عرض تقديمي حول الموضوع: الفقرة 22 في أي كائنات حية يحدث التخمر الكحولي؟ في الغالبية. التخمير الكحولي - سحر تحويل السكر إلى كحول إيثيلي يحدث التخمر الكحولي في الخلايا

أثناء التخمير الكحولي ، بالإضافة إلى المنتجات الرئيسية - الكحول وثاني أكسيد الكربون ، تنشأ العديد من منتجات التخمير الثانوية الأخرى من السكريات. يتكون من 100 جم من C 6 H 12 O 6 ، 48.4 جم من كحول الإيثيل ، 46.6 جم من ثاني أكسيد الكربون ، 3.3 جم من الجلسرين ، 0.5 جم من حمض السكسينيك و 1.2 جم من خليط حمض اللاكتيك ، الأسيتالديهيد ، الأسيتوين وغيرها. مركبات العضوية.

إلى جانب ذلك ، تستهلك خلايا الخميرة خلال فترة التكاثر والنمو اللوغاريتمي الأحماض الأمينية من العنب الضرورية لبناء البروتينات الخاصة بها. في هذه الحالة ، يتم تشكيل المنتجات الثانوية للتخمير ، وخاصة الكحوليات العالية.

في المخطط الحديث للتخمير الكحولي ، هناك 10-12 مرحلة من التحولات الكيميائية الحيوية للسداسي تحت تأثير مجموعة من إنزيمات الخميرة. في شكل مبسط ، يمكن التمييز بين ثلاث مراحل من التخمير الكحولي.

أناالمرحلة - الفسفرة وانهيار السداسي.في هذه المرحلة ، تحدث عدة تفاعلات ، ونتيجة لذلك يتم تحويل الهكسوز إلى ثلاثي الفوسفات:

ATP → ADP

الدور الرئيسي في نقل الطاقة في التفاعلات الكيميائية الحيوية يلعبه ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) و ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين). إنها جزء من الإنزيمات ، وتراكم كمية كبيرة من الطاقة اللازمة لتنفيذ عمليات الحياة ، وهي أدينوزين - جزء لا يتجزأ من الأحماض النووية - مع بقايا حمض الفوسفوريك. أولاً ، يتكون حمض الأدينوليك (أدينوزين أحادي الفوسفات ، أو أدينوزين أحادي الفوسفات - AMP):

إذا أشرنا إلى الأدينوزين بالحرف A ، فيمكن تمثيل بنية ATP على النحو التالي:

A-O-R-O ~ R - O ~ R-OH

تشير العلامة مع ~ إلى ما يسمى روابط الفوسفات الكبيرة ، والتي هي غنية جدًا بالطاقة ، والتي يتم إطلاقها أثناء التخلص من بقايا حمض الفوسفوريك. يمكن تمثيل نقل الطاقة من ATP إلى ADP من خلال المخطط التالي:

تستخدم خلايا الخميرة الطاقة المنبعثة لضمان الوظائف الحيوية ، ولا سيما تكاثرها. أول عمل لإطلاق الطاقة هو تكوين استرات الفوسفوريك من hexoses - الفسفرة الخاصة بهم. تحدث إضافة بقايا حمض الفوسفوريك من ATP إلى hexoses تحت تأثير إنزيم phosphohexokinase الذي توفره الخميرة (نشير إلى جزيء الفوسفات بالحرف P):

جلوكوز جلوكوز 6 فوسفات فركتوز 1.6 فوسفات

كما يتضح من المخطط أعلاه ، تحدث الفسفرة مرتين ، ويتم تحويل إستر الفوسفور الجلوكوز تحت تأثير إنزيم الأيزوميراز بشكل عكسي إلى إستر الفوسفور الفركتوز ، الذي يحتوي على حلقة فوران متناظرة. الترتيب المتماثل لبقايا حمض الفوسفوريك في نهايات جزيء الفركتوز يسهل تمزقها اللاحق في المنتصف. يتم تحفيز تكسير الهكسوز إلى مجموعتين بواسطة إنزيم الألدولاز ؛ نتيجة للتحلل ، يتكون خليط غير متوازن من 3-فوسفوجلايسيرالديهايد وفسفو ديوكسي أسيتون:

فوسفوجليسيرول ألدهيد جديد (3.5٪) فسفوديو هيدروكسي أسيتون (96.5٪)

يشارك فقط 3-phosphoglyceraldehyde في تفاعلات أخرى ، يتم تجديد محتواها باستمرار من خلال عمل إنزيم isomerase على جزيئات phosphodioxyacetone.

المرحلة الثانية من التخمر الكحولي- تكوين حمض البيروفيك. في المرحلة الثانية ، يتأكسد ثلاثي الفوسفات على شكل 3-فوسفوجلايسيرالديهايد تحت تأثير إنزيم ديهيدروجينيز المؤكسد إلى حمض الفوسفوجليسيريك ، وبمشاركة الإنزيمات المناسبة (فسفوغليسروموتاز وإنوليز) ونظام LDF-ATP ، يتحول في حمض البيروفيك:

أولاً ، يضيف كل جزيء من 3-phosphoglyceraldehyde بقايا حمض فوسفوريك أخرى إلى نفسه (بسبب جزيء الفوسفور غير العضوي) ويتم تشكيل 1.3-diphosphoglyceraldehyde. ثم ، في ظل الظروف اللاهوائية ، يتأكسد إلى حمض 1،3-ديفوسفوجليسيريك:

المجموعة النشطة من ديهيدروجينيز هي أنزيم لهيكل عضوي معقد NAD (نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد) ، والذي يثبت ذرتين من الهيدروجين بنواة نيكوتيناميد:

أكثر من + + 2H + + فوق H2

مؤكسد أكثر من تقليله

يؤكسد الركيزة ، يصبح أنزيم NAD هو مالك أيونات الهيدروجين الحرة ، مما يمنحه إمكانية اختزال عالية. لذلك ، يجب أن يتميز التخمير دائمًا بقدرة اختزال عالية ، وهو أمر ذو أهمية عملية كبيرة في صناعة النبيذ: ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني للوسط ، ويتم استعادة المواد المؤكسدة مؤقتًا ، وتموت الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض.

في المرحلة النهائية الثانية من مرحلة التخمير الكحولي ، يحفز إنزيم فسفوتانسفيراز مرتين نقل بقايا حمض الفوسفوريك ، وينقله الفسفوجليسيروموتاز من ذرة الكربون الثالثة إلى الثانية ، مما يفتح إمكانية إنزيم إنزيم لتكوين حمض البيروفيك:

حامض 1،3-ديفوسوجليسيريك 2-حمض فوسفوجليسيريك حمض بيروفيك

نظرًا لحقيقة أنه من جزيء واحد من هكسوز مضاعف الفسفرة (يستهلك 2 ATP) يتم الحصول على جزيئين من الفوسفور الثلاثي (4 ATP) ، فإن صافي توازن الطاقة للانهيار الأنزيمي للسكريات هو تكوين 2 ATP. توفر هذه الطاقة الوظائف الحيوية للخميرة وتؤدي إلى زيادة درجة حرارة وسط التخمير.

جميع التفاعلات التي تسبق تكوين حمض البيروفيك متأصلة في كل من التخمر اللاهوائي للسكريات وفي تنفس أبسط الكائنات الحية والنباتات. ترتبط المرحلة الثالثة فقط بالتخمير الكحولي.

ثالثامرحلة التخمير الكحولي - تكوين الكحول الإيثيلي.في المرحلة النهائية من التخمير الكحولي ، يتم نزع الكربوكسيل من حمض البيروفيك ، تحت تأثير إنزيم ديكاربوكسيلاز ، بتكوين أسيتالديهيد وثاني أكسيد الكربون ، وبمشاركة إنزيم نازعة الهيدروجين الكحولي وأنزيم NAD-H2 المساعد ، يتم تقليل الأسيتالديهيد إلى الكحول الإيثيلي:

حمض بيروفيك أسيتيل ألدهيد الإيثانول

إذا كان هناك فائض من حامض الكبريت الحر في نقيع التخمير ، فإن جزء من الأسيتالديهيد يرتبط بمركب الألدهيد الكبريت: في كل لتر من نبتة النبتة ، 100 مجم من H2SO3 تربط 66 مجم من CH3COH.

بعد ذلك ، في وجود الأكسجين ، يتحلل هذا المركب غير المستقر ، ويوجد الأسيتالديهيد الحر في مادة النبيذ ، وهو أمر غير مرغوب فيه بشكل خاص للشمبانيا ونبيذ المائدة.

في شكل مضغوط ، يمكن تمثيل التحويل اللاهوائي للسداسيوز إلى كحول إيثيلي من خلال المخطط التالي:

كما يتضح من مخطط التخمير الكحولي ، تتشكل استرات فوسفات الهكسوز أولاً. في نفس الوقت ، يتم تشكيل جزيئات الجلوكوز والفركتوز ، تحت تأثير إنزيم هيكسوكنيز ، بقايا حمض الفوسفوريك من أدينوسيتول ثلاثي الفوسفات (ATP) ، وجلوكوز 6 فوسفات وثنائي فوسفات الأدينوسيتول (ADP).

يتم تحويل الجلوكوز 6 فوسفات بواسطة إنزيم إيزوميراز إلى فركتوز 6 فوسفات ، والذي يضيف بقايا حمض فوسفوريك أخرى من ATP ويشكل الفركتوز -1،6-ثنائي الفوسفات. يتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة فسفوفركتوكيناز. يؤدي تكوين هذا المركب الكيميائي إلى إنهاء المرحلة التحضيرية الأولى للتحلل اللاهوائي للسكريات.

نتيجة لهذه التفاعلات ، يمر جزيء السكر في شكل الأكسجين ، ويكتسب قدرة أكبر ويصبح أكثر قدرة على التحولات الأنزيمية.

تحت تأثير إنزيم الألدولاز ، يتم شق الفركتوز -1 ، 6-ثنائي الفوسفات في الجلسرين ألدهيد الفوسفوريك وأحماض الفوسفوريك ثنائي هيدروكسي أسيتون ، والتي يمكن تحويلها إلى واحد تحت تأثير إنزيم إيزوميراز ثلاثي الفوسفات. يخضع فسفوغلايسيرالديهايد لمزيد من التحويل ، يتشكل منها حوالي 3٪ مقارنة بـ 97٪ من فسفودوكسي أسيتون. يتم تحويل Phosphodioxyacetone ، باستخدام phosphoglyceraldehyde ، عن طريق عمل phosphotriose isomerase إلى 3-phosphoglyceraldehyde.

في المرحلة الثانية ، يضيف 3-phosphoglyceraldehyde بقايا حمض فوسفوريك أخرى (بسبب الفوسفور غير العضوي) لتشكيل 1،3-diphosphoglyceraldehyde ، وهو منزوع الهيدروجين عن طريق ثلاثي فوسفات ديهيدروجينيز ويعطي حمض 1.3-diphosphoglyceric. يتم نقل الهيدروجين ، في هذه الحالة ، إلى الشكل المؤكسد من أنزيم NAD. حامض 1،3-ديفوسفوجليسيريك ، الذي يعطي ADP (تحت تأثير إنزيم فوسفوجليسيرات كيناز) بقايا واحدة من حمض الفوسفوريك ، يتحول إلى حمض الفوسفوريك 3 ، والذي ، تحت تأثير إنزيم الفوسفوجليسيروموتاز ، يتحول إلى 2-حمض الفوسفوجليسيريك. هذا الأخير ، تحت تأثير فسفوبيروفيت هيدروتاز ، يتم تحويله إلى حمض فوسفوينول بيروفيك. علاوة على ذلك ، بمشاركة إنزيم بيروفات كيناز ، ينقل حمض الفوسفوينول بيروفيك بقايا حمض الفوسفوريك إلى جزيء ADP ، ونتيجة لذلك يتشكل جزيء ATP ويمر جزيء حمض إينولبيروفيك إلى حمض البيروفيك.

تتميز المرحلة الثالثة من التخمر الكحولي بتفكك حمض البيروفيك تحت تأثير إنزيم بيروفات ديكاربوكسيلاز إلى ثاني أكسيد الكربون وأسيتالديهيد ، والذي ، تحت تأثير إنزيم الكحول ديهيدروجينيز (أنزيمه المساعد هو NAD) ، يتم تقليله إلى كحول إيثيلي .

يمكن تمثيل المعادلة الكلية للتخمير الكحولي على النحو التالي:

C6H12O6 + 2H3PO4 + 2ADP → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP + 2H2O

وهكذا ، أثناء التخمير ، يتم تحويل جزيء واحد من الجلوكوز إلى جزيئين من الإيثانول وجزيئين من ثاني أكسيد الكربون.

لكن مسار التخمير المشار إليه ليس هو الوحيد. على سبيل المثال ، إذا لم يكن هناك إنزيم بيروكسيليز بيروفيت في الركيزة ، فلا ينشطر حمض البيروفيك إلى ألدهيد أسيتيك ويتم تقليل حمض البيروفيك مباشرة ، ويتحول إلى حمض اللاكتيك في وجود اللاكتات ديهيدروجينيز.

في صناعة النبيذ ، يحدث تخمير الجلوكوز والفركتوز في وجود ثنائي كبريتيت الصوديوم. تتم إزالة ألدهيد الخليك ، المتشكل أثناء نزع الكربوكسيل من حمض البيروفيك ، نتيجة الارتباط مع بيسلفيت. يشغل محلول ألدهيد الأسيتيك ثنائي هيدروكسي أسيتون فوسفات و 3-فوسفوجلايسيرالديهايد ، حيث يتلقون الهيدروجين من المركبات الكيميائية المختزلة ، ويشكلون الجلسرين الفوسفات ، والذي يتحول إلى جلسرين نتيجة نزع الفسفرة. هذا هو الشكل الثاني لتخمير Neuberg. وفقًا لمخطط التخمير الكحولي هذا ، يتراكم الجلسرين والأسيتالديهيد في شكل مشتق بيسلفيت.

المواد التي تشكلت أثناء التخمير.

حاليًا ، تم العثور على حوالي 50 نوعًا أعلى من الكحول في منتجات التخمير ، والتي تحتوي على مجموعة متنوعة من الروائح وتؤثر بشكل كبير على رائحة وباقة النبيذ. بكميات كبيرة أثناء التخمير ، تتشكل كحول الأيزو أميل ، الأيزوبوتيل و N- بروبيل. الكحولات العطرية العالية β-phenylethanol (FES) ، tyrosol ، terpene alcohol farnesol ، التي لها رائحة الورود ، زنبق الوادي ، أزهار الزيزفون ، توجد بكميات كبيرة (تصل إلى 100 مجم / دم 3) في النبيذ الفوار وشبه الحلو. التي تم الحصول عليها عن طريق ما يسمى الحد من النيتروجين البيولوجي. وجودهم بأعداد صغيرة أمر مرغوب فيه. بالإضافة إلى ذلك ، عندما يتقدم النبيذ في العمر ، تدخل الكحوليات الأعلى في الأسترة مع الأحماض المتطايرة وتشكل الإسترات ، والتي تعطي النبيذ نغمات أثيرية مناسبة لنضج الباقة.

بعد ذلك ، ثبت أن الجزء الأكبر من الكحولات الأليفاتية الأعلى يتكون من حمض البيروفيك عن طريق النقل والتخليق الحيوي المباشر بمشاركة الأحماض الأمينية والأسيتالديهيد. لكن الكحولات العطرية الأعلى الأكثر قيمة تتشكل فقط من الأحماض الأمينية العطرية المقابلة ، على سبيل المثال:

يعتمد تكوين الكحوليات الأعلى في النبيذ على العديد من العوامل. في ظل الظروف العادية ، تتراكم في المتوسط ​​250 مجم / دسم 3. مع التخمير البطيء على المدى الطويل ، تزداد كمية الكحوليات المرتفعة ، مع زيادة درجة حرارة التخمير إلى 30 درجة مئوية ، تنخفض. في ظل ظروف التخمير المستمر بالتدفق ، يكون تكاثر الخميرة محدودًا للغاية وتتشكل الكحوليات الأعلى بشكل أقل من التخمر الدفعي.

مع انخفاض عدد خلايا الخميرة نتيجة التبريد والترسيب والترشيح الخشن للنبتة المخمرة ، يحدث تراكم بطيء للكتلة الحيوية للخميرة وفي نفس الوقت تزداد كمية الكحوليات الأعلى ، خاصة السلسلة العطرية.

إن زيادة كمية الكحوليات المرتفعة أمر غير مرغوب فيه للمائدة البيضاء الجافة والشمبانيا ونبيذ الكونياك ، ومع ذلك ، فإنه يعطي مجموعة متنوعة من الظلال في الرائحة والذوق للمائدة الحمراء والنبيذ الفوار والقوي.

يجب أن يرتبط التخمير الكحولي للعنب أيضًا بتكوين الألدهيدات والكيتونات ذات الوزن الجزيئي العالي والأحماض الدهنية والمتطايرة وإستراتها ، والتي تعتبر مهمة في تكوين باقة وطعم النبيذ.

تبادل الطاقة(تقويض ، تبديد) - مجموعة من تفاعلات تقسيم المواد العضوية ، مصحوبة بإطلاق الطاقة. لا تستخدم الخلية الطاقة المنبعثة أثناء تكسير المواد العضوية على الفور ، ولكن يتم تخزينها في شكل ATP ومركبات أخرى عالية الطاقة. ATP هو مصدر الطاقة العالمي للخلية. يحدث تخليق ATP في خلايا جميع الكائنات الحية في عملية الفسفرة - إضافة الفوسفات غير العضوي إلى ADP.

في الهوائيةالكائنات الحية (التي تعيش في بيئة أكسجين) تميز ثلاث مراحل من استقلاب الطاقة: التأكسد التحضيري ، والأكسدة الخالية من الأكسجين وأكسدة الأكسجين ؛ في اللاهوائيةالكائنات الحية (التي تعيش في بيئة خالية من الأكسجين) والكائنات الهوائية التي تفتقر إلى الأكسجين - مرحلتان: الأكسدة التحضيرية الخالية من الأكسجين.

المرحلة التحضيرية

وهو يتألف من الانهيار الأنزيمي للمواد العضوية المعقدة إلى مواد بسيطة: جزيئات البروتين - إلى الأحماض الأمينية ، والدهون - إلى الجلسرين والأحماض الكربوكسيلية ، والكربوهيدرات - إلى الجلوكوز والأحماض النووية - إلى النيوكليوتيدات. يتم تفكيك المركبات العضوية عالية الجزيئات إما عن طريق الإنزيمات الجهاز الهضميأو الإنزيمات الجسيمية. يتم تبديد كل الطاقة المنبعثة في شكل حرارة. يمكن استخدام الجزيئات العضوية الصغيرة الناتجة "كمواد بناء" أو يمكن تفكيكها بشكل أكبر.

أكسدة نقص الأكسجين ، أو تحلل السكر

تتكون هذه المرحلة من مزيد من الانقسام للمواد العضوية التي تشكلت خلال المرحلة التحضيرية ، وتحدث في سيتوبلازم الخلية ولا تحتاج إلى وجود الأكسجين. المصدر الرئيسي للطاقة في الخلية هو الجلوكوز. عملية الانهيار غير الكامل للجلوكوز الخالي من الأكسجين - تحلل السكر.

يسمى فقدان الإلكترونات بالأكسدة ، ويسمى الاكتساب بالاختزال ، بينما يتأكسد المتبرع بالإلكترون ، يتم تقليل المستقبِل.

تجدر الإشارة إلى أن الأكسدة البيولوجية في الخلايا يمكن أن تحدث بمشاركة الأكسجين:

A + O 2 → AO 2 ،

وبدون مشاركته بسبب انتقال ذرات الهيدروجين من مادة إلى أخرى. على سبيل المثال ، تتأكسد المادة "أ" على حساب المادة "ب":

AN 2 + B → A + BH 2

أو بسبب نقل الإلكترون ، على سبيل المثال ، يتأكسد الحديدوز إلى ثلاثي التكافؤ:

Fe 2+ → Fe 3+ + e -.

تحلل السكر هو عملية معقدة متعددة الخطوات تتضمن عشرة تفاعلات. خلال هذه العملية ، يحدث نزع هيدروجين الجلوكوز ، يعمل الإنزيم المساعد NAD + (نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد) كمستقبل للهيدروجين. نتيجة لسلسلة من التفاعلات الأنزيمية ، يتم تحويل الجلوكوز إلى جزيئين من حمض البيروفيك (PVA) ، بينما يتكون إجمالي 2 جزيء ATP وشكل مخفض من حامل الهيدروجين NAD H 2:

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2H 3 RO 4 + 2NAD + → 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 2H 2 O + 2NAD H 2.

مزيد من المصيريعتمد PVK على وجود الأكسجين في الخلية. إذا لم يكن هناك أكسجين ، فإن الخميرة والنباتات تخضع للتخمير الكحولي ، حيث يتم تكوين الأسيتالديهيد أولاً ، ثم الكحول الإيثيلي:

1. C 3 H 4 O 3 → CO 2 + CH 3 SON ،
2. CH 3 SON + NAD H 2 → C 2 H 5 OH + OVER +.

في الحيوانات وبعض البكتيريا ، مع نقص الأكسجين ، يحدث تخمير حمض اللاكتيك مع تكوين حمض اللاكتيك:

C 3 H 4 O 3 + NAD H 2 → C 3 H 6 O 3 + OVER +.

نتيجة لتحلل جزيء جلوكوز واحد ، يتم إطلاق 200 كيلو جول ، منها 120 كيلو جول يتم تبديدها على شكل حرارة ، ويتم تخزين 80٪ في روابط ATP.

أكسدة الأكسجين ، أو التنفس

وهو يتألف من الانهيار الكامل لحمض البيروفيك ، ويحدث في الميتوكوندريا مع الوجود الإجباري للأكسجين.

يتم نقل حمض البيروفيك إلى الميتوكوندريا (بنية ووظائف الميتوكوندريا - المحاضرة رقم 7). يحدث هنا نزع الهيدروجين (إزالة الهيدروجين) ونزع الكربوكسيل (إزالة الهيدروجين). ثاني أكسيد الكربون) PVC مع تكوين مجموعة أسيتيل ثنائية الكربون ، والتي تدخل في دورة من التفاعلات تسمى تفاعلات دورة كريبس. هناك المزيد من الأكسدة المرتبطة بنزع الهيدروجين ونزع الكربوكسيل. ونتيجة لذلك ، تتم إزالة ثلاثة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون من الميتوكوندريا لكل جزيء PVC مدمر ؛ تتشكل خمسة أزواج من ذرات الهيدروجين مرتبطة بالمواد الحاملة (4NAD H 2 ، FAD H 2) ، بالإضافة إلى جزيء ATP واحد.

يكون التفاعل العام لتحلل السكر وتدمير PVC في الميتوكوندريا على الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون كما يلي:

C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O → 6CO 2 + 4ATP + 12H 2.

يتم تكوين جزيئين ATP نتيجة تحلل السكر ، اثنان - في دورة كريبس ؛ تم تشكيل زوجين من ذرات الهيدروجين (2NADHH2) نتيجة لتحلل السكر ، عشرة أزواج - في دورة كريبس.

الخطوة الأخيرة هي أكسدة أزواج الهيدروجين بمشاركة الأكسجين في الماء مع الفسفرة المتزامنة لـ ADP إلى ATP. يتم نقل الهيدروجين إلى ثلاثة مجمعات إنزيمية كبيرة (بروتينات فلافوبروتينات ، أنزيمات مساعدة Q ، سيتوكرومات) من السلسلة التنفسية الموجودة في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا. تؤخذ الإلكترونات من الهيدروجين ، والتي يتم دمجها في النهاية مع الأكسجين في مصفوفة الميتوكوندريا:

O 2 + e - → O 2 -.

تُضخ البروتونات في الفضاء الغشائي للميتوكوندريا ، في "خزان البروتون". الغشاء الداخلي غير منفذ لأيونات الهيدروجين ، من ناحية يتم شحنه سالبًا (بسبب O 2 -) ، من ناحية أخرى - إيجابيًا (بسبب H +). عندما يصل فرق الجهد عبر الغشاء الداخلي إلى 200 مللي فولت ، تمر البروتونات عبر قناة إنزيم تخليق ATP ، ويتكون ATP ، ويحفز أوكسيديز السيتوكروم تقليل الأكسجين إلى الماء. لذلك ، نتيجة لأكسدة اثني عشر زوجًا من ذرات الهيدروجين ، يتم تكوين 34 جزيء ATP.

1 علبة الكائنات الضوئية والكيميائية التخليقيةالحصول على الطاقة من أكسدة عضوية؟ بالطبع يمكنهم ذلك. تتميز النباتات والمواد الكيميائية الاصطناعية بالأكسدة ، لأنها تحتاج إلى طاقة! ومع ذلك ، فإن ذاتية التغذية ستؤكسد تلك المواد التي صنعوها بأنفسهم.

2. لماذا الكائنات الهوائية الأكسجين؟ ما هو دور الأكسدة البيولوجية؟ الأكسجين نهائي متقبل الإلكترونالتي تأتي من مستويات طاقة أعلى من المواد المؤكسدة. خلال هذه العملية تطلق الإلكترونات كمية كبيرة من الطاقة، ودور الأكسدة بالتحديد في هذا! الأكسدة هي فقدان الإلكترونات أو ذرة الهيدروجين ، والاختزال هو إضافتها.

3. ما هو الفرق بين الاحتراق والأكسدة البيولوجية؟ نتيجة للاحتراق ، يتم إطلاق كل الطاقة بالكامل في الشكل الحرارة. لكن مع الأكسدة ، يصبح كل شيء أكثر تعقيدًا: يتم إطلاق 45 بالمائة فقط من الطاقة أيضًا على شكل حرارة ويتم إنفاقها للحفاظ على درجة حرارة الجسم الطبيعية. لكن 55 بالمائة - في شكل طاقة ATPوالبطاريات البيولوجية الأخرى. لذلك ، لا يزال يذهب معظم الطاقة في التكوين وصلات عالية الطاقة.

مراحل استقلاب الطاقة

1. المرحلة التحضيريةتتميز تحطيم البوليمرات إلى مونومرات(يتم تحويل السكريات إلى جلوكوز والبروتينات إلى أحماض أمينية) والدهون إلى الجلسرين والأحماض الدهنية. في هذه المرحلة ، يتم إطلاق كمية معينة من الطاقة على شكل حرارة. تتم العملية في الخلية الجسيمات المحللة، على مستوى الكائن الحي - في الجهاز الهضمي . لهذا السبب بعد بدء عملية الهضم ترتفع درجة حرارة الجسم.

2. تحلل السكر، أو مرحلة نقص الأكسجين- يحدث أكسدة غير كاملة للجلوكوز.

3. مرحلة الأكسجين- الانهيار النهائي للجلوكوز.

تحلل السكر

1. تحلل السكريحدث في السيتوبلازم. الجلوكوز سي 6 ح 12 ا 6 مشقوق بـ PVC (حمض البيروفيك) C 3 ح 4 ا 3 - إلى جزئين من ثلاثة كربون PVC. هناك 9 إنزيمات مختلفة متضمنة هنا.

1) في نفس الوقت ، يحتوي جزيئين PVC على 4 ذرات هيدروجين أقل من الجلوكوز C 6 H 12 O 6 ، C 3 H 4 O 3 - PVC (جزيئين - C 6 H 8 O 6).

2) أين تنفق 4 ذرات هيدروجين؟بسبب 2 ذرات يتم تقليل ذرتين من NAD + إلى ذرتين من NADح. بسبب ذرات الهيدروجين 2 الأخرى ، يمكن أن تتحول PVC إلى حمض اللاكتيك ج 3 ح 6 ا 3 .

3) وبسبب طاقة الإلكترونات المنقولة من مستويات الطاقة العالية للجلوكوز إلى مستوى أقل من NAD + ، 2 جزيئات ATPمن ADP وحمض الفوسفوريك.

4) يضيع جزء من الطاقة في الشكل الحرارة.

2. إذا لم يكن هناك أكسجين في الخلية ، أو لم يكن هناك ما يكفي منه ، فسيتم استعادة جزيئين PVC بسبب اثنين من NADH حمض اللاكتيك: 2C 3 H 4 O 3 + 2NADH + 2H + \ u003d 2C 3 H 6 O 3 (حمض اللاكتيك) + 2HAD +. يسبب وجود حمض اللاكتيك آلامًا في العضلات أثناء التمرين ونقصًا في الأكسجين. بعد الحمل النشط ، يتم إرسال الحمض إلى الكبد ، حيث ينفصل الهيدروجين عنه ، أي يتحول مرة أخرى إلى PVC. يمكن أن يدخل هذا PVC في الميتوكوندريا من أجل الانهيار الكامل وتشكيل ATP. يستخدم جزء من ATP أيضًا لتحويل معظم PVC مرة أخرى إلى جلوكوز عن طريق عكس تحلل السكر. يذهب جلوكوز الدم إلى العضلات ويتم تخزينه على شكل الجليكوجين.

3. نتيجة لذلك أكسدة نقص الأكسجين للجلوكوزتم إنشاؤه في المجموع 2 جزيئات ATP.

4. إذا كانت الخلية تحتوي بالفعل ، أو تبدأ في دخولها الأكسجين، لم يعد من الممكن استعادة PVC إلى حمض اللاكتيك ، ولكن يتم إرساله إلى الميتوكوندريا ، حيث يكون تمامًا الأكسدة إلى C.ا 2 وح 2 ا.

التخمير

1. التخمير- هذا هو تفكك التمثيل الغذائي اللاهوائي (الخالي من الأكسجين) لجزيئات العناصر الغذائية المختلفة ، مثل الجلوكوز.

2. يحدث التخمير الكحولي ، اللبني ، الزبداني ، الخليك تحت الظروف اللاهوائية في السيتوبلازم. في الأساس كيف تتوافق عملية التخمير مع تحلل السكر.

3. التخمير الكحولي خاص بالخميرة ، وبعض الفطريات ، والنباتات ، والبكتيريا ، والتي تتحول في ظروف نقص الأكسجين إلى التخمر.

4. لحل المشاكل ، من المهم معرفة أنه في كل حالة ، أثناء التخمير ، يتم تحرير الجلوكوز من الجلوكوز 2 ATP أو كحول أو أحماض- زيت ، خل ، حليب. أثناء التخمر الكحولي (والزبداني) ، لا يتم إطلاق الكحول فقط ، ATP ، ولكن أيضًا ثاني أكسيد الكربون من الجلوكوز.

مرحلة الأوكسجين في استقلاب الطاقةيتضمن مرحلتين.

1. دورة حمض الكربوكسيل (دورة كريبس).

2. الفسفرة المؤكسدة.

معلم :

المدرسة:

منطقة:

موضوعات:مادة الاحياء

فصل: 10

نوع الدرس: الدرس هو لعبة لعب الأدوار باستخدام تكنولوجيا المعلومات والاتصالات.

الغرض من الدرس:

تعميق معرفة الطلاب بأشكال الحياة غير الخلوية ؛

والإصابة بفيروس الإيدز.

أهداف الدرس:

توفير الفرص للطلاب للتوحيد وفقًا لاهتماماتهم ، وتوفير مجموعة متنوعة من أنشطة لعب الأدوار ؛ توسيع القدرة على العمل مع المؤلفات الإضافية ومواد الإنترنت ؛ تعزيز الشعور بالجماعية ؛ تشكيل الكفاءة المفرطة.

الوقت: 1 ساعة

هاتف: 72-1-16

معدات: كمبيوتر ، جهاز عرض ، شاشة ، مواد تعليمية.

المرحلة الإعدادية:

قبل أسبوع من الدرس ، يتم تشكيل مجموعات لعب الأدوار من "علماء الأحياء" ، و "المؤرخين" ، و "المصابين بالعدوى" من طلاب الفصل ، ويُعرض عليهم العثور على مواد ذات صلة بأشكال الحياة غير الخلوية لتقرير المجموعة. يقدم لهم المعلم الأدبيات الضرورية وتسهيلات الإنترنت.

خلال الفصول:

اللحظة التنظيمية (دقيقة واحدة)

فحص d / z. - عمل اختبار متعدد المستويات

اختبار رقم 1

1) تحلل السكر هو عملية الانقسامأنا :

أ) البروتينات في الأحماض الأمينية.

ب) الدهون في الأحماض الكربوكسيلية العالية والجلسرين ؛

2) التخمير هو عملية:

أ) تحلل المواد العضوية في ظل الظروف اللاهوائية ؛

ب) أكسدة الجلوكوز.

ج) تخليق ATP في الميتوكوندريا ؛

د) تحويل الجلوكوز إلى الجليكوجين.

3) الاستيعاب هو:

أ) تكوين المواد باستخدام الطاقة ؛

ب) اضمحلال المواد مع إطلاق الطاقة.

4) ترتيب مراحل استقلاب الطاقة للكربوهيدرات بالترتيب:

أ - التنفس الخلوي.

ب- تحلل السكر.

ب- الإعدادية.

5) ما هي الفسفرة ?

أ) تكوين ATP ؛

ب) تكوين جزيئات حمض اللاكتيك.

ج) انهيار جزيئات حمض اللاكتيك.

اختبار رقم 2

1) أين تحدث المرحلتان الأولى والثانية من انهيار المركبات الجزيئية:أ) السيتوبلازم. ب) الميتوكوندريا: ج) الليزوزومات د) مجمع جولجي.

2) في الخلايا التي الكائنات الحية يحدث التخمر الكحولي؟:

أ) الحيوانات والنباتات. ب) النباتات والفطريات.

3) تأثير الطاقة لتحلل السكر هو التكوين

2 جزيئات:

أ) حمض اللاكتيك. ب) حمض البيروفيك. ب) ATP ؛

د) كحول الإيثيل.

4) لماذا يسمى التبديد تبادل الطاقة؟

أ) يتم امتصاص الطاقة ؛ ب) يتم تحرير الطاقة.

5) ما هو مدرج في تكوين الريبوسومات؟

أ) الحمض النووي ؛ ب) الدهون ؛ ج) الحمض النووي الريبي ؛ د) البروتينات.

اختبار # 3

1) ما هو الفرق بين استقلاب الطاقة في الأيروبس واللاهوائية؟

أ) - عدم وجود مرحلة تحضيرية ؛ ب) غياب الانقسام الخالي من الأكسجين ؛ ج) غياب المرحلة الخلوية.

2) أي من مراحل استقلاب الطاقة تحدث في الميتوكوندريا؟

أ- التحضيري ب- تحلل السكر. تنفس الخلايا البائية

3) ما هي المواد العضوية التي نادرًا ما يتم استهلاكها للحصول على الطاقة في الخلية:

البروتينات الدهون ب.

4) في أي عضيات الخلية يحدث تحلل المواد العضوية:

أ- ريبوسومات ب- ليسوسومات ؛ نواة ب.

5) من أين تأتي الطاقة لتخليق ATP من ADP؟

أ) - في عملية الاستيعاب ؛ ب) - في عملية الذوبان.

التحكم الذاتي. الشريحة رقم 2

تحديث المعرفة.

ماذا نعرف عن أشكال الحياة على الأرض؟

ماذا نعرف عن أشكال الحياة غير الخلوية؟

لماذا نحتاج هذه المعرفة؟

4. عرض للخطة والغرض من العمل.

الانزلاق# 3,4

5. التشغيلية والتنفيذية.

عمل مجموعة البذور

أ) كلمة السيد. "المؤرخون" بمعلومات عن الاكتشاف

الفيروسات. الشريحة رقم 5

ب) كلمة مجموعة "علماء الأحياء" بمعلومات حول بنية الجسيم الفيروسي ، حول تقسيم الفيروسات إلى الحمض النووي الريبي والحمض النووي المحتوي ، حول بنية العاثية. الشرائح رقم 6 ، 7 ، 13

ج) يشرح المعلم طريقة تكاثر الفيروسات ، ويعمل الطلاب مع دفتر ملاحظات. الشريحة رقم 11

د) خطاب من قبل غرام. "العدوى" برسالة عن الأمراض المعدية للإنسان والحيوان والنبات التي تسببها الفيروسات. الشرائح № 8،9،10

هـ) قصة المعلم عن خطورة الإصابة بفيروس الإيدز. شريحة №12،14

عمل المجموعات الثانوية

الرجال يشكلون مجموعات من تكوين جديد. وكل مجموعة

تبحث عن إجابة لسؤال أو مهمة إشكالية تم اقتراحها عليها. على سبيل المثال: أوجد الفرق بين الفيروسات والمادة الجامدة؟ أوجد الفرق بين الفيروسات والمادة الحية؟

لأي غرض أثناء مرض فيروسيالمضادات الحيوية الموصوفة؟

6. انعكاسية-تقييمية.

التحقق من عمل المجموعات ؛ شريحة رقم 15

تنفيذ الاختبار

تحقق من نفسك

1 الفيروسات البكتيرية ____________

2 إنزيم الانزيم العكسي موجود في الفيروس ________

3 قشرة الفيروس ______________

4 شكل العيش الحر للفيروس _____________

5 عدد الأحماض النووية في الخلايا الفيروسية _

6 الفيروسات التي لم يتم وصف الكائنات الحية لها __________

7 أمراض فيروسية ____________________________

السيطرة المتبادلة.

7. تلخيص الدرس

8. واجب منزلي إبداعي

- تجميع الكلمات المتقاطعة

تجميع الكتلة حول هذا الموضوع.

مصادر المعلومات

أحدث كتاب مرجعي لـ N.V. Chebyshev Biology. М-2007

http // schols .keldysh .ru / scyooll 11413 / bio / viltgzh / str 2.htm

الفقرة 22 في أي كائنات حية يحدث التخمر الكحولي؟ في معظم الخلايا النباتية ، وكذلك في خلايا بعض الفطريات (على سبيل المثال ، الخميرة) ، بدلاً من التحلل السكري ، يحدث التخمير الكحولي ؛ في ظل الظروف اللاهوائية ، يتم تحويل جزيء الجلوكوز إلى كحول إيثيلي وثاني أكسيد الكربون. من أين تأتي الطاقة لتصنيع ATP من ADP؟ يتم إطلاقه في عملية التشوه ، أي في تفاعلات تقسيم المواد العضوية في الخلية. اعتمادًا على خصائص الكائن الحي وظروف موطنه ، يمكن أن يحدث التشتت على مرحلتين أو ثلاث مراحل. ما هي مراحل استقلاب الطاقة؟ 1 - تحضيري ، وينتهي بتفكيك الجزيئات العضوية الكبيرة إلى جزيئات أبسط: polys.-monoses. و lipids-glyc.and fat. الأحماض والبروتينات- a.k. يحدث الانقسام في PS. يتم إطلاق القليل من الطاقة ، بينما يتم تبديدها في شكل حرارة. يمكن للخلية استخدام المركبات الناتجة (الأحماض الأحادية ، والأحماض الدهنية ، وما إلى ذلك) في تفاعلات تبادل التكوين ، وكذلك لمزيد من التوسع من أجل الحصول على الطاقة. 2- التحلل الخالي من الأكسجين \ u003d تحلل السكر (عملية إنزيمية للانهيار المتسلسل للجلوكوز في الخلايا ، مصحوبة بتوليف ATP ؛ في ظل الظروف الهوائية يؤدي إلى تكوين حمض البيروفيك ، في ظل الظروف اللاهوائية يؤدي إلى تكوين حمض اللاكتيك) ؛ С6Н12О6 + 2Н3Р04 + 2ADP - 2С3Н6О3 + 2ATP + 2Н2О. يتكون من التحلل الأنزيمي لـ org.vest-in ، والذي تم الحصول عليه خلال المرحلة التحضيرية. لا يشارك O2 في ردود أفعال هذه المرحلة. يتم تحفيز تفاعلات تحلل السكر بواسطة العديد من الإنزيمات وتحدث في سيتوبلازم الخلايا. يتم تخزين 40٪ من الطاقة في جزيئات ATP ، ويتم تبديد 60٪ على شكل حرارة. يتحلل الجلوكوز ليس إلى المنتجات النهائية (CO2 و H2O) ، ولكن إلى المركبات التي لا تزال غنية بالطاقة والتي تتأكسد بشكل أكبر ، ويمكن أن تعطيها بكميات كبيرة (حمض اللاكتيك ، والكحول الإيثيلي ، وما إلى ذلك). 3- الأكسجين (التنفس الخلوي). تتأكسد المواد العضوية المتكونة خلال المرحلة 2 والتي تحتوي على احتياطيات كبيرة من الطاقة الكيميائية إلى المنتجات النهائية CO2 و H2O. تحدث هذه العملية في الميتوكوندريا. نتيجة للتنفس الخلوي ، أثناء انهيار جزيئين من حمض اللاكتيك ، يتم تصنيع 36 جزيء ATP: 2C3H6O3 + 6O2 + 36ADP + 36H3PO4 - 6CO2 + 42H2O + 36ATP. يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة ، ويتم تخزين 55 ٪ على شكل ATP ، وتبدد 45 ٪ على شكل حرارة. ما هو الفرق بين استقلاب الطاقة في الأيروبس واللاهوائية؟ معظم الكائنات الحية التي تعيش على الأرض عبارة عن أيروبس ، أي. المستخدمة في عمليات RH O2 من البيئة. يحدث تبادل الطاقة في التمارين الهوائية على ثلاث مراحل: التحضير ، وخالية من الأكسجين ، والأكسجين. نتيجة لذلك ، تتحلل المادة العضوية إلى أبسط المركبات غير العضوية. في الكائنات الحية التي تعيش في بيئة خالية من الأكسجين ولا تحتاج إلى الأكسجين - اللاهوائية ، وكذلك الأيروبس مع نقص الأكسجين ، يحدث الاستيعاب على مرحلتين: تحضيري وخالي من الأكسجين. في النسخة ذات المرحلتين من تبادل الطاقة ، يتم تخزين طاقة أقل بكثير مما في المرحلة الثلاث الأولى. الشروط: الفسفرة عبارة عن ربط 1 من بقايا حمض الفوسفوريك بجزيء ADP. تحلل السكر هو عملية إنزيمية للتحلل المتسلسل للجلوكوز في الخلايا ، مصحوبًا بتخليق ATP ؛ في ظل الظروف الهوائية يؤدي إلى تكوين حمض البيروفيك في اللاهوائية. تؤدي الظروف إلى تكوين حمض اللاكتيك. التخمير الكحولي هو تفاعل كيميائي تخمر نتيجة تحول جزيء الجلوكوز تحت ظروف لاهوائية إلى كحول إيثيلي وثاني أكسيد الكربون الفقرة 23 ما هي الكائنات الحية غيرية التغذية؟ الكائنات غيرية التغذية - الكائنات الحية غير القادرة على تصنيع المواد العضوية من غير العضوية (الكائنات الحية ، الفطريات ، العديد من البكتيريا ، الخلايا النباتية ، غير القادرة على التمثيل الضوئي) ما هي الكائنات الحية على الأرض التي لا تعتمد عمليًا على طاقة ضوء الشمس؟ التغذية الكيميائية - تستخدم لتخليق المواد العضوية الطاقة المنبعثة أثناء التحولات الكيميائية للمركبات غير العضوية. الشروط: التغذية - مجموعة من العمليات التي تشمل امتصاص الجسم للعناصر الغذائية وهضمها وامتصاصها وامتصاصها. في عملية التغذية ، تتلقى الكائنات الحية مركبات كيميائيةتستخدم من قبلهم في جميع عمليات الحياة. Autotrophs هي الكائنات الحية التي تصنع المركبات العضوية من غير العضوية ، وتتلقى الكربون من البيئة في شكل ثاني أكسيد الكربون والماء والأملاح المعدنية. الكائنات غيرية التغذية - الكائنات الحية غير القادرة على تصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية (الحية ، الفطريات ، العديد من البكتيريا ، الخلايا النباتية ، غير القادرة على التمثيل الضوئي)