامينات K.D.A ويعاد اتحاد الجلسرين والأحماض الدهنية لتكوين دهن داخل خلايا الطبقة الطلائية للخملات كما تمتص الخلايا قطرات الدهن التى لم تتحلل مائيا بطريقة البلعمة ثم تتجه جميع المواد الدهنية الى الأوعية اللبنية داخل الخملات ومنها الى الجهاز الليمفاوى وتصب فى الوريد الأجوف العلوى فالقلب
التمثيل الغذائى ( الأيض) Metabolism
التمثيل الغذائى هى العملية التى يستفيد منها الجسم بالمواد الغذائى المهضومة والتى يتم امتصاصها وشمل عمليتين متعاكستين (عملية البناء – والهدم)
عملية البناء Anabolism عملية الهدم Catabolism
فيها يتم تحويل المواد الغذائية البسيطة الى مواد معقدة تدخل فى تركيب الجسم يتحول السكر الى مواد نشوية (جليكوجين) يخزن فى الكبد والعضلات وتتحول الأحماض الأمينية الى بروتينات
1. وتتحول الأحماض الدهنية والجلسرين الى مواد دهنية تخزن تحت الجلد فيها يتم أكسدة المواد الغذائية الممتصة وخاصة السكرية لإنتاج الطاقة اللازمة لأداء الجسم لوظائفة الحيوية
الأمعاء الغليظة والتخلص من الفضلات
تندفع فضلات الطعام الغير مهضومة من الأمعاء الدقيقة الى الأمعاء الغليظة عن طريق صمام يفتح فى الأعور حيث يتم أمتصاص الماء وجزء من الأملاح خلال بطانة الأمعاء الغليظة التى يوجد بها الكثير من التحززات تساعد على ذلك ثم تصبح فضلات الطعام شبه صلبة وهى تحتوى على السلسليوز والألياف وخلايا تالفة من جدار القناة الهضمية
وتتعفن هذه المواد(علل؟) بسبب وجود البكتريا التى تحللها الى مواد بسيطة
بعض أنواع البكتريا تفرز الفيتامينات كنواتج تحولاتها الغذائية فيستفيد منها الجسم تطرد الفضلات على شكل براز من فتحة الشرج نتيجة تقلصات عضلات المستقيم وارتخاء العضلتين العاصرتين على جانبى الشرج .
مفهوم النقل
هو الوسيلة التى يستطيع بها الكائن الحى أن يدخل بها المواد الضرورية لداخل جسمة
فالنبات الأخضر للقيام بعملية البناء الضوئى يتطلب إمدادا كافيا من CO2 والماء والأملاح المعدنية
فى النباتات البدائية كالطحالب تنتقل هذه المواد من خلية لأخرى بالانتشار والنقل النشط ولا توجد حاجة لأنسجة متخصصة
والنباتات الراقية تنتقل الغازات بالانتشار بينما الماء والأملاح ونواتج البناء الضوئى يتم بأنسجة متخصصة
فى الحيوانات تحصل على الطاقة اللازمة لها فى صورة طعام يتم هضمه وامتصاص المواد الغذائية الذائبة ويتم نقلها وتوزيعها الى مختلف الأنسجة
الحيوانات الصغيرة (البروتوزوا- الهيدرا) حركة الغازات التنفسية و المواد الغذائية بالانتشار
الحيوانات الأكثر تعقيدا ً لا يصلح الانتشار لنقل الغذاء والأكسجين بينما لها جهاز نقل متخصص
النقل فى النباتات الراقية
يتم إمتصاص الماء والأملاح المعدنية بالجذر لتصل إلى الخشب فى الجذر ومنة الى خشب الساق والأوراق حيث تقوم بعملية البناء الضوئى وتكوين الغذاء عالى الطاقة (المواد الكربوهيدراتية – الدهنية – البروتينية ) وتنتقل هذه المواد الى أماكن التخزين فى الجذر والساق والثمار والبذور ويسلك هذا الغذاء العضوى طريق
الأنابيب الغربالية فى لحاء الورقة والساق والجذر
دراسة تركيب الساق
لأهميته فى فهم عملية النقل
1- البشرة صف واحد من الخلايا البرانشيمية
برميلية الشكل متلاصقة يغلفها الكيوتين من الخارج
2- القشرة تتكون من عدة صفوف من الخلايا
أ- الكولنشيمية مغلظة الأركان بالسليلوز ولها
ولها وظيفة دعامية وبها بلاستيدات خضراء ولها
للقيام للقيام بعملية البناء الضوئى
ب- الخلايا البرانشيمية مسافات بينية للتهوية
جـ الغلاف النشوى آخر صف – يحفظ حبيبات النشا
3- الاسطوانة الوعائية تشغل حيز كبير وتتكون من:
(أ)البريسيكل وهو مجموعة من خلايا برانشيمية متبادلة مع مجموعات من الخلايا الليفية وكل مجموعة ألياف تقابل حزمة وعائية من الخارج
ووظيفته تقوية الساق وجعلها قائمة مرنة
(ب)الحزم الوعائية مرتبة فى محيط دائرة والحزمة مثلثة الشكل قاعدتها للخارج
وتتركب الحزمة من
1-اللحاء (للخارج) يتكون من أنابيب غربالية وخلايا مرافقة وخلايا برانشيمية
وظيفته نقل المركبات الغذائية العضوية
2-الكمبيوم من صف واحد من خلايا مرستيمية بين اللحاء والخشب
وظيفته تنقسم خلاياه وتعطى لحاء ثانوى للخارج وخشب ثانوى للداخل
3-الخشب الجزء الداخلى من الحزمة ويتركب من أوعية خشبية وقصيبات وخلايا برانشيمية
وظيفته نقل المركبات الغذائية العضوية وتدعيم الساق ويتكون من :-
1-الأوعية Vessels يتكون الوعاء من خلايا أسطوانية طويلة تتصل نهاية كل منها بالأخرى
تكوينها فى البداية تتكسر الجدر الأفقية وتصبح الخلايا متصلة الفتحات
ثم يتغلظ الجدار السليلوزى باللجنين (غير المنفذ للماء والمواد الذائبة)
-وتموت محتوياته البروتوبلازمية وبذلك تتكون أنبوبة مجوفة توجد نقر فى الجدار
دون تغليظ لتسمح بمرور الماء والأملاح من داخل الوعاء الى خارجة
أنواع التلجنن (حلزونى – دائرى – ) تظهر فى القطاع الطولى وظيفتها تقوية الوعاء وعدم تقوس الجدار للداخل
2- القصيبات Tracheides
تشبه الأوعية ولكن فى القطاع العرضى بشكل خماسى أو السداسى مسحوب الطرف
ومثقبة بالنقر بدلا من أن تكون مفتوحة الطرفين
والحزم الوعائية فى الساق يتصل خشبها بخشب الجذر والورقة ويتصل لحاؤها بلحاء الجذر والورقة فتكون شبكة متصلة من أوعية النقل فى جميع أجزاء النبات
(جـ)النخاع يوجد فى مركز الساق ويتكون من خلايا برانشيمية للتخزين
(ء)الأشعة النخاعية بين الحزم الوعائية وتصل بين القشرة والنخاع وخلاياها برانشيمية
أولا آلية النقل من الجذر الى الورقة
يقوم الخشب بنقل الماء والأملاح من الجذر الى الأوراق
القوى التى تعمل على صعود العصارة
1- الضغط الجذرى Root pressure
إذا قطعت ساق نبات بالقرب من سطح الأرض نلاحظ خروج الماء من الساق (ظاهرة الإدماء) ويتم ذلك بفعل قوة أو ضغط الجذر لوجود امتصاص جذرى مباشر يرجع الى الحركة الاسموزية للماء داخل أنسجة الجذر
ويندفع الماء فى أوعية الخشب الى حد معين يتوقف بعدها لتساوى الضغط الجذرى مع ضغط عمود الماء فى أوعية الخشب المعاكس للضغط الجذرى
التجارب اثبتت أنه لا يمكن تفسير صعود الماء فى الأشجار العالية بالضغط الجذرى الى مسافات شاهقة(علل؟)
لأنة فى أحسن الأحوال لا يزيد على 2ض جو كما يكون
منعدماً فى عاريات البذور كالصنوبر وتتأثر هذه القوة
بالعوامل الخارجية بسرعة
2- خاصية التشرب
Imbibion جدران الأوعية الخشبية التى تتكون
من السليلوز واللجنين ذات الطبيعة الغروية لها القدرة على تشرب الماء
التجارب اثبتت أنه لهذه الخاصية(خاصية التشرب )أثر محدود جداًَ فى صعود العصارة (علل؟) لأن التجارب أثبتت أن العصارة تسير فى تجاويف الأوعية وليس جدرانها
وتنحصر أهمية هذه الخاصية فى نقل الماء خلال جدران الخلايا حتى تصل الى جدران الأوعية الخشبية والقصيبات فى الجذر ثم خروجه من هذه الأوعية الى الخلايا المجاورة لها فى الأوراق
3- الخاصية الشعرية Capillarity (هى خاصية ارتفاع الماء فى الأنابيب الضيقة) يتراوح قطر الأنابيب الخشبية بين 0.02مم الى 0.5مم ذلك يرتفع الماء فيها بالخاصية الشعرية
ولكن تعتبر الخاصية الشعرية من القوى الثانوية الضعيفة لرفع العصارة (علل؟)
لآن مدى أرتفاع الماء فى أضيق الأنابيب لا يزيد عن 150 سم
4- نظرية التماسك والتلاصق وقوة الشد الناشئة عن النتح Transpiration-pull &Cohesive and adhesive forces
وضع هذه النظرية العالمان ديكسون وجولى عام 1895
وهذه القوة هى القوة الأساسية التى تعمل على سحب الماء فى الساق الى مسافات
شاهقة تصل الى 100 م – وأثبت ديكسون وجولى أن الماء يسحب من الورقة نتيجة استهلاك الماء فى عمليات الايض (التحول الغذائى ) والنتح والتبخر فى الأوراق
وتتلخص النظرية فى أن عمود الماء يرتفع فى الأنابيب الخشبية بالقوى الآتية :-
1- قوة تماسك جزيئات الماء ببعضها داخل أوعية الخشب والقصيبات يفسر تكون عمود ماء متصل
2- قوة التلاصق بين جزيئات الماء وجدران الأنابيب الخشبية التى تحافظ على أعمدة الماء معلقة بأستمرار مقاومة تأثير الجاذبية الأرضية .
3- جذب عمود الماء الى أعلى بواسطة عملية النتح المستمرة فى الأوراق.
شروط توافر قوة الشد العالية فى الأنابيب
(أ) أن تكون الأنابيب شعرية.
(ب)تكون جدران الأنابيب ذات خاصية التصاق مع الماء.
(جـ) أن تخلو الأنابيب من الغازات أو فقاعات الهواء حتى لا ينقطع عمود الماء فيها .
تتوافر هذه الشروط فى الأنابيب الخشبية
فسر عدم نجاح نقل بعض الشتلات من المشاتل لزراعتها فى الأرض المستديمة عند تأخر زراعتها بعد النقل وتعرضها للشمس مدة طويلة؟
بسبب دخول الهواء وقطع عمود الماء المتصل.
مسار صعود العصارة من الجذر الى الأوراق
يقلل النتح الرطوبة فى الغرف الهوائية للجهاز الثغرى فى الورقة فيزداد التبخر من خلايا النسيج الوسطى المحيط بغرفة الثغر فيقل امتلاؤها بالماء مما يرفع تركيز عصارتها- ويؤدى ذلك الى جذب الماء من الخلايا المجاورة حتى عناصر الخشب فى العروق الدقيقة ثم الكبيرة فالعرق الوسطى للورقة فيقع الماء الموجود فى عناصر الخشب تحت قوة شد كبيرة فيرتفع الماء فى أوعية خشب و قصيبات الساق والجذر المتصلة ببعضها
ولايقف الشد الورقى عند حد سحب الماء الذى وصل الى الأسطوانة الوعائية فى الجذر بل ويساعد على الشد الجانبى على من الشعيرات الجذرية.
ثانيا نقل الغذاء الجاهز من الورقة الى جميع أجزاء النبات
ينقل اللحاء العصارة الناضجة (مواد عضوية عالية الطاقة متكونة فى الورقة أثناء البناء الضوئى) فى كل اتجاه الى أعلى لتغذى البراعم والأزهار والثمار والى أسفل لتغذى الساق والمجموع الجذرى
تركيب اللحاء لملائمة وظيفته
يتركب اللحاء من
1–الأنابيب الغربالية خلايا مستطيلة فى القطاع الطولى
وتحتوى على خيوط سيتوبلازمية ولاتحتوى على نواة
2-خلية مرافقة وهى ترافق الخلية الغربالية ذات نواة
وظيفتها تنظيم العمليات الحيوية للأنبوبة الغربالية لاحتوائها على قدر كبير من الريبوسومات والميتوكوندريا
3-صفائح غربالية تفصل الأنابيب الغربالية عن بعضها وهى جدر مثقبة تتخلل ثقوبها خيوط السيتوبلازم
دور الأنابيب الغربالية فى النقل (التجارب الموضحة لدور الأنابيب الغربالية فى النقل )
1-تجربة رابيدن وبور 1945 أتاح العالمان رابيدن وبور لورقة من نبات الفول القيام بعملية البناء الضوئى فى وجود CO2 ويحتوى على الكربون المشع C 14 وبذلك تكونت مواد كربوهيدراتية مشعة أمكن تتبع مسارها وجد أنها تنتقل الى أعلى والى أسفل فى الساق
2- تجربة متلر Mittler تمكن من جمع محتويات الأنابيب الغربالية للتعرف عليها بمساعدة حشرة المن Aphid التى تتغذى على عصارة النبات الناضجة حيث تغرس فمها الثاقب فى أنسجة النبات فيخترقها حتى يصل الى الأنابيب الغربالية فيتدفق الغذاء عبر فمها الى معدتها وعند فصل جسم الحشرة عن فمها وهى تتغذى أمكن جمع محتويات الأنابيب الغربالية وبعد تحليلها ثبت أنها مكونة من المواد العضوية المصنعة فى الأوراق (سكر قصب –أحماض أمينية )
وتحقق أن هذه هى عصارة اللحاء بأن عمل قطاع فى المنطقة المغروس فيها خرطوم الحشرة فظهر أنة مغروس فى أنبوبة غربالية من لحاء النبات
آلية انتقال المواد العضوية فى اللحاء (العالمان ثاين وكانى Thain &Canny ) فى عام 1961 استطاع رؤية خيوط سيتوبلازمية طويلة محملة بالمواد العضوية داخل الأنابيب الغربالية وتمتد هذه الخيوط من أنبوبة الى أخرى عبر ثقوب الصفائح الغربالية
وأمكن تفسير آلية انتقال المواد العضوية فى اللحاء على أساس الأنسياب السيتوبلازمى أى حركة السيتوبلازم حركة دائرية داخل الأنابيب الغربالية والخلايا المرافقة
وأثناء ذلك تنتقل المواد العضوية من طرف الخلية الى الطرف الأخر ثم تمر الى أنبوبة غربالية مجاورة عن طريق الخيوط السيتوبلازمية التى تمر من أنبوبة الى أخرى
وقد ثبت للعلماء أن عملية النقل فى اللحاء عملية نشطة يلزمها مواد ناقلة للطاقة ATP التى تتكون بوفرة فى الخلايا المرافقة وتنتقل عبر خيوط البلازموديزما التى توصل سيتوبلازم الخلية المرافقة
على سيتوبلازم الأنبوبة الغربالية
ودعم ذلك أنة ثبت بالتجربة أن عملية النقل فى اللحاء يبطئ عند انخفاض درجة الحرارة أو نقص الأكسجين فى الخلايا مما يبطئ من حركة السيتوبلازم وانسيابة فى الأنابيب الغربالية
جهاز النقل فى الإنسان Human Transport system
تتم عملية النقل فى الإنسان عن طريق جهازين متصلين ببعضهما اتصالا وثيقا وهما
1- الجهاز الدورى 2- الجهاز الليمفى
الجهاز الدورى Circulatory System
يتركب من القلب والأوعية الدموية التى يمر فيها الدم وتتصل هذه الأوعية فى حلقة متكاملة أى جهاز مغلق
1-القلب Heart
هو عضو عضلى أجوف يقع فى منتصف التجويف الصدرى تقريبا ويحيط به غشاء التامور
وهو غشاء مزدوج به سائل مصلى يوفر الحماية
للقلب ويسهل الحركة
وينقسم القلب الى أربع حجرات الأذينان Auricles وهما حجرتان تستقبلان الدم وجدرانهما عضلية رقيقة البطينان Ventricles وهما حجرتان توزعان الدم
وجدرانهما عضلية سميكة وينقسم القلب طوليا الى قسمين أيمن و أيسر بحواجز عضلية
– ويتصل كل أذين بالبطين المقابل بفتحة يحرسها صمام له شرفات رقيقة تحكم غلق هذه الفتحة
حيث تمنع من الأنثناء لأعلى داخل الأذين بواسطة الأحبال الوترية التى تربط الجوانب السفلى للشرفات مع جدران البطين وهى تسمح للدم بالمرور فى اتجاه واحد من الأذين الى البطين المقابل
والصمام الأيمن ذو ثلاث شرفات – والأيسر ذو شرفتين كما يوجد صمامات نصف دائرية عند اتصال القلب بالشريان الرئوي والأورطى ويقوم القلب بالانقباض والأنبساط بطريقة منتظمة مدى الحياة
2-الأوعية الدموية (وليم هارفى درس الدورة الدموية(فى القرن 17) بعد أن اكتشفها العالم العربى ابن النفيس( فى القرن10 )
وجه المقارنة الشرايين Arteries الأوردة Veins
اتجاة الدم من القلب الى جميع أجزاء الجسم من أجزاء الجسم للقلب
التركيب التركيب من ثلاث طبقات
1-الطبقة الخارجية من نسيج ضام يحتوى على ألياف مطاطة كثيرة
2-الطبقة الوسطى سميكة تتكون من عضلات غير إرادية يتحكم فى انقباضها وانبساطها ألياف عصبيية (نابض)
3-بطانة الشريان من صف واحد من خلايا طلائية رقيقة بها ألياف مرنة من نفس الثلاث طبقات ولكن الألياف المرنة نادرة وسمك الطبقة الوسطى أٌقل
أى آن جدار الوريد أقل سمكاً
-وهو غير نابض
توجد فى بعض الأوردة صمامات تسمح بمرور الدم فى اتجاه واحد ولا تسمح برجوعة مثل أوردة الأطراف القريبة من سطح الجلد(مثل الذراع عند ربطة بضاغط)
المكان مدفونة فى عضلات الجسم قريبة من سطح الجسم
نوع الدم تحمل دم مؤكسج ما عدا الشريان الرئوي تحمل دم غير مؤكسج ماعدا الأوردة الرئوية 4
3- الشعيرات الدموية Capillaries وهى أوعية دقيقة مجهرية تصل بين التفرعات الشريانية الدقيقة Arterioles والتفرعات الوريدية الدقيقة Venles وقد اكتشف
هذه الحقيقة العالم الإيطالي ملبيجى فى القرن(17)أى أكمل عمل هارفى
يصل قطر الشعيرة من7- 10 ميكرون وجدرانها رقيقة من طبقة خلوية واحدة وهى صف واحد من خلايا طلائية رقيقة بين الخلايا ثقوب سمك الجدار0.1ميكرون وهذا يساعد على التبادل السريع بين الدم وخلايا الأنسجة (علل جدار الشعيرات الدموية رقيق ؟)
وتنتشر الشعيرات الدموية فى الفراغات بين الخلايا فى أنسجة الجسم وهى تشبه شبكة نظام الرى الواسعة حيث تمد جميع الخلايا باحتياجاتها
ملحوظه إذا وصلت الشعيرات الدموية ببعضها يصل طولها 80 ألف كيلو متر (هذا الطول يعنى اتساع السطح الذى يتم فيه عملية النقل من الدم الى الخلايا والعكس )
الدم BLOOD
نسيج سائل يحتوى على خلايا دموية حمراء وأخرى بيضاء وصفائح دموية وتسمى المادة الخلايا بالبلازما
والدم سائل أحمر لزج وهو الوسط الأساسي فى عملية النقل ويوجد فى جسم الإنسان من 5-6 لتر وهو سائل قلوى ضعيف 7.4 Ph
بلازما Plssma الخـــــــــــــلايا Cells صفائح دموية
54%من حجم الدم
1-ماء 90%
2-أملاح غير عضوية أقل من 1% أهمها (HCO3 -Na- Ca- Cl
3-بروتينات 7% البيومين -جلوبيولين -فيبرينوجين-
4- مواد أخرى 2% أطعمة أخرى(سكر) أحماض أمينية– فضلات (يوريا) هرمونات – إنزيمات –أجسام مضادة خلايا دم حمراء (R.R.C) خلايا دم بيضاء 0.(1/4)
مليون/مم/2
أجزاء من خلايا تنشأ فى نخاع العظام
وظيفتها لها دور فى تكوين الجلطة بعد الجرح
عمرها 10 ايام
4-5 مليون / مم3 فى الرجل ومن4-4.5 مليون / مم3 فى الأنثى خالية من النواة تحمل الأكسجين CO2
– تنشا فى نخاع العظام فى العمود الفقرى والقفص الصدرى بمعدل 1.5 مليون خلية فى الثانية تتكون 100 مليون كرية فى الدقيقة وتتحطم بعد 120 يوم (4 شهور)
وتمر فى الجسم 172.000 مرة
– كرات مستديرة مقعرة الوجهين وعديمة الأنوية بها هيموجلوبين أحمر يتحد بالأكسجين مكونا أوكسى هيموجلوبين (أحمر فاتح) فتسطيع نقل الأكسجين الى أنحاء الجسم حيث يترك الأكسجين ويتحول الى هيموجلوبين ويتحد مع CO2 ويكون كربو أمينو هيموجلوبين أحمر قاتم
-ويقوم الجسم باسترجاع البروتينات فى الكريات القديمة ويستعملها فى تكوين العصارة الصفراوية التى تلعب دور هام فى هضم الدهون 7000 /مم3 عديمة اللون بها نواة وظيفتها الدفاع عن الجسم ضد الأمراض فتقوم بمهاجمة وإبادة الميكروبات والمواد الغريبة والخلايا الميتة وتنتج الأجسام المضادة تنشأ فى نخاع العظام والعقد الليمفاوية والطحال
تعيش من 13-20 يوم
وظائف الدم
1- نقل المواد الغذائية المهضومة والأكسجين و CO2 والمواد النيتروجينية الإخراجية والهرمونات وبعض الإنزيمات النشطة أو الخاملة
2-تنظيم عمليات التحول الغذائى – وتنظيم درجة حرارة الجسم 37˚م وتنظيم البيئة الداخلية للجسم (مثل الحالة الأسموزية – وكمية الماء – ودرجة الحموضة)
3-حماية الدم من غزو الجراثيم والكائنات المسببة للأمراض (عن طريق المناعة – والجهاز الليمفى)
4- حماية الدم نفسه من عملية النزيف بتكوين الجلطة الدموية .
ضربات القلب
تنبع ضربات القلب الإيقاعية المنتظمة من داخل نسيج عضلة القلب نفسها فهى ذاتية الحركة
– قد ثبت أن القلب يستمر فى الدق المنتظم حتى بعد أن يفصل من الجسم تماما وينفصل عن الأعصاب المتصلة به
منشأ الإيقاع المنتظم لضربات القلب
1- العقدة الجيب أذينية Sino-Atrial node (وهى ضفيرة متخصصة من ألياف رقيقة عضلية مدفونة فى جدار الأذين الأيمن قريبة من اتصاله بالأوردة الكبيرة) وتعتبر المنظم لدقات القلبPacemaker
وتطلق هذه العقدة إثارة الانقباض تلقائياً فتثير عضلات الأذينين للانقباض وعندما تصل الموجة الكهربية العصبية الى العقدة الثانية العقدة الأذينية البطينية Ventricular node – Atrio الموجودة عند اتصال الأذينين
بالبطينين وهى تنتقل منها الإثارة بسرعة عبر ألياف خاصة تنتشر من الحاجز بين البطينين الى جدار البطينين فتثير عضلاتهما للانقباض
وتنبض العقدة الجيب أذينية المنظم) بالمعدل الطبيعى 70 دقة /الدقيقة وهى تتصل بعصبين
1-العصب الحائر (يخفض معدل الضربات ) 2-العصب السمبتاوى (يزيد معدل الضربات) ويتغير عدد ضربات القلب حسب الحالة الجسمية والنفسية (أثناء النوم ينخفض المعدل- ويرتفع عند الاستيقاظ – ويقل المعدل فى حالات الحزن -ويزداد فى حالة الفرح – ويزداد عند بذل مجهود عنيف)
ويمكن للطبيب تمييز صوتين لضربات القلب (علل؟)
1- صوت غليظ وطويل بسبب غلق الصمامين بين الأذينين والبطينين عند الانقباض
2- صوت حاد قصير نتيجة إغلاق صمامي الأورطى والشريان الرئوى عند انبساط البطينين
– وفى مدى العمر العادى للانسان يدق القلب فى المتوسط 70 دقة فى الدقيقة فيضخ 5 لتر فى كل دقيقة (وهى تعادل كل الدم فى الجسم)
ضغط الدم
ينتقل الدم بواسطة عملية نبض القلب حيث يجرى الدم بسهولة فى الشرايين والأوردة – ولكي يمر فى الشعيرات الدموية يكون فى حاجة لضغطة فالدم سائل لزج وكثيف فلذلك لا يمر بها بسهولة
وبسبب هذه المقاومة يرتفع الضغط فى الشرايين عندما ينبض القلب . وأعلى ارتفاع لضغط الدم يكون فى الشرايين القريبة من القلب – ويصل لذروته مع تقلص البطينين أى أن هناك مقياسين لضغط الدم الحد الأقصى عند تقلص البطينين والحد الأدنى يكون عند ارتخاء البطينين
يمكن قياس ضغط الدم بواسطة مقياس ضغط الدم (جهاز الزئبق) الذى يعطى رقمين مثل 120/ 80مم زئبق وهو ضغط الدم العادى لدى الإنسان الشاب السليم ويدل الرقم 120 على ضغط الدم عند انقباض البطينين – والرقم 80 على ضغط الدم عند انبساط البطينين – ويقل ضغط الدم كلما ابتعدنا عن الشرايين القريبة من القلب حتى نصل الى أدنى معدل لها فى الشعيرات والأوردة (10مم زئبق) وعلى ذلك فإن رجوع الدم فى الأوردة يعتمد على الصمامات الموجودة بها والعضلات التى تحيط بتلك الأوردة
يرتفع ضغط الدم رويداً رويداً مع مرور السنين وقد يصل الى حالة خطيرة إذا لم يعالج ضغط الدم
تركيب جهاز ضغط الدم
من أنبوبة زئبقية ولوحة رقمية يتم معرفة ضغط الدم حسب ارتفاع الزئبق فى الأنبوبة ويستدل علي الرقم الموجود من اللوحة حيث يصغى الطبيب أو الممرضة بالسماعة لصوت النبض – ويتم تحديد الرقم الدال على انقباض البطينين عندما يسمع صوت النبض – ويتم تحديد الرقم الدال على انبساط البطينين عندما يختفى الصوت
يمكن قياس ضغط الدم عندما ينبض القلب وكذلك بين نبضة وأخرى .كما توجد أجهزة رقمية لقياس ضغط الدم ولكنها لا تكون فى دقة جهاز الزئبق
الدورة الدموية BLOOD CIRCULATION
يمكن تقسيم الدورة الدموية فى الإنسان الى ثلاث مسارات
1- الدورة الرئوية (الصغرى)Pulmonary circulation
تبدأ من البطين الأيمن وتنتهى فى الأذين الأيسر
عندما ينقبض البطين الأيمن يقفل الصمام ثلاثى الشرفات فتحة الأذين الأيمن ويندفع الدم غير المؤكسج فى الشريان الرئوي عن طريق الصمام الهلالى ثلاثى الشرفات الذى يمنع رجوع الدم الى البطين عند انبساطه لأن شرفات الصمام على شكل جيوب عندما تمتلئ بالدم تتلاصق حوافها فتسد الشريان الرئوى
يتفرع الشريان الرئوى الى فرعين يتجه كل منهما الى رئة ويتفرع الى عدة أفرع تنتهى بشعيرات دموية تنتشر حول الحويصلات الهوائية ويتم عندها تبادل الغازات فيخرج من الدم ثانى أكسيد الكربون وبخار الماء ويدخل الأكسجين الى الدم فيصبح دم مؤكسج ويعود من الرئتين الى القلب خلال أوردة رئوية أربعة (وريدان لكل رئة ) تفتح فى الأذين الأيسر وعند أنقباضه يمر الدم الى البطين الأيسر عن طريق الصمام ثنائى الشرفات
2- الدورة الجهازية (الجسمية الكبرى)Systemtic circulation
تبدأ من البطين الأيسر وتنتهى فى الأذين الأيمن
*# عندما ينقبض البطين الأيسر بعد امتلائه بالدم المؤكسج يقفل الصمام ثنائى الشرفات فتحة الأذين الأيسر فيندفع الدم الى الأورطى الذى يفتح فى البطين الأيسر بفتحة يتحكم فيها صمام هلالى لمنع رجوع الدم
*# يتفرع الأورطى (الشريان الأبهر ) الى عدة شرايين يتجه بعضها الى الجزء العلوى من الجسم- والبعض الأخر للجزء السفلى وتتفرع الى فروع أصغر فأصغر تنتهى بشعيرات دموية تنتشر خلال الأنسجة بين الخلايا وتوصل اليها الدم بما يحمله من أكسجين ومواد غذائية ذائبة – ثم تنتشر المواد الناتجة من عمليات الهدم (أكسدة السكر –والدهن ) مثل ثانى أكسيد الكربون خلال جدران الشعيرات الدموية وتصل الى الدم فيتغير لونة من الأحمر القانى الى الأحمر القاتم (يسمى دم غير مؤكسج)
*# تتجمع الشعيرات الدموية وتكوّن أوعية أكبر فأكبر تعرف بالأوردة ثم تصب الأوردة الدم غير المؤكسج فى الوريدين الأجوفين العلوى والسفلى اللذين يصبان الدم فى الأذين الأيمن وعند امتلائه بالدم تنقبض جدرانه فيحمل الدم الى البطين الأيمن الذى يمتلئ بالدم غير المؤكسج.
ملحوظة انقباض الجانب الأيمن للقلب يتم فى نفس الوقت الذى يضخ فيه الدم المؤكسج فى البطين الأيسر .
الدورة الكبدية البابية Hepatic portal cirulation
بعد عملية امتصاص الجلوكوز والأحماض الأمينية بواسطة خملات الأمعاء الدقيقة تنتقل هذه المواد الى الشعيرات الدموية الموجودة فى الخملات وهذه الشعيرات تتجمع فى أوردة أكبر فأكبر حتى تصب محتوياتها فى الوريد الكبدى البابى والذى ترد إليه أيضاً أوردة من البنكرياس والطحال والمعدة
يتفرع الوريد البابى عند دخول الكبد الى أفرع صغيرة تنتهى بشعيرات دموية دقيقة ترشح خلال جدرانها بعض المواد الغذائية الزائدة عن حاجة الجسم فيحدث لها بعض التحولات فى الكبد .
ثم تتجمع الشعيرات الدموية لتكون الوريد الكبدى الذى يخرج من الكبد ليصب محتوياته فى الجزء العلوى من الوريد الأجوف السفلى قرب دخوله الأذين الأيمن .
الجلطة الدموية Blood Clot
عند قطع أو تمزق الأوعية الدموية , فان الدم يسارع
الى التجلط ليحمى نفسه من النزيف قبل أن يصاب
الجسم بصدمة يعقبها الموت
ألية تكوين الجلطة
1-دما يتعرض الدم للهواء أو يحتك بسطح خشن مثل
الأوعية والخلايا الممزقة فأن الصفائح الدموية تقوم مع
الخلايا التالفة فى منطقة الجرح بتكوين مادة بروتينية تسمى ثرمبوبلاستين Thromboplastin
2-فى وجود أيونات الكالسيوم Ca++ وعوامل تجلط الدم الموجودة فى البلازما فان الثرمبوبلاستين يحفز تحويل البروثرومبين prothrobin الى ثرومبين Throbin
البروثرومبين (وهو بروتين يفرزه الكبد بمساعدة فيتامين K ويصبه فى الدم )
3- الثرومبين أنزيم نشط يحفز عملية تحويل الفيبرينوجين Fibrinogen الى فيبرين Fibrin الفيبرينوجين بروتين ذائب فى البلازما
يترسب الفيبرين على شكل خيوط متشابكة تتجمع فيها خلايا الدم فيكون الجلطة التى تسد فتحة الوعاء الدموى المقطوع فيتوقف النزيف
مخطط مبسط لتكوين الجلطة الدموية
1- صفائح دموية +خلايا محطمة ثرمبوبلاستين
2- بروثرومبين ثرومبين
3- فيبرينوجين فيبرين
علل (لماذا ) لا يتجلط الدم داخل الأوعية الدموية ؟
• بسبب سريان الدم بصورة طبيعية
• انزلاق الصفائح الدموية بسهولة داخل الأوعية الدموية فلاتتفتت
• مادة الهيبارين التى يفرزها الكبد والتى تمنع تحويل البروثرومبين الى ثرومبين .
الجهاز الليمفاوي
يعتبر الجهاز الليمفاوي هو الجهاز المناعى لجسم الإنسان لقدرته الدفاعية وإنتاج الأجسام المضادة المسئولة عن إكساب الجسم المناعة
يتكون الجهاز المناعى من عدد كبير من الأوعية الليمفاوية تعمل على تجميع سائل يترشح من بلازما الدم أثناء مروره فى الأوعية الدموية ويحتوى على جميع مكونات البلازما بالإضافة الى عدد كبير من خلايا الدم البيضاء ويعرف هذا السائل بالليمف ويتم إعادته الى الجهاز الدورى عن طريق الوريد الأجوف العلوى
يمر الليمف عبر مصاف تسمى العقد الليمفاوية والتى تتواجد على مسافة معينة بطول الأوعية الليمفاوية , وتعمل على القضاء على الميكروبات بما تنتجه من كرات الدم البيضاء
ويعتبر الطحال من أهم الأعضاء الليمفاوية بالجسم
مفهوم التنفس الخلوي يعتبر الجلوكوز والكربوهيدرات الأخرى صور مخزنة للطاقة وأيضا صور تنتقل فيها الطاقة من خلية الى أخرى ومن كائن حى الى أخر
-التنفس الخلوى [هو العملية التى تستخرج بها خلايا الكائن الحي الطاقة من الروابط ويستخدم الطاقة لبناء جزيئات أدينوسين ثلاثى الفوسفات (ATP )Adenosine triphosphate
ويعبر عن جزئ الغذاء بجزئ الجلوكوز عند إيضاح أسلوب وخطوات انحلاله(علل؟)
– لأن أغلب خلايا الكائنات الحية تستخدم الجلوكوز اكثر من جزئ غذاء أخر
– ويمكن تشبيه جزئATP العملة الصغيرة (الفكة)التى تتميز بسهولة تداولها وصرفها وكل طاقة تحتاج الخلية الى تدبيرها يلزمها ATP أى أنها تعتبر العملة الدولية للخلية
تركيب جزئ ATP(لكى نفهم كيف تؤدى وظيفتها ) الجزئ الواحد يتكون من 3 تحت وحدات
1-قاعدة نيتروجينية هى الأدينينAdenine 2-سكر خماسى الكربون يسمى الريبوز Ribose
3-مجموعة الفوسفات (ثلاث مجموعات فوسفات ) عند تحلل ATP الى ADP ينطلق مقدار من الطاقة تقدر بحوالى من 7-12 سعر حرارى كبير لكل مول
وتبدأ عملية التنفس الخلوى بجزئ الجلوكوز
وتتلخص أكسدته فى المعادلة الآتية ويتضح فيها كمية الطاقة الناتجة من مول واحد من الجلوكوز :-
C6H12O6+6O2 6CO2 +6H2O +38 ATP
– وتتم أكسدة الجلوكوز على ثلاث مراحل
1-مرحلة أنشطار الجلوكوز (التخمرGlycolysis) تتم فى الجزء غير العضيى من السيتوبلازم (السيتوسول)
2-مرحلة التنفسRespirationتتم فى الأجسام السبحية ( الميتوكوندريا) Mitochondria
3-نقل الإلكترون Electron Transport
تركيب الميتوكوندريا (الأجسام السبحية)
ويوجد بين الرفوف محلول مكثف من مادة الأساس matrix
التى تحتوى على أنزيمات وأنزيمات مساعدة وماء وفوسفات وجزيئات حاملات الالكترونات أو السيتوكرومات التى تحمل
الالكترونات على مستويات الطاقة المختلفة حيث تزال ذرات
الهيدروجين أثناء التفاعل لتمر الى مساعد الإنزيم Enzymes Co- التى تعمل كحاملات إلكترون
وأولها NAD+ الذى يختزل الى NADH
والثانى FAD الذى يختزل الى FADH2
NADH+H H2 + NAD+
FADH2 H2 FAD+
أ-مرحلة أنشطار الجلوكوز Glycolysis
تتم فى حالتى التنفس الهوائى واللاهوائى لإنتاج الطاقة وفيها
1- ينشطر جزئ الجلوكوز الى جزيئين من حمض البيروفيك(ثلاثى الكربون ) – ماراً بمجموعة من التفاعلات يتحول فيها الجلوكوز الى جلوكوز -6 فوسفات ثم فركتوز 6 فوسفات ثم فركتوز 1, 6 ثنائى فوسفات الذى يكون جزيئين فوسفوجليسرالدهيد (PGAL)
ليتأكسد الى جزيئين حمض بيروفيك – ويختزل جزيئين من مساعد الإنزيم NAD+ الذى NADH وينتج جزيئين منATP وهذه التفاعلات
تحدث فى غياب الأكسجين لذلك تعرف بالأكسدة اللاهوائية
C6H12O6+6O2 2C3 H4O3 +2 ATP
والطاقة الناتجة غير كافية لأداء الوظائف الحيوية فى الكائنات الحية ولذلك يدخل حمض البيروفيك الى الميتوكوندريا فى وجود الأكسجين لإنتاج طاقة اكبر ويتم ذلك فى خطوتين هما دورة كريبس وسلسلة نقل الإلكترون
ب- دورة كريبس The Krebs Cycle (دورة حمض الستريك)
وصفها السير هانز كريبس عام 1937(وأخذ جائزة نوبل 1953) وخطواتها :-
1-يتحول كل جزئ من حمض البيروفيك فى وجود مساعد الأنزيم أ(co.A) الى أستيل مساعد الأنزيم أ Acetyl co.A – وينتج عن ذلك 2جزيئ NADH و2جزيئ CO2
– يمكن لمجموعة الأستيل الأخرى الناتجة من تكسير جزيئات الدهون والأحماض الأمينية أن تتحد مع مساعد الإنزيم (أ)لتلحق بدورة كريبس
2-يدخل جزئ أستيل مساعد الإنزيم (أ) الى دورة كريبس حيث ينفصل عنه مساعد الإنزيم (أ) ليكرر عمله فى دورة أخرى بينما تتحد مجموعة الأستيل ثنائى الكربون (2C) مع مركب رباعى الكربون (4C) (حمض الإكسالو أسيتيك) لينتج مركب سداسى الكربون (6C) حمض الستريك والذى يمر بثلاث مركبات وسطية تبدأ بحمض الكيتوجلوتاريك5C ثم حمض الساكسينك4C ثم حمض الماليك4C لتنتهى التفاعلات بحمض الستريك مرة أخرى6C (لذلك تسمى دورة حمض الستريك)
3-يتحرر أثناء الدورة جزيئان من CO2 وجزئ ATP وينتج ثلاث جزيئات من NADH وجزئ واحد FADH2 وذلك فى كل دورة (تتكرر الدورة مرتين لكل جزئ من مجموعة الأستيل )
1-دورة كريبس لا تتطلب وجود أكسجين (علل؟)لأن كل الألكترونات والبروتونات التى تزال فى أكسدة الكربون تستقبل بواسطة NAD+ و FAD (الأكسدة هى فقد الإلكترونات)
جـ-سلسلة نقل الإلكترون Electron Transport
1-مع نهاية دورة كريبس وفى المرحلة الاخيرة من التنفس الهوائى يمر الهيدروجين والالكترونات العالية الطاقة والمحمولة على NADH , FADH2 خلال تتابع من مساعدات الأنزيمات فى الغشاء الداخلى للميتوكوندريا (تسمى السيتوكرومات) أو حاملات الالكترونات وتحمل الالكترونات على مستويات طاقة مختلفة وبمرور الالكترونات من جزئ لآخر من السيتوكرومات تنطلق طاقة لتكون جزيئات ATP من جزيئات ADP وتعرف بالفسفرة التأكسدية
2- يعتبر الأكسجين هو المستقبل الأخير فى سلسلة نقل الالكترونات حيث يتحد كل إلكترونين مع 2H+مع ذرة أكسجين لتكوين الماء حسب المعادلة2H+ + 2e- + 1/2 O2 H2O
فى سلسلة نقل الالكترونات يعطى كل جزئ من NADH ثلاث جزيئات ATP بينما
يعطى جزئ FADH2 جزيئين من ATP
3- أى أن تأكسد جزئ واحد من الجلوكوز فى وجود الأكسجين فى عملية التنفس الهوائى ينتج عنه 38 جزئ ATP منهما جزيئان فى السيتوبلازم (أثناء أنشطار الجلوكوز) و36 جزئ فى الميتوكوندريا (فى مرحلة التنفس
فى مرحلة انشطار الجلوكوز ينتج 2جزئATP ATP 2
و2جزئ =2NADH2 2×3 =6ATP
وعند تحول حمض البيروفيك (2جزئ) الى الأسيتيل ينتج 2جزئ NADH2 = 2×3 = 6ATP
وخلال دورة كريبس (مرتين) 2جزئ ATP- ATP 2
6جزئ NADH2 =6×3 = 18 ATP
– و2جزئ FADH2 = 2×2 = 4 ATP
أى ينتج عن كل جزئ NADH2 3جزيئات ATP=10×3=30جزئ ATP
وينتج عن كل جزئ FADH2عدد 2جزئ ATP=2×2=4جزئ ATP و4 جزيئات ATP
الناتج الكلى لـ ATP =2جزئ (من انشطار الجلوكوز) +30جزئ من (10جزيئات NADH2 )
+4جزئ من2 جزئ FADH2) +2جزئ من دورتى كريبس
التنفس اللاهوائى
تتنفس الكائنات الحية مثل البكتريا واخميرة فى قلة الاكسجين (انعدام الاكسجين) (تنفس لاهوائى )
وكذلك الخلايا النباتية والحيوانية قد تتنفس لاهوائيا عندما لايتوافر الاكسجين ويعرف ذلك بالتخمر
وعملية التخمر لا تتطلب اكسجين ولكنها تتم فى وجود مجموعة من الانزيمات وتكون المحصلة النهائية
لعملية التنفس اللاهوائى بأنشطار الجلوكوز(كما فى الهوائى) الى جزيئين من حمض البيروفيك وتنطلق
طاقة و كمية ضئيلة من الطاقة 2 جزئ ATP و2جزئ NADH ويتحول حمض البيروفيك اما الى
كحول ايثيلى او حمض لاكتيك حسب نوع الخلية =
(أ) فى الخميرة وبعض النباتات (تخمر كحولى) ويستخدم فى الصناعة
يتحول حمض البيروفيك الى كحول ايثيلى وثانى أكسيد كربون
ب)فى العضلات وأنسجة الحيوانات تحوله الخلية الى حمض لاكتيك وتحصل على طاقة ضئيلة
ويسمى التعب العضلى
إذا توافر الأكسجين يتحول حمض اللاكتيك الى حمض بيروفيك مرة أخرى ثم أستيل مساعد إنزيم أ
وفى حالة البكتريا يتحول حمض بيروفيك الى حمض اللاكتيك فى عدم وجود الأكسجين
تبادل الغازات فى الحيوان
الجهاز التنفسى فى الإنسان
1- الأنف يدخل الهواء الجسم من الأنف أو الفم ومن الأنف أفضل لأن الأنف ممر دافئ (مبطن بشعيرات دموية كثيرة) ورطب(لأفرازة المخاط) ومرشح (لاحتوائه على شعيرات تعمل كمصفاة ومخاط )
2-البلعوم مشترك لكل من الهواء والغذاء
3-الحنجرة صندوق الصوت
4-القصبة الهوائية تحتوى جدرها على حلقات غضروفية تجعلها مفتوحة بأستمرار(علل؟)
ومبطنة بأهداب تتحرك من أسفل لأعلى(علل؟) لتنقية الهواء وطرد الدقائق الغريبة الى البلعوم-
وتتفرع القصبة الهوائية الى فرعين ويتفرع كل فرع الى أفرع أرفع (شعيبات) وتنتهى بأكياس تسمى
الحويصلات (600مليون كل رئة) وجدرها الرقيقة أسطح تنفس فعلية(علل؟) لأنها محاطة بشبكة من الشعيرات الدموية التى يلتقط دمها الأكسجين من هواء الحويصلات الهوائية وما يتصل بها من شعيبات
5-الرئتين تتشكل الرئة من مجموعة من الحويصلات الهوائية والشعيبات المتصلة بها والشعيرات الدموية وهما رئتان يمنى ويسرى
(ميكانيكية التنفس فى الإنسان)
يوجد بالجهاز التنفسى فى الإنسان كغيرة من الثدييات عضلة تنفسية تسمى الحجاب الحاجز تسهم بصفة رئيسية فى آلية التنفس ووجود مجموعتين من العضلات الصدرية الداخلية والخارجية تعملان على تحريك الضلوع
الزفير الشهيق
تنبسط العضلات بين الضلوع
تهبط الضلوع لأسفل
ترتخى عضلة الحجاب الحاجز
يقل حجم التجويف الصدرى
يزداد الضغط داخل الرئتين
يخرج الهواء خارج الرئتين تنقبض العضلات بين الضلوع
ترتفع الضلوع لأعلى
تنقبض عضلة الحجاب الحاجزالى اسفل
يتسع حجم التجويف الصدرى
يقل الضغط داخل الرئتين
يدخل الهواء الى داخل الرئتين
ملاحظات
• بعد عملية الزفير يتبقى فى الرئتين جزء من الهواء بصفة مستمرة ويسهم هذا الهواء بدفئة فى تدفئة الهواء الجديد الداخل للرئتين بسرعة ويحافظ على عدم التصاق جدار الحويصلات
• والرئتين تتميزان بأن لهما مسطح كبير يتم من خلالة تبادل الغازات
• من الطبيعى أن التغيرات فى معدل سرعة وعمق التنفس لابد أن يصاحبها تغيرات مماثلة فى معدل ضربات القلب (وينظم ذلك مركز التنفس فى النخاع المستطيل فى المخ)
• للجهاز التنفسى دور هام فى اخراج بعض الماء مع هواء الزفير (فى صورة بخار ماء) فالانسان يفقد يومياً 500 سم3 من الماء خلال الرئتين من المجموع الكلى من الماء الذى يخرجة وهو حوالى 2500 سم3 ويتم هذا الفقد نتيجة تبخر الماء الذى يرطب جدر الحويصلات الهوائية واللازم لذوبان O2 , CO2 ليتم تبادل الغازات بين هواء الحويصلة الهوائية والدم المحيط بها فى الشعيرات الدموية .
التنفس فى النبات
• يمتص النبات الطاقة الضوئية من الشمس ويحولها الى طاقة كيميائية فى عملية البناء الضوئى تخزن فى صورة جزيئات عضوية (الجلوكوز) غنية بالطاقة
• (التنفس فى النبات ) ويقوم النبات بتحرير هذه الطاقة ليؤدى وظائفه الحيوية فى سلسلة من الخطوات لتفاعلات تتضمن تكسير روابط الكربون فى المادة العضوية
تنفس هوائى عن طريق الأكسدة ( فى وجود الأكسجين)
تنفس لاهوائى فى غياب الأكسجين
التنفس الهوائى فى النبات كل خلية حية فى النباتات تكون على اتصال بالبيئة الخارجية مما يسهل كثيراً من إنجاز عملية تبادل الغازات فى التنفس
أى أن غاز الأكسجين ينتشر داخل الخلية بينما ينتشر غاز CO2 خارج الخلية
طرق دخول الأكسجين
فى النباتات الوعائية معقدة البناء يصل الأكسجين الى الخلايا بطرق مختلفة
1- فعند فتح ثغور الأوراق يدخل الهواء الى الغرف الهوائية ومنها الى الغرف الهوائية ومنها الى المسافات البينية
2-أو يذوب مع ماء التربة خلال ممرات اللحاء ويصل الى أنسجة الساق والجذر
3- خلال عديسات الساق أو آية تشققات فى القلف
4- الأكسجين الناتج من عملية البناء الضوئى
طرق خروج غاز CO2
1-فى النباتات البسيطة ينتشر مباشرة من خلال الخلايا المعرضة للهواء أو التربة
2-فى النباتات الراقية ( الخلايا فى عمق النبات ) تمرر غاز CO2الى الثغر فالجو الخارجى وجزء من غاز CO2 الناتج من التنفس يستخدم فى البناء الضوئى
أى أن تبادل الغازات (التنفس) يتم بطريقة مباشرة لأن أغلب الأنسجة الحية
تكون على اتصال مباشر بالبيئة الخارجية وبانتشار الغازات من والى خلايا العمق
وبكمية محدودة عن طريق الخشب واللحاء
علاقة البناء الضوئى فى النبات بالتنفس ما يتم فى البلاستيدة ينعكس فى الميتوكوندريا لتحرير الطاقة بالتنفس
تجربة لإيضاح انطلاق ثانى أكسيد الكربون خلال التنفس الهوائى
(أ الأجزاء الغير خضراء (البذور))
1- نضع محلول هيدروكسيد البوتاسيوم فى كأس وندخل بذور جافة (بسلة)فى معوجة ونغمر طرف ساقها فى محلول KOH فى الكأس
2- نضع محلول ملح طعام فى كأس أخرى وندخل بذور منقوعة فى الماء (نابتة) فى معوجة ونغمر طرفها فى محلول ملح الطعام NaCl فى الكأس
3- نضع محلول هيدروكسيد البوتاسيوم
KOH فى كأس ثالثة ونضع بذور منقوعة فى الماء (نابتة) فى معوجة ثالثة ونغمر طرف المعوجة فى محلول KOH
4-ونترك المعوجات الثلاثة فترة من الوقت
المشاهدة :- لا يحدث تغير فى الأنبوبتين 1و2 . أما فى الأنبوبة 3 يرتفع محلول KOH فى ساق المعوجة
النتيجة :- (الاستنتاج)
فى [1]البذور الجافة لا تتنفس بنشاط فلا يحدث تغير فى هذه الظروف
فى [2]البذور منقوعة فى الماء وهى فى حالة نمو وإنبات يتطلب أن تتنفس بنشاط لتحصل على ما يلزمها من طاقة – فتمتص الأكسجين من الهواء المحيط وينطلق CO2 مقداره مساو للأكسجين الممتص بدليل عدم ظهور أي تغير فى حجم الهواء داخل المعوجة و CO2 لا يذوب فى محلول ملح الطعام (أى أن مكونات هواء المعوجة تغيرت ولكن حجمة ثابت )
فى[3]البذور النابتة ينشط تنفسها وينطلق غاز CO2 بمقدار مساو للأكسجين ولأن CO2 يذوب فى محلول KOH لذلك يندفع محلول KOH فى ساق المعوجة
– أى ينطلق غاز ثانى أكسيد الكربون ( CO2 ) من عملية التنفس [فى البذور ] غير الخضراء
وبمقارنة الحالات الثلاث نستنتج أن :-
1- البذور الجافة لا ينشط تنفسها
2- البذور النابتة نشطة التنفس ويبقى حجم الهواء ثابتاً خلال عملية
3- التنفس لأن CO2 الناتج = حجم O2 الممتص
4- تنفس البذور النابتة (أجزاء غير خضراء) ينطلق منها CO2
(ب) الأجزاء النباتية الخضراء
تجربة 1- نأخذ نبات أخضر مزروع فى أصيص ونضعة على لوح زجاجى وبجواره كأس به محلول ماء جير رائق وننكس فوقهما ناقوس زجاجى ونغطية بقطعة قماش سوداء
2- نعد جهاز مماثل له ولكن الأصيص خالى من أى نبات مزروع
3- نضع ماء جير رائق فى كأس بين الجهازين ونتركهما فترة من الزمن
المشاهدة :- يتعكر ماء الجير فى [1]النبات تحت الناقوس فقط
الاستنتاج :-
فى [1] النبات الأخضر المزروع فى الأصيص يتنفس ويخرج CO2 الذى يعكر ماء الجير الرائق
ملحوظة :- القماش الأسود يحجب الضوء عن النبات الأخضر فتتوقف عملية البناء الضوئي التى تستهلك [ (CO2 من هواء الناقوس أو الناتج من التنفس
فى [2] ,[3] لايتعكر ماء الجير لصغر نسبة CO2 فى أو الهواء الجوى أو هواء الناقوس
• أى أن النبات الأخضر يتنفس ويطرد CO2
تجربة توضح عملية التخمر الكحولى
1- نأخذ دورق مخروطى الشكل نضع به محلول من السكر أو[العسل لأسود المخفف بضعف حجمه ماء ]
2- نضيف قدراً من الخميرة ونمزجها بالمحلول
3-نسد الدورق بسدادة من الفلين ينفذ منها أنبوبة توصيل نغمر طرفها فى كأس به ماء جير
4- نترك الجهاز فى مكان دافئ عدة ساعات
المشاهدة تصاعد فقاعات غازية فوق سطح محتويات الدورق- وتعكر ماء الجير
الأستنتاج _تعكر ماء الجير يدل على تصاعد غاز CO2 من تنفس الخميرة لاهوائياً
# تغير رائحة الدورق الى رائحة الكحول دليل على تنفس الخميرة لاهوائياً
تحتاج كل العمليات الحيوية التى تحدث فى جسم الكائن الى الى نشاطات كيميائية تتخلف عنها فضلات
أو مواد تالفة يجب أن يتخلص منها اول بأول (لكى لا تتراكم فى جسمة وتسبب له الكثير من
المشكلات والاضرار)
الإخراج هو العملية التى يتخلص بها الكائن الحى من الفضلات الناتجة عن النشاطات الكيميائية الحيوية والتى يؤدى تراكمها الى الكثير من الآضرار والمشكلات
تقتصر عملية الإخراج فقط على المواد التى تعبر الأغشية البلازمية لتغادر الجسم
أما الطعام غير المهضوم (فضلات الطعام) اى البراز لايعتبر أخراج بمفهومة العلمى (علل؟)
لأنة يخرج من الجسم دون أن ينفذ من الأغشية البلازمية – وكذلك النيتروجين فى الهواء الجوى الذى يدخل الى الرئتين فى عملية الشهيق ويخرج فى الزفير (لايعتبر اخراج)
الفضـــــــــــلات 1- CO2 والمــــــــــــــاء الناتجين من تكسير المواد العضوية
2- الفضلات النيتروجينية مثل النشادر –اليوريا حمض البوليك من تكسير البروتينات
عضـــو الإخراج الجلد -الرئتين- الكليتين- الكبد
أعضـــاء الإخراج تسيطر على تنظيم محتويات الجسم من الاملاح وبعض التوابل التى لها محتويات متطايرة تترك الجسم خلال الرئتين اما باقى اجزائها تخرج خلال الكليتين – المواد السامة تتحول الى غير سامة أو غير ذائبة بواسطة الكبد – الكليتين
عضـــو الإخراج الكليتين – الجلد
أهم الفضلات التى ينتجها الجسم ويخرجها
المواد الاخراجية عضـــو الإخراج الفضـــــــــلات عضـــو الإخراج
1- CO2
2-المــــــــــــــاء
3- الفضلات النيتروجينية الرئتين
الكليتين-الجلد- الرئتين
الكليتين – والجلد 4- الأملاح
5- التوابل الكليتين – الجلد
الكبد – الكليتين
1-الجلد Skin
يعتبر الجلد عضو للإخراج فى الإنسان وهو أكبر أعضاء الجسم لأنة يحيط بالجسم كله وأطرافة من الخارج
تركيب الجلد يتركب الجلد من طبقتين رئيسيتين هما البشرة Epidermis والأدمة Dermisويلتصق بالجسم بطبقة دهنية
1-البشرة تتكون من عدة طبقات من خلايا طلائية عريضة
مفلطحة الموجود منها على السطح خلايا غير حية مملوءة بمادة قرنية من الكيراتين Keratin
وهى تتعرض دائماً للحك (عند تجفيف الوجه أو حك اليدين معاً) وتنشأ عن هجرة الطبقة الداخلية التى تتولى تكوينها الى السطح الخارجى ثم تموت…. وهى تتجدد باستمرار وتعوض
– وعند قاعدة الطبقة الداخلية منها خلايا صبغية تفرز حبيبات تكسب الجلد لونه
2- الأدمة وتوجد الى داخل البشرة – خلاياها حية من أنسجة ضامة وتحتوى الأوعية الدموية
والنهايات العصبية الحسية والغدد العرقية والدهنية وبصيلات الشعر والخلايا الدهنية
الغدد العرقية عبارة عن أنبوبة تلتف على نفسها ولكل منها أنبوبة رفيعة تفتح
عند سطح الجلد (فى البشرة )بفتحة تعرف بـ(مسام العرق)
كيفية استخلاص العرق فى الإنسان
تستخلص الغدة العرقية من الشعيرات الدموية المحيطة بها (الماء وبعض الفضلات [كألاملاح غير العضوية واليوريا ]لتكون العرق الذى يخرج من مسام العرق ويتبخر على سطح الجسم ليخفض من درجة حرارة الجسم
ملحوظة يجب التخلص من الفضلات باستمرار بالغسل باستمرار (لكى لا تسد مسام العرق – والوقاية من الروائح الكريهة المنبعثة من تراكمها)
الشعرة تتكون من بصيلة تحيط بها شعيرات دموية كثيرة ويوجد حولها قرب خروجها من الجلد غدة دهنية تفرز مادة دهنية تسهل خروج الشعرة من الجلد وتكسبها ليونة تعمل على عدم تقصفها ويتصل بها عضلات تحركها إذا إنقبضت
أما النهايات العصبية الحسية فهى تستجيب لضغط اللمس والألم ودرجة الحرارة
2- الكلية Kidney
لكل حيوان فقارى كليتان وفى الفقاريات الدنيا تكون الكليات أعضاء طويلة ورقيقة وتمتد على طول جانبى العمود الفقارى
أما الفقاريات الراقية كالثدييات فإن الكليات تكون أكثر اكتنازاً وتقع خلف البريتون (الغشاء الذى يبطن التجويف البطنى )ويتصل بكل كلية قناة تنقل البول تسمى الحالب لتجمعة فى المثانة حيث يخرج البول بعد تجمعه عن طريق قناة مجرى البول
تركيب الكلية
تقع كليتا الانسان فى الجزء العلوى من التجويف البطنى على جانبى العمود الفقارى ويبلغ طول الكلية حوالى 12 سم وعرضها 7سم وسمكها 3سم وتشبة حبة اللوبيا (جزؤها الخارجى محدب والداخلى مقعر)
وعند الجزء المقعر يدخل فرع الأورطى (الشريان الكلوى ) كما
يخرج وريد كلوى يتصل بالوريد الأجوف السفلى
وتتكون الكلية من منطقة خارجية (ضيقة) تسمى
القشرة-والداخلية(عريضة) تسمى النخاع
الوحدة الوظيفية للكلية
النفرونNephron (فى منطقة القشرة)
وتتكون كل كلية من حوالى مليون نفرون
والنفرون عبارة عن أنابيب دقيقة تنتفخ فى أطرافها مكونة محفظة بومان(انتفاخ يشبه الفنجان)توجد فى منطقة القشرة
ولكل نفرون أنبوبة تكون متعرجة فى منطقة القشرة فى بدايتها تسمى الانبوبة الملتفة القريبة – وتؤدى الى انحناء على شكل حرف U يسمى ثنية هنل فى منطقة النخاع ثم يعود مرة اخرى الى القشرة فى صورة متعرجة تعرف بالانبوبة الملتفة البعيدة و تتجمع الأنابيب فى انبوبة جامعة تقع فى تجويف الكلية المقعر (حوض الكلية)
-الحالب يتصل بكل كلية أنبوبة هى الحالب تنقل البول من الكلية قطرة بقطرة الى كيس عضلى صغير (المثانة)
3- المثانة كيس عضلى لها عضلة عاصرة تسدها حتى يتجمع فيها البول ولاتسمح للبول بالخروج إلا عند الحاجة
4-قناة مجرى البول Urethra تنقل البول من الكلية الى خارج الجسم
إستخلاص البول
1-يخرج من الأورطى فرعان يتجه كل فرع الى إحدى الكليتين (يسمى الشريان الكلوى) ويدخلها من السطح المقعر –
2- ثم يتفرع الى أفرع اصغر فأصغر وأخيراً الى شعيرات دموية داخل محفظة بومان حيث يرشح الجزء السائل من الدم (البلازما) بما يحتويه من ماء وفضلات ومواد معدنية وجلوكوز
وتمر فى النفرون بينما خلايا الدم وجزيئات البروتين الكبيرة فلا تمر
3-ماذا يحث لو خرج كل الرشيح من الجسم؟ يفقد الجسم كثيراً من المواد الضرورية اللازمة له
كما يلزم على الفرد أن يشرب 170 لتر من الماء فى اليوم لتعويض الفاقد
4-لذلك بعد أن يرشح الدم لابد من حدوث عملية استعادة للماء الذى يحتاجه الجسم والجلوكوز والمواد المعدنية ليمر الماء ثانية الى الدم (عملية إعادة الامتصاص الاختياري) بينما تترك الفضلات التى تكون فى صورة بول
5-ويحتوى البول على فائض الماء والفضلات ويحتوى البول على فائض الماء والفضلات النيتروجينية (اليوريا) وبعض الأملاح غير العضوية ومواد فائضة على حاجة الجسم (مقادير صغيرة من السكر والفيتامينات ) وتتم هذه العملية فى أنبوبة النفرون ثم يتجمع البول فى الحالب بعد أن يخرج من الكلية الى المثانة حيث يخزن وعندما تمتلئ المثانة بالبول تنقبض عضلاتها لتدفع البول الى قناة مجرى البول خارج الجسم
ويطلق على الكليتين والحالبين والمثانهة وقناة مجرى البول اسم(الجهاز البولى)
ملاحظات هامة
يمكن للفرد أن يعيش بكلية واحدة أو نصف كلية (علل؟)لأنها تنمو وتكبر وتقوم بعمل الكليتين
لايمكن للأنسان أن يعيش بدون كلية(علل؟) أو إذا توقفت كليتاه عن العمل لأى سبب يصاب بالتسمم نتيجة تراكم الفضلات فى دمه
• جسم الإنسان يحتوى على حوالى 5.6 لتر من الدم فإن حوالى 1.2-1.3 لتر من الدم يمر خلال الكلية فى كل دقيقة ليصل مجموعة اليومى حوالى 1600 لتر وهو يوازى حوالى 1/4 حجم الدم كله الذى يضخة للقلب (أى أن نسبة عالية جداً من الدم تمر خلال الكلية فى كل وقت)
• ومن حجم الدم الكلى يوجد حوالى 3 لترات من البلازما تمر كل قطرة منها خلال الكلية لتراقب محتوياتها وتختبر حوالى 560 مرة فى اليوم
3- الكبد بالاضافة الى وظائف الكبد فى عملية الهضم والتمثيل الغذائى فانه
أ- يلعب دورا هاما فى عملية الاخراج حيث يقوم بهدم وتحطيم السموم التى تمتص فى الامعاء وبالتالى يساهم فى تنقية الدم منها
ب- و يقوم بفصل المجموعة النيتروجينية الامينية NH2 من الاحماض الامينية الزائدة ويحولها الى يوريا ويتم طردها فى صورة بولينا عن طريق الكليتين الى خارج الجسم
جهاز الكلية الصناعية
• يحدث الفشل الكلوى نتيجة لبعض الأمراض التى تصيب الكليتين لتتوقف عن أداء وظيفتها ويؤدى ذلك الى تراكم المواد الإخراجية فى الدم والتسمم أو الموت- لذلك لابد من تنقية الدم بواسطة الكلية الصناعية
كيفية عمل جهاز الكلية الصناعية
1- يضخ الدم من شريان المريض الى الجهاز ليمر عبر أنبوبة ذات غشاء رقيق شبه منفذ يشبه السلوفان
2- ومن الجهة الأخرى للغشاء يمر سائل لتنقية الدم يحتوى على جميع محتويات البلازما العادية ماعدا اليوريا والنواتج الإخراجية الأخرى للأيض
3- وحيث ان تركيز تلك العناصر الضارة عالية فى دم مريض الفشل الكلوى عن السائل فى وعاء الكلية الصناعية لذلك تمر المواد الضارة
4- عبر الجدران شبه المنفذة الى السائل ثم يعاد الدم الى المرض مرة أخرى نقياً
5- وتتكرر هذه العملية عدة مرات تستغرق عدة ساعات فى اليوم وتتكرر مرتين الى ثلاث مرات أسبوعياً
ثانياً الإخراج فى النبات
الإخراج فى النبات لايمثل مشكلة (علل؟) بسبب :-
1- لأن معدل سرعة الهدم فى النبات اقل من الحيوان المساوى له فى الوزن
2- تجمع الفضلات فى النبات بطيئاً جداً
3- النباتات الخضراء تعيد استخدام فضلات الهدم مثل CO2 والماء الناتجين من التنفس يعاد استخدامها فى البناء الضوئى
4- يستطيع النبات استخدام الفضلات النيتروجينية فى بناء البروتين اللازم له
5- فى النباتات الأرضية الفضلات الأيضية (الاملاح والأحماض العضوية تختزن فى خلايا النبات على شكل بللورات عديمة الذوبان فى السيتوبلازم او الفجوات العصارية ( ومادامت عديمة الذوبان فهى غير ضارة)
6- النباتات التى تعيش فى تربة غنية بالكالسيوم تتخلص منة بتجميعة فى الأوراق التى تسقط فى النهاية
طرق تخلص النبات من الفضلات الأساسية
1-للتخلص من CO2 الناتج من التنفس و O2الناتج من البناء الضوئى بالأنتشار عن طريق الثغور
2- الماء الزائد يخرج عن طرق النتح أو الإدماع Guttation
النتـــح هو عملية حيوية يفقد فيها النبات الماء على هيئة بخار ماء
و الإدماع خروج قطرات مائية عند اطراف اوراق البنبات فى الصباح الباكر فى نهاية فصل الربيع من الثغر المائى
النتـــح
هو عملية حيوية يفقد فيها النبات الماء على هيئة بخار ماء
حاجة النبات للماء أكثر من الحيوان المساوى له فى الوزن (علل؟)لأن:-
1- الحيوان يحتفظ بالجزء الاكبر مما يحوية جسمة من ماء ويعيد دورته فى جسمه – بينما النبات يطرد 90% من ماؤه للهواء الخارجى
2-ما يمتصه النبات يومياً من الماء يبلغ حوالى 17 مرة قدر ما يتناوله الإنسان
3-فدان واحد من الذرة يحتاج لأكثر من 2مليون لتر من الماء فى موسم زراعته
4-فقد النبات للماء (أغلب الكميات التى يمتصها من التربة) بصفة مستمرة :- يدخل أغلب الماء من الجذر لتنقلة الانسجة الموصلة(الناقلة)من الجذر الى الساق الى الاوراق
ثم يتسرب الماء فى صورة بخار ماء من جدر الخلايا الرطبة للنسيج المتوسط(الميزوفيلى) فى الورقة الى هواء المسافات البينية (الجيوب الهوائية)التى تتخلل الخلايا ومنها يمر بالانتشار خلال فتحات الثغور الى الهواء الخارجى – وكذلك الحال بالنسبة لسائر الخلايا الاخرى التى تطل على المسافات البينية الاخرى الموجودة فى كل انسجة النبات
تمر نسبة قليلة من الماء خلال طبقة الكيوتين التى تغطى النبات المعرضة للهواء
وكذلك العديسات (وهى فتحات توجد فى طبقة الفلين التى تغطى سيقان الاشجار الخشبية)
أنواع النتح
نتح ثغرى نتح كيوتينى نتح عديسى
90%من مجموع الماء الذى يخرج عن طريق الثغور 5% من الماء يخرج عن طريق بشرة المجموع الخضرى التى تكسوها مادة الكيوتين الشمعية 5%من كمية بخار الماء تخرج من العديسات (فتحات ضيقة فى الأنسجة الفلينية)
ملائمة الورقة لعملية النتح
1- تحتوى الورقة على كمية كبيرة من الثغور أكثر من أى جزء من المجموع الخضرى
2- نصل الورقة مفلطح واسع به شبكة من العروق تمدها بالماء
3- وجود مسافات بين خلوية (جيوب هوائية)مما يتيح فرصة كبيرة لتبخر الماء من هذه الخلايا خلال جدرها الى هواء المسافات البينية بصورة مستمرة
الإدماع هو خروج قطرات مائية فى الصباح الباكر فى فصل الربيع من الثغر المائى
والثغر المائى جهاز دمعى متخصص من خلية واحدة أو عدة خلايا مفككة وتفتح بفتحة ثغر مفتوح باستمرار والقطرات الدمعية ليست ماء خالص ولكن يوجد بها بعض المواد المتخلفة قد تترسب اذا تبخر الماء
النتح الإدماع
1-هوعملية حيوية يفقد فيها النبات الماء على هيئة بخار ماء
2-فى جميع أوقات السنة
3-عن طريق الثغور – الكيوتين – العديسات
4-من كل أجزاء النبات خاصة الأوراق
5-تفتح الثغور حسب الحرارة أو الرياح
6-ماء النتح يخلو من الأملاح
7-كميتة كبيرة 1- خروج قطرات مائية فى الربيع عند أطراف الأوراق
2- فى فصل الربيع فى الصباح الباكر
3- عن طريق الثغر المائى
4- له جهاز دمعى متخصص
5- يظل الثغر المائى مفتوح بأستمرار
6- يحتوى ماء الإدماع على بعض المواد المتخلفة
7- كميتة قليلة جداً
تجربة لإثبات النتح فى النبات
1- نحضر نبات مورق مزروع فى أصيص ونغطى سطح التربة والأصيص بالبرافين
2-نضع الأصيص على لوح زجاجى ثم ننكس على الأصيص ناقوسا زجاجياً وننتظر فترة من الوقت
المشاهدة ظهور قطرات من الماء على السطح الداخلى للناقوس تتجمع فى النهاية الى قطرات أكبر وتسيل على جدار الناقوس لأسفل
الأستنتاج استقبل الهواء داخل الناقوس قدراً من بخار الماء مصدرة النبات ونتأكد من أنه ماء باستخدام كبريتات نحاس لا مائية بيضاء
أى أن الماء يمر من أجزاء النبات المعرضة للهواء الى الهواء المحيط
فوائد النتح
1- تخفيف حدة ارتفاع درجة الحرارة
يكون جزء كبير من الطاقة التى يمتصها النبات فى صورة حرارة أو تتحول الى حرارة فى داخل أنسجة الورقة – والطاقة الممتصة التى تزيد عن الحاجة المستخدمة فى عملية البناء الضوئى تسبب ارتفاع درجة حرارة الورقة خاصة فى الأيام المشمسة الدافئة وهذا يضر البروتوبلاست أو يميتة إذا لم يعمل النتح بتأثير تبخير الماء على تبريد النبات وخفض درجة الحرارة نسبيا
2-رفع الماء والأملاح من الأرض
تحتوى خلايا الجذور على عصارة خلوية يكون تركيزها أعلى من تركيز محلول التربة (فى المواد الذائبة ) ولذلك فإن الماء الأرضى يدخل خلايا الجذر بالقوة الأسموزية ويكون جهد الأسموزية كافيا ً لتحريك الماء من الشعيرات الجذرية الى أنسجة الجذر الداخلية حتى أوعية وقصيبات الخشب ثم يرتفع الماء فى أوعية الساق وينتقل الى أوعية الورقة ثم خلايا النسيج الميزوفيلى ويؤدى ذلك الى تخفيف تركيز عصارتها الخلوية فتقل قدرة هذه الخلايا على شد الماء (أو تتوقف كلية)
ولكن خلايا النسيج الميزوفيلى تتخللها مسافات بينية واسعة مليئة بالهواء وتبخر ماء الخلايا الى الهواء فإن تركيز عصارتها يزداد تدريجياً ويتبع ذلك زيادة قدرتها على سحب الماء من أسفل
ونظراً لأن القوة الأسموزية لا تكفى لتحريك الماء الى أعلى فى ساق النبات إلا لمسافة قصيرة (ظاهرة الضغط الجذرى) ولأن بعض الأشجار تتطلب تحريك الماء فى أوعيتها الى أرتفاع يصل الى 125م ولذلك فإن الماء يصعد بقوة التماسك والتلاصق
تجربة لإيضاح أن الماء يصعد فى الخشب ليصل الى الأوراق
نأخذ أنبوبة إختبار ونملأها بمحلول الأيوسين
ننزع نبات مزهر ومزروع فى أصيص بجذوره بإحتراس ونغمر جذوره فى محلول الأيوسين ونسد الأنبوبة حول ساقه بقطعة قطن عند فوهة الأنبوبة
نحفظ الأنبوبة مثبتة فى وضع رأسى عدة ساعات
المشاهدة نشاهد أن قواعد الأعناق يصبح لونها قرنفلياً وأيضاً عروق بتلات الزهرة يصبح لونها قرنفلياً أيضاً
4- نعمل قطاعاًُ عرضياً رقيقاً فى ساق النبات ونفحصه بالمجهر
المشاهدة تحول لون نسيج الخشب الى لون صبغة الأيوسين
الأستنتاج تلون قواعد الأعناق وعروق بتلات الأزهار باللون القرنفلى يدل على أن محلول الأيوسين الموضوع فى أنبوبة الاختبار قد وصل الى هذه الأعضاء – أى أن الماء يمتص بواسطة الجذور
2- أن الماء ينتقل الى أعلى خلال خشب الساق الى الأوراق
تجربة لتوضيح صعود الماء فى النبات بقوة النتح
1-نملأ كأساً بالزئبق ونملأ أنبوبة رفيعة بالماء وننكسها فى الزئبق بالكأس (ينغمر طرفها السفلى فى الزئبق)
2-نقطع فرع نبات مورق فى أصيص بحيث يكون القطع تحت سطح الماء
3-نخرج ساق النبات من سدادة من الأنبوبة بنفس حجم الساق
4-ثبت الفلينة وفرع النبات على فوهة الأنبوبة العلوية ونحكم سدها ونضع فازلين أو قطعة نسيج مشربة بالزيت حول السدادة عند اتصالها بالأنبوبة
5-نحدد سطح الزئبق فى الأنبوبة ترك الجهاز فى مكان مفتوح فترة
المشاهدة يرتفع سطح الزئبق فى الأنبوبة فى نهاية التجربة عن قبل التجربة
الأستنتاج ارتفاع سطح الزئبق يرجع الى جذب نتيجة جذب ناتج من النتح
لأن فرع النبات فقد ماء ثم أمتص ماء من الأنبوبة لتعويض الماء المفقود من النتح – فأرتفع سطح الزئبق فى الأنبوبة مما يوضح أن فقد النبات للماء يولد شداً يرفع الماء الى أعلى
شكراااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااا
مرسيى
lمشكككككككككككككككككككككككككككككككككككككككككككككور جدا
جزاك الله خير في الدنيا في الاخر.
بارك الله فيك.
حلو اوي بجد شكرا ع التعب
thanks