التنفس الخلوي: استخراج الطاقة من الجلوكوز – علوم الطبيعة والحياة — السنة الثانية ثانوي (شعبة علوم تجريبية) — المنهاج الجزائري

التنفس الخلوي: استخراج الطاقة من الجلوكوز – علوم الطبيعة والحياة

التنفس الخلوي عملية حيوية يتم فيها تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة في الجلوكوز إلى طاقة قابلة للاستخدام (ATP) في الخلايا.

1. مفهوم التنفس الخلوي

التنفس الخلوي هو عملية أكسدة الجلوكوز لإنتاج الطاقة على شكل ATP (ثلاثي فوسفات الأدينوزين). يحدث في الميتوكوندريا في الخلايا حقيقية النواة.

2. المعادلة العامة

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 36-38 ATP + حرارة

3. مراحل التنفس الخلوي

• تحلل الجلوكوز (Glycolysis): يحدث في السيتوبلازم. يحول الجلوكوز (6 كربون) إلى 2 جزيء بيروفات (3 كربون) مع إنتاج 2 ATP و 2 NADH
• دورة كريبس (Krebs Cycle): تحدث في مصفوفة الميتوكوندريا. تؤكسد البيروفات بالكامل لإنتاج CO₂ و NADH و FADH₂ و 2 ATP
• سلسلة نقل الإلكترون: تحدث على الغشاء الداخلي للميتوكوندريا. تستخدم NADH و FADH₂ لإنتاج 32-34 ATP

4. التنفس اللاهوائي (التخمر)

في غياب الأكسجين، يتحول البيروفات إلى حمض اللاكتيك (في العضلات) أو إيثانول و CO₂ (في الخميرة). ينتج 2 ATP فقط لكل جزيء جلوكوز.

5. تمارين تطبيقية

التمرين 1: أين تحدث مراحل التنفس الخلوي المختلفة؟

التمرين 2: قارن بين التنفس الهوائي واللاهوائي من حيث إنتاج ATP.

التمرين 3: لماذا تحتاج العضلات إلى الأكسجين أثناء التمرين؟

6. الحلول

حل 1: تحلل الجلوكوز: سيتوبلازم. دورة كريبس: مصفوفة الميتوكوندريا. سلسلة نقل الإلكترون: الغشاء الداخلي للميتوكوندريا.

حل 2: التنفس الهوائي: 36-38 ATP/جلوكوز. اللاهوائي: 2 ATP/جلوكوز (أقل بكثير).

حل 3: لإنتاج ATP عبر التنفس الهوائي الذي يعطي طاقة أكثر بكثير (36-38 ATP) مقارنة بالتخمر (2 ATP).

للمزيد من الدروس راجع التناسبية والدوال الخطية ودرس الدوال المرجعية: دالة المربع والمقلوب.