لإظهار إحدى الآليات المتدخلة في توفير الطاقة القابلة للاستعمال ، تقترح عليك الدراسة التالية :
1. تعرض الوثيقة (1) بالشكل (أ) البنية الجزيئية لجزء من الميتوكوندري ، و بالشكل (ب) خصائص العنصرين 1 و3 .
العنصر 3 |
العنصر 1 |
*غير نفوذ لأغلب الجزيئات والأيونات مثل +H . *يتم على مستواه : -أكسدة مرافقات الإنزيم المرجعة - انتقال الإلكترونات ، انتقال موضعي للبروتينات فسفرة ال ADP
|
نفوذ لأغلب الجزيئات الصغيرة و الأيونات |
اكتب البيانات المرقمة من 1 إلى 5 من الوثيقة (1) الشكل (أ)
البيانات المرقمة ( من 1 إلى 5 ) :
- غشاء خارجي للميتوكوندري
- فراغ بين غشائين
- غشاء داخلي للميتوكوندري
- كرية مذنبة ( ATP سنتاز )
- بروتينات غشائية ضمنية
قارن بين العنصرين 1 و 3 مستنتجا أهمية العنصر 3 .
المقارنة بين الغشاء الخارجي و الغشاء الداخلي للميتوكوندري :
الغشاء الداخلي للميتوكندري |
الغشاء الخارجي للميتوكندري |
|
كلاهما يتكون من طبقة فوسفوليبدية مضاعفة تتخللها بروتينات |
أوجه التشابه |
|
نسبة البروتينات عالية و متنوعة تسمح بوظائف محددة كأكسدة النواقل المرجعة و فسفرة ال ADP |
نسبة البروتينات قليلة تسمح بوظائف محدودة كنفاذية الجزيئات الصغيرة و الأيونات |
أوجه الاختلاف |
الاستنتاج : الغشاء الداخلي للميتوكوندري مقر الفسفرة التأكسدية .
لإبراز الغشاء الداخلي للميتوكوندري تجاه البروتونات ، تمّ قياس تغير PH الوسط الخارجي لمعلق ميتوكوندريات يحتوي على معطي للإلكترونات (+H، TH ) ، حيث يكون الوسط خاليا من الأكسجين في بداية التجربة ، ثم يتم حقن جرعات من الأكسجين أو مادة DNP ( NitroPhénol-Di ) عند أزمنة محدّدة ، النتائج موضحة في منحنى الشكل (1) للوثيقة (2) ، بينما الشكل (2) فهو يمثل تأثير DNP على الغشاء الداخلي للميتوكوندري .
بيّن بأنّ النتائج المعبر عنها بالجزء ( أ ب ج ) من المنحنى تعكس دور الغشاء الداخلي تجاه البروتونات .
دور الغشاء الداخلي للميتوكوندري تجاه البروتونات :
- من أ إلى ب : أدى حقن الأكسجين إلى انخفاض سريع في PH الوسط الخارجي ( من 7 إلى 1 ) . أي ارتفاع في تركيز البروتونات في الوسط الخارجي .
منه : يصبح الغشاء الداخلي للميتوكوندري ، في وجود الأكسجين ، يسمح بانتقال البروتونات من الوسط الداخلي ( المادة الأساسية ) إلى الوسط الخارجي ( الفراغ بين غشائين ) عكس تدرج التركيز .
- من ب إلى ج : حدث ارتفاع ل PH الوسط الخارجي تدريجيا إلى 7 = PH ، أي انخفاض في تركيز البروتونات في الوسط الخارجي . و منه يسمح الغشاء الداخلي للميتوكوندري بانتقال البروتونات من الوسط الخارجي ( الفراغ بين غشائين ) إلى الوسط الداخلي ( المادة الأساسية ) في اتجاه تدرج التركيز .
ومنه : في وجود الأكسجين يقوم الغشاء الداخلي للميتوكوندري بضخ البروتونات من الوسط الداخلي ( المادة الأساسية ) إلى الوسط الخارجي ( الفراغ بين غشائين ) لإحداث التدرج في التركيز ، ثم ينقلها من الفراغ بين الغشائين إلى المادة الأساسية في اتجاه تدرج االتركيز .
باستغلال معطيات الشكل (2) من الوثيقة (2) استخرج تأثير DNP على الغشاء الداخلي للمتوكوندري .
تأثير DNP على الغشاء الداخلي للمتوكوندري :
- ال DNP يجعل على الغشاء الداخلي نفوذا للبروتونات +H .
- يرجع DNP بارتباطه بالشوارد +H جهة الفراغ بين الغشائين ذي ال PH المنخفض ، ثم يتأكسد جهة الحشوة ذات ال PH المرتفع ، مزيلا بذلك التدرج في التركيز .
بعد عزل الأغشية الداخلية للميتوكوندري تمت تجزئتها إلى أجزاء غشائية تشكل تلقائيا حويصلات . استعملت هذه الحويصلات في تجارب يمكن تلخيص شروطها و نتائجها في الجدول التالي : ( خ= خارجي ، د= داخلي ) .
النتائج |
الشروط التجريبية |
||
تركيب ال ATP |
حويصلات كاملة + ADP + Pi |
أ |
في وجود نواقل مرجعة و ال O2
|
عدم تركيب ال ATP |
حويصلات فقط |
ب |
|
عدم تركيب ال ATP |
حويصلات عديمة الكريات المذنبة + ADP + Pi |
ج |
|
عدم تركيب ال ATP |
حويصلات كاملة ضمن محلول ذي 7= PH عند التوازن 7= خ PH = د PH + ADP+ Pi |
د |
في غياب النواقل المرجعة و ال O2 معا |
تركيب شديد ال ATP |
حويصلات كاملة ضمن محلول ذي 4= PH عند التوازن 4= خ PH = د PH ثم تم نقلها إلى وسط ذي 8= PH + ADP +Pi |
ھ
|
|
كمية ال ATP المركب مهملة |
حويصلات كاملة ( نفس خطوات ھ ) مع اضافة DNP |
و
|
علّل اختلاف نتائج التجربتين أ و د .
تعليل اختلاف النتائج بين التجربتين ( أ و د) :
- التجربة أ : تركيب ال ATP يعود لتوفر شرط تدرج في التركيز +H نتيجة أكسدة النواقل المرجعة لوجود الأكسجين و انتقال موضعي لل +H من الوسط الخارجي إلى تجويف الحويصل .
- التجربة د : عدم تركيب ال ATP يعود لعدم توفر شرط تدرج في تركيز ال +H لغياب النواقل المرجعة و الأكسجين .
ماذا تستنتج من دراستك المقارنة للنتائج التجريبية ؟
الاستنتاج : يتطلب تركيب ال ATP الشروط التالية :
- حويصلات كاملة ( وجود كريات مذنبة )
- توفر ADP و Pi
- توفر تدرج في تركيز +H
ما أثر إضافة ال DNP على استعمال ال O2 و فسفرة ال ADP ؟ علل إجابتك .
أثر إضافة ال DNP على استعمال ال O2 و فسفرة ال ADP . مع التعليل :
- لا يؤثر ال DNP على استعمال ال O2 و لكن يؤثر على فسفرة ال ADP ، لأن ال DNP لا يؤثر على انتقال الإلكترونات عبر السلسلة النتفسية حيث يعتبر O2 آخر مستقبل لها ومن جهة أخرى لا يتطلب تدرج في تركيز +H عكس فسفرة ال ADP التي تتطلب ذلك ، و بالتالي في تواجد DNP يتوقف مرور +H عبر الكرية المذنبة نتيجة العودة السريعة لتساوي التركيز بسبب نقل DNP ل +H نحو المادة الأساسية عبر الطبقة الفوسفولبيدية .
لخّص برسم تخطيطي دور الغشاء الداخلي للميتوكوندري في إنتاج ال ATP .
رسم تخطيطي مختصر للفسفرة التأكسدية :