مراجعه نهائية التغذية والهضم في الكائنات الحية

**بوبوسا** الخميس أبريل 28, 2011 10:39 pm

الفصل الأول: التغذية والهضم فى الكائنات الحية.
التغذية: الدراسة العلمية للغذاء والطرق المختلفة التى تتغذى يواسطتها الكائنات الحية.
أهمية الغذاء:
1- مصدر الطاقة اللازمة لجميع العمليات الحيوية.
2- المادة الخام اللازمة للنمو وتعويض خلايا الجسم.
أنوع التغذية
1- تغذية ذاتية:
تستطيع الكائنات الحية أن تصنع غذاءها بنفسها- بعملية البناء الضوئي- مثال النبات الأخضر.
تحول المواد الأولية المنخفضة فى الطاقة (بالماء- CO2- الأملاح المعدنية) إلى مواد عالية الطاقة (سكر- نشا- دهون- بروتينات) باستخدام الطاقة الضوئية.
ب- تغذية غير ذاتية:
تحصل الكائنات الحية على غذائها من الكائنات الأخرى كالنباتات الخضراء أو الحيوانات التى تغذت على النباتات
تقسم إلى: 1- أساسية: مثل آكلات اللحوم- آكلات الأعشاب- متنوعة الغذاء.
2- طفيلية: مثل البلهارسيا.
3- رمية: مثل بعض أنواع من البكتريا وبعض الفطريات.
التغذية الذاتية: التغذية فى النباتات الخضراء
تتم من خلال عمليتين هما:
1- عملية امتصاص الماء والأملاح ب- عملية البناء الضوئي
أولا: عملية امتصاص الماء والأملاح
يقوم النبات بامتصاص الماء والأملاح من التربة عن طريق الشعيرات الجذرية
تركيب الشعيرة الجذرية
- هى امتداد خلية من خلايا البشرة.
- يصل طولها حولى 4 مم.
- مبطنة من الداخل بسيتوبلازم وبها نواة وفجوة عصارية.
- عندما تتمزق خلايا البشرة تعوض من منطقة الاستطالة فى الجذر.

ملاءمة الشعيرات الجذرية لوظيفتها:-
1- جذرها رقيقة- لتسمح بنفاذ الماء والأملاح خلالها.
2- كثيرة العدد- لزيادة مساحة سطح الامتصاص.
3- تركيز المحلول فى فجوتها العصارية أعلى من تركيز محلول التربة- مما يساعد على انتقال الماء من التربة إليها.
4- تفرز مادة لزجة تساعد على - الانزلاق بين حبيبات التربة.
- الالتصاق بحبيبات التربة فتعمل على تثبيت النبات فى التربة.
آلية امتصاص الماء
تعتمد هذه الآلية على عدة ظواهر فيزيائية هي:-
1- خاصية الانتشار:
تحرك الجزيئات أو الأيونات من منطقة ذات تركيز عال إلى منطقة ذات تركيز منخفض بسبب الحركة الذاتية لجزيئات المادة المنتشرة (مثل انتشار نقطة حبر فى كوب به ماء).
2- خاصية النفاذية:
تختلف جذر الخلايا وأغشيتها فى قدرتها على النفاذية.
* الجذر السليولوزية: منفذة للماء وأيونات الأملاح المعدنية.
الجذر المغطاة بالسيوبرين والكيوتين واللجنين: غير منفذة
الأغشية البلازمية: هى أغشية شبه منفذة، رقيقة بها ثقوب دقيقة جدًّا تمر من خلالها بعض المواد بصورة حرة ومواد تمر ببطء وتمنع نفاذ مواد أخرى (النفاذية الاختيارية).
فمثلا تسمح بنفاذ الماء وبعض الأملاح وتمنع نفاذ السكر والأحماض الأمينية ذات الجزيئات كبيرة الحجم.
3- الخاصية الأسموزية
انتشار الماء خلال الأغشية شبه المنفذة من منطقة ذات تركيز عال للماء (تركيز منخفض للأملاح) إلى منطقة ذات تركيز منخفض للماء (تركيز عال للأملاح) بالضغط الأسموزي
* الضغط الأسموزي
هو ضغط ينشأ عن تركيز المواد المذابة فى الماء ويؤدى إلى انتشار الماء خلال الأغشية شبه المنفذة
يزداد الضغط الأسموزى بزيادة تركيز المواد المذابة فى المحلول.
4- خاصية التشرب
- قدرة بعض المواد (الغروية) على امتصاص الماء فتزداد فى الحجم وتنتفخ.
- من المواد الغروية المحبة للماء: السليلوز- المواد البكتينية- بروتينات البروتوبلازم
تفسير امتصاص الجذر للماء:
1- تحيط بالشعيرات الجذرية طبقة من حبيبات التربة تحتوى الماء.
2- تتشرب الجذر السليلوزية بالماء (خاصية التشرب).
3- تركيز العصير الخلوى فى الفجوة العصارية أعلى من تركيز محلول التربة، لذا ينتقل الماء من التربة إلى الشعيرات الجذرية (خاصية الأسموزية).
4- ينتشر الماء من البشرة إلى خلايا القشرة ثم إلى أوعية الخشب بالخاصية الأسموزية.
* تتميز الشعيرات الجذرية فى النباتات الصحراوية والمزروعة فى الأراضى الملحية بضغوط أسموزية عالية تسمح بامتصاص أكبر قدر من الماء.
* الضغط الأسموزى فى النباتات الصحراوية 50-200 ض جو.
* الضغط الأسموزى فى النباتات العادية 5-20 ض جو.
الطرق التى يمر فيها الماء عبر خلايا القشرة:
1- طريق الفجوات العصارية: يعتمد انتقال الماء على اختلاف تركيز الأملاح فى الخلايا (منحدر أسموزي).
2- طريق السيتوبلازم: ينتقل الماء من خلال خيوط البلازموديزما (عبارة عن خيوط سيتوبلازمية تصل بين الخلايا وبعضها.
3- طريق جدران الخلايا والمسافات البينية بين الخلايا: يتم انتقال الماء بالتشرب.
دور الأندودرمس فى تنظيم مرور الماء والذائبات
يوجد نوعان من خلايا الأندودرمس:
* خلايا الأندودرمس المواجهة لمجموعة اللحاء:
تكون جدرانها تامة التغلظ بمادة السيوبرين فلا تسمح بمرور الماء من خلالها.
* خلايا الأندودرمس المواجهة لأوعية الخشب: تكون مغلظة بشريط من السيوبرين يسمى شريط كاسبرى لذا يمر الماء من خلال هذه الخلايا بالخاصية الأسموزية وليس بالتشرب ويكون تحت سيطرة البروتوبلازم ويطلق على هذه الخلايا اسم خلايا المرور.
امتصاص الأملاح المعدنية
العناصر الغذائية الضرورية للنباتات الخضراء
1- العناصر الأساسية: الربون- الهيدروجين- الأكسجين.
2- المغذيات الكبرى: يحتاجها النبات بكميات كبيرة مثل K-Ca- Mg- N- S- P- Fe.
3- المغذيات الصغرى: يحتاجها النبات بكميات ضئيلة لذا تسمى بالعناصر الأثرية وتستخدم كمنشطات للإنزيمات وهي: Zn- B- Cu- Mn- Al- Cl- I.
يؤدى نقص هذه العناصر إلى:
1- اختلال النمو الخضرى أو توقفه.
2- عدم تكون الأزهار أو الثمار.
3- عدم حدوث بعض التفاعلات التى تعمل فيها هذه العناصر كمنشطات للإنزيمات.
آلية امتصاص الأملاح المعدنية
يتم امتصاص الأملاح المعدنية حسب النظريات التالية:
1- الانتشار:
" انتقال أيونات العناصر من الوسط الأعلى تركيزا إلى الوسط الأقل تركيزا، حيث تنتشر الأيونات السالبة مثل أو الأيونات الموجبة مثل مستقلة عن بعضها.
" قد يحدث تبادل للأيونات مثل خروج أيونات مثل ودخول أيونات
2- النفاذية الاختيارية:
يسمح الغشاء البلازمى بمرور بعض العناصر دون غيرها حسب حاجة النبات، ويتوقف ذلك على حجم أو تركيز أو شحنة هذه الأيونات.
3- النقل النشط:
انتقال الأيونات من التربة (الأقل تركيزًا) إلى خلايا النبات (الأعلى تركيزًا) ويتطلب ذلك طاقة لنقل هذه الأيونات- لأنه نقل ضد تدرج التركيز.
تجارب إثبات نقل أيونات الأملاح بالنقل النشط
1- طحلب النيتللا
" تركيز الأملاح فى خلايا الطحلب أعلى من تركيز نفس الأملاح فى مياه البركة التى يعيش فيها الطحلب.
" يتم انتقال هذه الأيونات من البركة إلى الطحلب بالنقل النشط حيث يلزم لنقلها طاقة.
" نلاحظ اختلاف تركيز الأيونات فى خلايا الطحلب وهذا دليل على النفاذية الاختيارية.
2- نبات الشعير
" أعطيت لبادرات الشعير أملاح الكبريتات (بها كبريت مشع ).
" قسمت البادرات إلى مجموعتين، وضعت مجموعة فى ظروف هوائية (توافر الأكسجين) والمجموعة الأخرى وضعت فى ظروف لا هوائية (غياب الأكسجين) ثم قدرت كمية الكبريت الممتصة بعداد جيجر.
نلاحظ أن:
الكمية الممتصة من هذه الأملاح فى حالة التنفس الهوائى أكبر من الكمية الممتصة فى حالة التنفس اللاهوائى وهذا دليل على حدوث النقل النشط الذى يتطلب طاقة يوفرها التنفس الهوائي.
ثانيًا: عملية البناء الضوئي
أهمية عملية البناء الضوئي:
تعتبر عملية البناء الضوئى من أهم العمليات الكيميائية بالنسبة للإنسان فهي:
1- تنتج الغذاء.
2- تنتج الأكسجين.
3- مصدر الألياف. ا
4- مصدر الوقود العضوي.
لذا فالحياة ظاهرة ضوء كيميائية: حيث يتم امتصاص الطاقة الضوئية وتحويلها إلى طاقة كيميائية فى النباتات الخضراء أثناء عملية البناء الضوئى فينتج الغذاء ويتحرر الأكسجين فلولاها لما استمرت الحياة على سطح الأرض.
المواد اللازمة لعملية البناء الضوئي:
1- الماء: مصدر الهيدروجين اللازم لاختزال غاز ثانى أكسيد الكربون.
2- ثانى أكسيد الكربون: مصدر الكربون (العنصر الأساسى فى الكربوهيدرات).
3- الأملاح المعدنية مثل:
" الفسفور: يدخل فى تركيب المركبات الناقلة للطاقة (ATP) أثناء عملية البناء الضوئي.
" الماغنسيوم: يدخل فى تركيب جزىء الكلوروفيل
" النترات والفوسفات والكبريتات: تحول الكربوهيدرات إلى بروتين.
" الحديد: يدخل فى بناء الإنزيمات المساعدة.
نواتج البناء الضوئي:
1- سكر أحادى التسكر (ناتج رئيسي).
" يتحول إلى بروتينات (عملية بناء).
" مصدر للطاقة (عملية هدم).
" يتحول إلى نشا (عملية التخزين).
2- غاز الأكسجين: (ناتج ثانوي) يتحرر.
أين تحدث عملية البناء الضوئي؟
فى الأجزاء الخضراء من النبات
مثال: الأوراق والسيقان العشبية (لاحتوائها على أنسجة كلورشيمية بها البلاستيدات الخضراء).
تركيب البلاستيدة الخضراء:-
تظهر البلاستيدات الخضراء فى النباتات الراقية على شكل عدسات محدبة وتتكون من: 1- غشاء رقيق مزدوج
2- أرضية البلاستيدة (النخاع أو الستروما: تتركب من مادة بروتينية عديمة اللون.
3- حبيبات الجرانا وتتكون من حوالى 15 قرصا أو أكثر متراصة فوق بعضها وتمتد حواف الأقراص لتلتقى معا فتعمل بذلك على زيادة مساحة سطح الأقراص وتحتوى على الكلوروفيل.
4- حبيبات نشا: تكون صغيرة الحجم ثم تتحلل إلى سكر ويتم نقله إلى خلايا أخرى فى النبات.

أصباغ البلاستيدة الخضراء:-
*كلوروفيل-أ (أخضر مزرق) + كلوروفيل -ب (أخضر مصفر) = 70%
* زانثوفيل (أصفر ليموني) = 25%
* كاروتين (أصفر برتقالي) = 5%
كيف تلائم الأوراق لوظيفتها؟
1- نظام توزيع الأوراق على الساق تساعده على امتصاص أكبر قدر من الضوء.
2- نصل الأوراق مفلطح لزيادة مساحة السطح المعرض للضوء.
3- يحتوى العرق الوسطى على أوعية خشب (لنقل الماء والأملاح) واللحاء (لنقل الغذاء).
4- يتم حماية الأوراق بطبقة من الكيوتين (عدا الثغور)
5- تعتبر الثغور المكان الرئيسى لتبادل الغازات (تفتح فى الضوء وتغلق فى الظلام) وتتحكم فى تبخر الماء من النبات وتتأثر بدرجة الرطوبة.
تركيب ورقة النبات
تتركب ورقة النبات من ثلاثة أنسجة أساسية هي:
1- البشرتان (العليا والسفلى)
تتكون كل بشرة من صف واحد من الخلايا البارنشيمية برملية الشكل متلاصقة خالية من الكلوروفيل ومغطاة بطبقة من الكيوتين (عدا الثغور).
النسيج المتوسط (الطبقة العمادية + الطبقة الإسفنجية)
أ- الطبقة العمادية:-
صف من الخلايا البارنشيمية مستطيلة الشكل وتقع أسفل البشرة العليا وغنية بالبلاستيدات الخضراء.
ب- الطبقة الإسفنجية:
- توجد أسفل الطبقة العمادية
- تتكون من خلايا بارنشيمية غير منتظمة الشكل- مفككة- تفصلها غرف هوائية.
- تحتوى على نسبة أقل من البلاستيدات الخضراء.
3- النسيج الوعائي:-
- يتكون من حزم وعائية توجد فى العرق الوسطى وتفرعاته.
- تحتوى الحزمة الوعائية على:-
1- أوعية الخشب.
2- اللحاء.
آلية البناء الضوئي
العالم فان نيل:-
- وضح دور الضوء فى عملية البناء الضوئي.
- درس بكتريا الكبريت الخضراء والأرجوانية (بكتريا ذاتية التغذية).
تعيش هذه البكتريا فى طين البرك والمستنقعات وتحصل على الهيدروجين من كبريتيد الهيدروجين
معادلة البناء الضوئى فى بكتريا الكبريت:-

معادلة البناء الضوئى فى النبات الراقي:-

إثبات صحة نظرية فان نيل:
أن مصدر الأكسجين المتصاعد من عملية البناء الضوئى هو وليس
استخدم العلماء طحلب الكلوريللا وكان الماء المستخدم به نظير الأكسجين والأكسجين فى
- لاحظ العلماء أن الأكسجين المتصاعد هو دليل على أن مصدره هو الماء.

وعند تكرار التجربة باستخدام ماء عادى يحتوى بينما الأكسجين فى ثانى أكسيد الكربون فتصاعد أكسجين عادى دليل على تحرره من الماء وليس من ثانى أكسيد الكربون

العالم بلاكمان:-
درس العوامل المحددة لمعدل البناء الضوئي- مثال:- الضوء- الحرارة- ثانى أكسيد الكربون.
وضح أن عملية البناء الضوئى تنقسم إلي:-
أ- تفاعلات ضوئية: الضوء هو العامل المحدد لسرعة التفاعلات.
ب- تفاعلات لا ضوئية: درجة الحرارة هى العامل المحدد لسرعة التفاعلات ولا تتأثر بالضوء.
أولا: التفاعلات الضوئية:-

ثانيًا: التفاعلات اللاضوئية:-
أ‌- مكان التفاعل: فى الستروما
ب‌- العامل المحدد لسرعة التفاعل: درجة الحرارة
جـ- خطوات التفاعل: يتم تثبيت باتحاده مع الهيدروجين المحمول فى بمساعدة الطاقة المختزنة فى ATP لتكوين المواد الكربوهيدراتية.
العالم ميلفن كالفن:-
كشف عن طبيعة التفاعلات اللاضوئية وأثبت أن أول مركب ثابت يتكون من البناء الضوئى هو فوفسفور جلير الدهيد PGAL (مركب ثلاثى الكربون)-

التغذية غير الذاتية

الهضم: تحويل جزيئات الطعام الكبيرة إلى جزيئات صغيرة بواسطة التحلل المائى ويساعد ذلك على عمل الإنزيمات.
الإنزيمات: مواد بروتينية لها خصائص العوامل المساعدة نتيجة لقدراتها على التنشيط المتخصص
خصائص الإنزيمات:
1- متخصصة.
2- لا تؤثر الإنزيمات على نواتج التفاعل.
3- بعض الإنزيمات قد يكون لها تاثير عكسي.
4- بعض الإنزيمات قد يكون لها تأثير عكسي.
5- يتأثر عمل الإنزيمات بدرجة الحرارة ودرجة الأس الهيدروجينى pH
الهضم فى الإنسان
أولا: الهضم فى الفم: يحتوى الفم على:
1- الأسنان.
2- اللسان.
3- الغدد اللعابية.
تفرز اللعاب الذى يحتوى على إنزيم الأميليز (التيالين).

* تعتبر عملية البلع فعل منعكس منسق (أثناء دفع الطعام من الفم إلى المرىء ترتفع قمة القصبة الهوائية والحنجرة أمام لسان المزمار لتقفل فتحتها).
المرىء: يمر فى العنق والتجويف الصدرى وطوله 25 سم ويتمتد محاذيا العمود الفقري
يعمل اللعاب على توصيل الطعام إلى المعدة بالحركة الدودية
ثانيًا- الهضم فى المعدة:
" تبدأ المعدة بفتحة الفؤاد وتنتهى بفتحة البواب.
" تفرز المعدة العصير المعدى وهو سائل حمضى عديم اللون يتكون من:
1- ماء: بنسبة 90%
2- حمض HCL يجعل الوسط حمضى (1.5- 2.5 PH يوقف عمل إنزيم التيالين- ويقضى على الميكروبات.
3- إنزيم البسين: يهضم البروتين- ويفرز فى صورة غير نشطة تسمى ببسينوجين ويعمل HCL على تنشيطه.

الكيموس: هو الطعام الموجود فى المعدة ويكون على شكل كتلة كثيفة القوام ومختلطة بالعصير المعدي.

ثالثًا- الهضم فى الأمعاء:
الأمعاء الدقيقة: تتكون من الإثنى عشرى واللفائفي.
- يبلغ طولها حوالى 8 أمتار وقطرها يتراوح بين 3.5 سم فى بدايتها و1.25 سم فى نهايتها.
- ترتبط ببعضها بغشاء المساريقا.
العصارات التى تهضم الطعام فى الأمعاء الدقيقة:
1- العصارة الصفراوية:
" تفرز من الكبد على الغذاء أثناء مروره فى الإثنى عشرى.
" تعمل على تحويل الدهون إلى مستحلب دهنى فيسهل التأثير الإنزيمى على الدهون.
2- العصارة البنكرياسية:

3- العصارة المعوية:
يفرزها جدار الأمعاء الدقيقة وتحتوى الإنزيمات التالية:

مجموعة الإنزيمات المحللة للسكريات الثنائية:

* إنزيم أنتيروكيناز: ليس من الإنزيمات الهاضمة بل منشط لإنزيم التربسينوجين
الامتصاص

عبور المواد الغذائية المهضومة إلى الدم والليمف خلال الخلايا المبطنة للفائفى فى الأمعاء الدقيقة.
الخملات:إنثناءات عديدة فى جدار اللفائفى تزيد من سطح الأمعاء الدقيقة المعرض لامتصاص الغذاء.
تركيب الخملة: تتكون منطبقة طلائية بداخلها وعاء لبنى (ليمفاوي) يحيط به شعيرات دموية.
- تنتقل نواتج عملية الهضم إلى الدم والليمف بخاصية الانتشار والنقل النشط.

تنتقل المواد الممتصة بالخملات بطريقين:
1- الطريق الدموي:
يمر فيه الماء والأملاح المعدنية والسكريات الأحادية والأحماض الأمينية والفيتامينات الذائبة فى الماء وتنتقل هذه المواد إلى الوريد البابى الكبدى ثم الكبد ثم الوريد الكبدى ثم الوريد الأجوف السفلى ثم القلب.
2- الطريق الليمفاوي:
- يمر فيه الجليسرين والأحماض الدهنية وما يذوب فيها من فيتامينات K-D-A.
- يعاد اتحاد بعض الجليسرين والأحماض الدهنية لتكوين دهون داخل خلايا الطبقة الطلائية للخملات.
- تمتص خلايا الطبقة الطلائية قطيرات الدهون التى لم تحلل مائيًّا بالإنزيمات بطريقة البلعمة ثم تتجه جميع الدهون إلى الأوعية اللبنية بالخملة ثم إلى الجهازالليمفاوى الذى يصب فى الوريد الأجوف العلوى ثم القلب.
التمثيل الغذائي:
هو العملية التى يستفيد منها الجسم بالمواد الغذائية المهضومة والتى تم امتصاصها وتشمل:
1- عملية البناء:
يتم فيها تحويل المواد الغذائية البسيطة إلى مواد معقدة تدخل فى تركيب الجسم
مثال: تحول السكر إلى مواد نشوية تخزن فى صورة جليكوجين (فى الكبد والعضلات)
تحول الأحماض الأمينية إلى أنواع البروتينات فى الجسم
تحول الأحماض الدهنية والجليسرين إلى مواد دهنية تخزن فى الجسم خاصة تحت سطح الجلد.
2- عملية الهدم:
يتم فيها أكسدة المواد الغذائية الممتصة (مثل السكريات) لإنتاج الطاقة اللازمة لأداء الجسم لوظائفه الحيوية.
الأمعاء الغليظة والتخلص من فضلات الطعام:
* يتم امتصاص الماء وبعض الأملاح بواسطة بطانة الأمعاء الغليظة أثناء مرور الفضلات فيها يساعدها فى ذلك التحززات الكثيرة الموجودة وتصحب فضلات الطعام شبه صلبة.
منقول