چرخه کربس و زنجیره انتقال الکترون زیست دوازدهم

چرخه کربس و زنجیره انتقال الکترون (اکسایش بیشتر)، گفتار دوم از فصل از ماده به انرژی از زیست دوازدهم است. این قسمت، یکی از سوژه های مورد علاقه طراح کنکور است. در ادامه نکات کنکوری و مهم چرخه کربس و زنجیره انتقال الکترون را بررسی خواهیم کرد.

چرخه کربس

در تنفس سلولی هوازی، مولکول گلوکز باید در نهایت به CO_۲ تبدیل شود. بخشی از این تجزیه در قندکافت (گلیکولیز) و بخش دیگرش در چرخه کربس انجام می‌شود.

مراحل چرخه کربس

• مولکول استیل‌کوآنزیم A با مولکول ۴ کربنی ترکیب می‌شود، کوآنزیم A جدا شده و مولکول ۶ کربنی ایجاد می‌شود.

فلش کارت بالا، نمونه‌ای از فلش‌کارت‌های جامع زیست ماست و باعث می‌شود زیست کنکور را دیگر فراموش نکنید! برای اطلاعات بیشتر روی فلش‌کارت زیست کلیک کنید.

• طی دو مرحله واکنش در این چرخه، دو اتم کربن به صورت CO_۲ آزاد می‌شوند.
• در این ترکیب ۴ کربنی تغییراتی به وجود می‌آید که آن را به ترکیب ۴ کربنی اولیه تبدیل می‌کند ⇐ این مولکول ۴ کربنی برای گرفتن یک استیل‌کوآنزیم A دیگر بازسازی شده‌است.

نکته مهم: هر مولکول ۴ کربنی که در چرخه کربس دیده می‌شود، امکان اتصال به استیل‌کوآنزیم A را ندارد.

فراورده‌های چرخه کربس

• دو مولکول CO_۲
• از اکسایش هر مولکول ۶ کربنی، مولکول‌های NADH، FADH_۲ و ATP، در مراحل متفاوت ایجاد می‌شود.

نکته: FADH_۲ همچون NADH ترکیبی نوکلئوتید‌دار و حامل الکترون است که به شکل زیر تشکیل می‌گردد:

FAD + 2H⁺ + ۲e ↔ FADH_۲

تشکیلATP بیشتر

• در تنفس یاخته‌ای ATP به‌وجود می‌آید.
• همچنین مولکول‌های NADH و FADH_۲ نیز برای تولید ATP مصرف می‌شوند.
• از طرف دیگر، طبق واکنش کلی تنفس سلولی، که در زیر آورده شده، باید آب نیز تولید بشود.
• این رویدادها در زنجیره انتقال الکترون، در غشا درونی راکیزه اتفاق می‌افتد.

C_۶H_۱۲O_۶ + ۶O_۲ + ADP + P => 6CO_۲ + ۶H_۲O + ATP

زنجیره انتقال الکترون

زنجیره انتقال الکترون از مولکول‌هایی پروتئینی تشکیل شده‌است که در غشای درونی راکیزه قرار دارند و می‌توانند الکترون بگیرند یا از دست بدهند.

تشکیل آب در زنجیره انتقال الکترون

در این زنجیره، در نهایت الکترون‌ها به مولکول اکسیژن می‌رسند‌ و اکسیژن هم با گرفتن الکترون به یون اکسید تبدیل می‌شود ⇐ یون‌های اکسید در ترکیب با پروتون‌هایی که در بخش داخلی قرار دارند، مولکول‌های آب را تشکیل می‌دهند.

½O_۲ + ۲e ⇒ O^۲–                    O^۲- + ۲H⁺ ⇒ H_۲O

• پروتون‌ها در سه محل از زنجیره انتقال الکترون، از بخش داخلی به فضای بین دو غشا پمپ می‌شوند.
• انرژی لازم برای این انتقال پروتون‌ها از الکترون‌های پرانرژی NADH و FADH_۲ فراهم می‌شود.

تولیدATP

• در اثر ادامه پیدا کردن ورود پروتون‌ها به فضای بین دو غشای راکیزه، تراکم یون مثبت در این فضا نسبت به بخش داخلی راکیزه (بستره) افزایش می‌یابد.
• پروتون‌ها براساس شیب غلظت تمایل دارند که به سمت بخش داخلی برگردند.
• تنها راه آن‌ها برای برگشتن به این بخش، مجموعه‌ای پروتئینی به نام آنزیم ATPساز است.

فلش کارت بالا، نمونه‌ای از فلش‌کارت‌های جامع زیست ماست و باعث می‌شود زیست کنکور را دیگر فراموش نکنید! برای اطلاعات بیشتر روی فلش‌کارت زیست کلیک کنید.

• پروتون‌ها از کانالی که در این مجموعه قرار دارد، گذشته و انرژی مورد نیاز برای تشکیل ATP از ADP و گروه فسفات فراهم می‌شود.

مروری بر تنفس یاخته‌ای

1. در سیتوپلاسم یاخته، در اثر فرایند قندکافت، از گلوکز مولکول پیرووات تولید می‌شود.
2. پیرووات به بستره راکیزه می‌رود و در آن‌جا با از دست دادن یک مولکول CO_۲ به مولکول استیل‌کو‌آنزیمA اکسایش می‌یابد.
3. استیل‌کو‌آنزیمA به چرخه کربس وارد شده تا باقی‌مانده پیرووات به طور کامل اکسایش یابد.
4. در تنفس یاخته‌ای، علاوه‌بر آزاد شدن مولکول‌های آب و کربن‌دی‌اکسید، مولکول‌های حامل انرژی مانند NADH و FADH_۲ و ATP نیز تولید می‌شوند.

تنظیم تنفس یاخته‌ای: تولیدی اقتصادی

تولید ATP تحت کنترل میزان ATP و ADP است:

• اگر ATP زیاد باشد، آنزیم‌های درگیر در گلیکولیز و چرخه کربس مهار شده تا تولید آن را کم کنند.
• اگر مقدار ATP کم و مقدار ADP زیاد باشد، این آنزیم‌ها فعال شده و تولید ATP افزایش می‌یابد.

این تنظیم مانع از هدر رفتن منابع تامین انرژی یاخته می‌شود.

منابع انرژی در بدن:

• یاخته‌های بدن ما به‌طور معمول از گلوکز و ذخیرە قندی کبد برای تأمین انرژی استفاده می‌کنند.
• درصورتی که این منابع کافی نباشند، یاخته‌ها برای تولید ATP، چربی‌ها و پروتئین‌ها را تجزیه می‌کنند.
• به همین علت تحلیل و ضعیف شدن ماهیچه‌های اسکلتی و سیستم ایمنی از عوارض سوءتغذیه و فقر غذایی شدید و طولانی مدت در افرادی است که رژیم غذایی نامناسب داشته، یا اینکه به دلایل دیگری غذای کافی دراختیار ندارند.

در صورتی که برای زیست سال دوازدهم، نیاز به یک آموزش جامع و مفهومی دارید، استفاده از بسته مفهومی زیست دوازدهم را به شما توصیه می‌کنم. برای اطلاعات بیشتر بر روی تصویر زیر کلیک کنید:

دانلود فایل PDF خلاصه‌ای از اکسایش بیشتر از زیست دوازدهم