انتقل إلى المحتوى الرئيسي

دليل المراجعة · IGCSE

التنفس الخلوي في أحياء IGCSE: الهوائي واللاهوائي

التنفس الخلوي مجموعة تفاعلات كيميائية في الخلايا تحلل جزيئات الغذاء، غالبًا الجلوكوز، لإطلاق الطاقة. التنفس الهوائي يستخدم الأكسجين: جلوكوز + أكسجين ← ثاني أكسيد الكربون + ماء (موزونة: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O). أما التنفس اللاهوائي فيطلق طاقة أقل بكثير لكل جزيء جلوكوز ولا يحتاج أكسجين: في العضلات ينتج حمض اللاكتيك، وفي الخميرة والنباتات ينتج الإيثانول وثاني أكسيد الكربون. يضيف منهج كامبريدج 0610 استخدامات الطاقة ودين الأكسجين، ويضيف إدكسل 4BI1 جزيء ATP وتجربة البذور. والتنفس الخلوي ليس هو التنفس الرئوي، وهذا التمييز وحده ينقذ درجات.

تاريخ التحقق من المعلومات:

باختصار

قسم كامبريدج
0610 الموضوع 12
قسم إدكسل
4BI1 البنود 2.34 إلى 2.39
الهوائي (موزونة)
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
الخميرة (موسع كامبريدج)
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
المكان
التنفس الهوائي غالبًا في الميتوكوندريا

مقارنة التنفس الهوائي واللاهوائي

الصفةهوائيلاهوائي (العضلات)لاهوائي (الخميرة والنبات)
يحتاج أكسجيننعملالا
النواتجثاني أكسيد الكربون وماءحمض اللاكتيكإيثانول وثاني أكسيد الكربون
الطاقة لكل جلوكوزأكثر بكثيرأقل بكثيرأقل بكثير
متى يحدثباستمرار في معظم الخلايافي التمرين الشديدالخميرة بلا أكسجين وجذور التربة المغمورة
فائدته للإنسانالخبز (ثاني أكسيد الكربون) والتخمير (الإيثانول)

يتحلل الجلوكوز جزئيًا فقط في التنفس اللاهوائي، ولذلك تقل الطاقة المنطلقة.

الأفكار الأساسية في كل منهج

يبدأ منهج كامبريدج باستخدامات الطاقة: انقباض العضلات، وبناء البروتين، وانقسام الخلايا، والنقل النشط، والنمو، ونقل النبضات العصبية، والحفاظ على حرارة الجسم. يكتب طلاب المستوى الأساسي المعادلات اللفظية، ويضيف طلاب الموسع المعادلات الموزونة وشرح التخلص من دين الأكسجين: يبقى نبض القلب سريعًا لنقل حمض اللاكتيك إلى الكبد، ويبقى التنفس عميقًا وسريعًا لتوفير الأكسجين، ويتنفس الكبد حمض اللاكتيك هوائيًا.

يذكر منهج إدكسل أن التنفس ينتج ATP وأن ATP يزود الخلايا بالطاقة، ويطلب المقارنة بين النوعين والمعادلتين اللفظية والموزونة للتنفس الهوائي، والمعادلات اللفظية للتنفس اللاهوائي في النبات والحيوان، وتجربة إطلاق ثاني أكسيد الكربون والحرارة من البذور. ويطلب منهج كامبريدج أيضًا دراسة أثر الحرارة على تنفس الخميرة.

مثال محلول: معدل تنفس الخميرة

أنتجت الخميرة ١٢ سم³ من ثاني أكسيد الكربون في ٥ دقائق عند ٢٥ درجة، و٣٠ سم³ عند ٣٥ درجة. المعدل الأول = ١٢ ÷ ٥ = ٢٫٤ سم³ في الدقيقة، والثاني = ٦٫٠ سم³ في الدقيقة. نسبة الزيادة = (٦٫٠ − ٢٫٤) ÷ ٢٫٤ × ١٠٠ = ١٥٠٪. السبب أن إنزيمات التنفس تكتسب طاقة حركية فتزداد التصادمات الفعالة.

تجربة البذور: دورق فيه بذور نابتة ودورق ضبط فيه بذور مغلية، وكلاهما مغسول بمطهر لقتل الكائنات الدقيقة، مع ميزان حرارة وسدادة قطنية. ترتفع حرارة البذور الحية فقط.

أخطاء شائعة

  • الخلط بين التنفس الخلوي والتنفس الرئوي.
  • القول إن التنفس "ينتج" الطاقة بدل "يطلق".
  • القول إن النبات يتنفس ليلًا فقط.
  • إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى معادلة التنفس اللاهوائي في العضلات.
  • تعريف دين الأكسجين بأنه "نقص الأكسجين"، والصحيح أنه الأكسجين الإضافي اللازم بعد التمرين لتحليل حمض اللاكتيك.
  • نسيان دورق الضبط أو تعقيم البذور في تجربة الحرارة.

أسلوب الإجابة

المعادلات درجات سهلة. تحقق من توازن الذرات: في المعادلة الهوائية ٦ ذرات كربون و١٢ هيدروجين و١٨ أكسجين في كل طرف. وفي أسئلة تعب العضلات اربط النقاط بالتسلسل: لا يصل الأكسجين بسرعة كافية، فيحدث تنفس لاهوائي، فيتراكم حمض اللاكتيك، فيحدث التعب ودين الأكسجين.

عند مقارنة بيانات اذكر الأرقام مع الوحدات واحسب الفرق أو النسبة المئوية، فالمصحح يكافئ الرقم المعالج.

كيف تساعد الدروس الفردية

يتداخل التنفس مع الإنزيمات والبناء الضوئي والتهوية، فيخلط الطلاب بينها. يفصل المدرس الأفكار بأسئلة تشخيصية قصيرة، ويدرب الطالب على المعادلات حتى تصبح تلقائية، ويحل معه أسئلة بيانات التجارب على السبورة المشتركة.

قائمة التحقق الذاتي

  1. أكتب المعادلتين اللفظية والموزونة للتنفس الهوائي.
  2. أكتب المعادلات اللفظية للتنفس اللاهوائي في العضلات والخميرة.
  3. أذكر خمسة استخدامات للطاقة في الجسم.
  4. أشرح دين الأكسجين وطريقة التخلص منه.
  5. أصف تجربة إطلاق الحرارة من البذور مع عينة ضبط.
  6. أحسب معدلًا ونسبة تغير من أحجام الغاز.

أسئلة شائعة

هل ATP مطلوب في كامبريدج؟

لا تذكره بنود التنفس في كامبريدج 0610، بينما يطلبه إدكسل في البندين 2.34 و2.35.

هل أحتاج المعادلة الموزونة للتنفس اللاهوائي؟

يحتاجها طلاب المستوى الموسع في كامبريدج للخميرة. ويكتفي إدكسل بالمعادلات اللفظية للتنفس اللاهوائي.

هل التنفس اللاهوائي في النبات مثل الخميرة؟

نعم في مستوى IGCSE: جلوكوز ← إيثانول + ثاني أكسيد الكربون.

كم تكلفة دروس الأحياء في LiveTutor؟

١٥ $ للدرس ضمن خطة أسبوعية من درس إلى خمسة دروس تُدفع شهريًا. الدرس فردي ٦٠ دقيقة عبر الإنترنت، والأول مجاني.

لماذا يطلق التنفس طاقة أقل دون أكسجين؟

لأن الجلوكوز يتحلل جزئيًا فقط، وتبقى معظم طاقته الكيميائية في حمض اللاكتيك أو الإيثانول.

المصادر

التواريخ والأرقام في هذه الصفحة مأخوذة من هذه المصادر الرسمية والمنشورة. تأكد دائماً من المواعيد النهائية في الصفحة الرسمية قبل الاعتماد عليها.