الصبغات التي تشترك في عملية البناء الضوئي
(( الوحدة الأولى ))
التغذية في الكائنات الحية
مميزات الكائنات الحية :
1-الحصول على الغذاء من الوسط المحيط بها :
وهي تناول الغذاء بإدخالها من خارج الجسم إلى الداخل .
2-التمثيل الغذائي :
وهو تحويل المواد الغذائية بعد دخولها إلى الجسم إلى صورة مماثلة لمادة الجسم الحية .
3-النمو :
وهو الزيادة في حجم الكائن الحي ووزنه وأبعاده المختلفة نتيجة لتكوين مادة حية جديدة من عمليتي التغذية والتمثيل الغذائي .
4-الإحساس :
وهو أن يشعر الكائن الحي بالمؤثرات الخارجية والداخلية .
5-الحركة :
وهو أن يغير الكائن الحي من موضع جسمه أو بعض أجزائه وتقسم حركة إلى قسمين : حركة نشيطة وحركة غير نشيطة .
6-التنفس :
وهو العملية الحيوية التي تتم في جسم الكائن الحي فائدتها توليد الطاقة التي يعتمد عليها الكائن الحي في تأدية وظائفه الحيوية وتتطلب عملية التنفس الأكسجين فيسمى تنفس هوائي أو لا يحتاج إلى الأكسجين فيسمى تنفس لا هوائي .
7-التكاثر :
وهو إنتاج أفراد جديدة من فصيلة الكائن الحي .
8-الإخراج :
وهو التخلص من الفضلات الناتجة من العمليات الأيضية وذلك للمحافظة على التوازن المائي داخل جسم الكائن الحي
التغذية :
هي مجموعة العمليات التي تتعلق بالغذاء مثل كيفية الحصول عليه وكيفية الاستفادة منه وكيف تخزن بعض المواد داخل جسم الكائن الحي .
الغذاء :
هي كل مادة باستثناء الماء والأكسجين يتناولها الكائن الحي وتصبح بطريقة ما جزءا منه .
أنواع التغذية في الكائنات الحية :
1-كائنات حية ذاتية التغذية :
أ-كائنات ذاتية التغذية ضوئية :
وهي التي تحتوي على اليخضور مثل الطحالب الخضراء المزرقة والدياتومات والنباتات .
ب-كائنات حية ذاتية التغذية كيميائية :
وهي التي تستخدم تفاعلات كيميائية مثل أكسدة كبريتيد الهيدروجين وتوجد في بعض البكتيريا .
2-كائنات حية غير ذاتية التغذية :
وهي كائنات لا تستطيع تجهيز غذائها بنفسها بل تعتمد على الكائنات ذاتية التغذية وتنقسم إلى :
أ-كائنات حية كلية التغذية ( أصيلة ) :
وهي التي تتناول غذائها بالابتلاع عن طريق الفم أو الإلقام بواسطة تراكيب كالأقدام الكاذبة وينتقل الغذاء إلى جهاز هضمي يهضم الغذاء وتوجد في الإنسان والحيوانات والأميبا .
ب-كائنات حية رمية :
وهي الكائنات التي تعتمد في تغذيتها على بقايا الكائنات الحية الحية بعد موتها مثل البكتيريا والفطريات.
ج-كائنات حية طفيلية :
وهي كائنات حية تتغذى على كائنات حية أخرى مباشرة بالتطفل مثل البق والقمل على الإنسان والحامول على البرسيم والهالوك على الفول .
د-كائنات حية متكافلة :
وهي كائنات غير طفيلية أو رمية وتحصل على غذائها بالتكافل مع بعض الكائنات ذاتية التغذية مثل البكتيريا على جذور البقوليات والأشنات .
3-كائنات حية مختلطة التغذية :
وهي كائنات تتغذى تغذية ذاتية وفي نفس الوقت لها نوع من التغذية غير الذاتية مثل اليوجلينا والديونيا ونبات الجرة .
أولا : التغذية في مملكة البدائيات :
الطحالب الخضراء المزرقة : تتغذى تغذية ذاتية .
البكتيريا : التغذية الذاتية إما ضوئية أو كيميائية وتتغذى تغذية أخرى بالتطفل أو الترمم أو التكافل
ثانيا : التغذية في مملكة الطلائعيات :
التغذية الذاتية : اليوجلينا .
التغذية بالتطفل : بلازموديوم الملاريا .
التغذية بالبلع : الأميبا والبراميسوم .
ثالثا : التغذية في مملكة الفطريات :
تتغذى تغذية ذاتية بسبب عدم وجود اليخضور فيها وتتم التغذية بالتطفل أو الترمم مثل بعض الفطريات التي تعيش على بقايا الكائنات الحية وبعضها يتكافل مع الطحالب مثل الأشنات .
رابعا : التغذية في المملكة النباتية :
النباتات كائنات ذاتية التغذية وقليل منها يتغذى تغذية أخرى كالتطفل . ويحصل النبات على الموارد الغذائية له من الوسط المحيط به كالماء والمعادن من التربة و CO2 من الجو والطاقة الضوئية من الشمس ومنها يكون المواد الغذائية التي يحتاجها عن طريق عملية البناء الضوئي والتي تعتبر عملية مهمة لاستمرار الحياة .
عملية البناء الضوئي :
تتم في الورقة الخضراء أو سيقانها المتحورة هي عملية امتصاص للطاقة الضوئية بواسطة اليخضور ( الكلوروفيل ) وتحويلها إلى طاقة كيميائية على هيئة روابط كيميائية في المركبات الكربوهيدراتية باستغلال الماء CO2 .
وتعبر عن عملية البناء الضوئي المعادلة التالية :
CO2 + H2O C11H22O11 + O2
خصائص ومميزات الورقة :
1-سطحها منبسط كبير تعرض عدد كبير من الخلايا الخضراء للضوء .
2-تعمل مسافات البينية بين خلاياها على انتشار CO2 خلال أنسجة الورقة ووصوله إلى كل خلية
3-تحافظ على ثبات نسبتي ثاني أكسيد الكربون والأكسجين في الهواء .
4-لا تلوث الجو .
الشروط الواجب توافرها لقيام النبات بعملية البناء الضوئي :
1-حيوية البرتوبلازم :
2-اليخضور : لأنها المادة التي تقوم بعملية امتصاص الطاقة الضوئية وتحويلها إلى طاقة كيميائية .
3-ثاني أكسيد الكربون .
4-الماء : لأن معظم العمليات الحيوية تتم في وسط مائي .
5-الضوء : لأنه شرط لتكوين اليخضور .
6-الحرارة .
بعض العوامل التي تؤثر في عملية البناء الضوئي :
العوامل الخارجية :
1-تركيز ثاني أكسيد الكربون :
زيادة تركيزه بحد أدنى قدره ( 0.03 – 1 % ) يؤدي إلى زيادة عملية البناء الضوئي أما إذا زاد بنسبة عالية جدا انخفضت عملية البناء الضوئي بسبب إغلاق الثغور لتأثيرها السام على النبات .
2-شدة الإضاءة :
شدة الإضاءة ومدة التعرض للضوء لهما تأثير على سرعة عملية البناء الضوئي فسرعة البناء الضوئي تتناسب طردا مع الزيادة في شدة الإضاءة لكن إذا زاد تركيز شدة الإضاءة تنخفض عملية البناء الضوئي بسبب التلف الذي يصيب المادة الخضراء وغيرها من محتويات الخلية .
3-درجة الحرارة :
تزداد سرعة عملية البناء الضوئي في درجات الحرارة المناسبة لكنها تقل في ارتفاع وانخفاض الحرارة الحادين بسبب أنها تؤدي إلى إتلاف الأنزيمات وغيرها من مكونات البروتوبلازم .
4-الماء .
العوامل الداخلية :
1-اليخضور :
ترجع أهمية اليخضور في البناء الضوئي إلى قدرته على امتصاص الطاقة الضوئية اللازمة لدفع العملية .
2-العامل البروتوبلازمي :
دلت التجارب على أن نشاط عملية البناء الضوئي في بادرات بعض النباتات مثل نبات دوار الشمس نبات القرع يبدأ بمجرد تكوين المادة الخضراء وفي بادرات نباتات أخرى مثل الفاصوليا والذرة يتأخر فيها البناء الضوئي رغم احتواء البادرات على اليخضور لذلك يوجد عامل يتحكم بعملية البناء الضوئي ويؤثر فيها ويسمى العامل البروتوبلازمي .
3-تراكم نواتج عملية البناء الضوئي :
عندما تتراكم النواتج النهائية لأي تفاعل كيميائي أدى ذلك إلى إبطاء سرعته . وهذه الحقيقة تطبق على النبات فإذا كان تراكم نواتج العملية في الأنسجة أسرع من انتقالها إلى الأنسجة الأخرى فإن ذلك يؤدي إلى إبطاء سرعة العملية .
الصبغات التي تشترك في عملية البناء الضوئي :
1-صبغات اليخضورات ( الكلوروفيلات ) :
هي من أهم الصبغات وتتميز إلى تسعة أنواع أشهرها أ ، ب والكلوروفيلات تعمل على امتصاص الطاقة الضوئية لإتمام عملية البناء الضوئي .
2-صبغات الجزرينات ( الكاروتنويدات ) :
توجد في النباتات الراقية وظيفتها :
أ-وقاية اليخضورات من الأكسدة الضوئية . ب-امتصاص ونقل الطاقة الضوئية إلى يخضور أ .
3-صبغات اليصفورات ( الزنثوفيلات ) :
هي أوسع انتشارا من الجزرينات ولها وظائفها .
4-صبغات الفيكوبللينات :
تنقسم إلى نوعين هما :
أ-مركبات البلبرتين الأحمر ( الفيكوارثرين ) ب-مركبات البلبرتين الزرقاء ( الفيكوسيانين ) .
وهذه الفيكوبللينات من الأصباغ النشيطة في امتصاص الضوء الذي لا تمتصه اليخضورات .
تفاعلات البناء الضوئي :
أولا : التفاعلات الضوئية :
تجرى هذه العمليات في الجرانا التي تحتوي على جزيئات اليخضور في البلاستيدة الخضراء وهذه العمليات تحتاج إلى ضوء وعوامل ناقلة .
التنشيط الإلكتروني :
يتم عندما تتعرض جزيئات اليخضور لموجات الشمس فعندما تصطدم حزمة من الضوء بجزيء يخضور فإنها تهيج إلكترونين وتقذفهما إلى مدار أعلى وتصبح الإلكترونات مهيجة وعندما تعود إلى مدارها الأصلي فإنها تمر بعوامل ناقلة تستخلص طاقتها وتحولها إلى طاقة كيميائية ( ATP ) .
عمليات الفسفرة وتحليل الماء وإنتاج مركب الطاقة ( ATP ) :
1-التفاعلات الضوئية الحلقية الفوسفورية :
يتم استخلاص طاقة الإلكترونات المهيجة عبر عوامل ناقلة مثل مركبات الحديد ومركبات السيتوكروم وتحول هذه العوامل طاقة الإلكترونات إلى طاقة كيميائية تخزن في مركبات الطاقة ( ATP ) وبعد استنفاذ طاقة الإلكترونات فإنها تعود لمدارها الأصلي وتعيد الدورة وتسمى هذه العملية حلقية لأن إلكترونات اليخضور المهيجة تعود إلى مدارها بعد امتصاص طاقتها .
2-التفاعلات الضوئية اللاحلقية الفوسفورية :
وفي هذه العملية تنتقل الإلكترونات عبر عوامل ناقلة وتنتهي في اختزال العامل الناقل فيتامين النياسين (NADP+ ) إلى ( NADPH.H+ ) وذلك بسحب بروتونات الماء وسحب البروتونات يؤدي إلى انقسام الماء وتتجه إلكترونات الماء المتبقية إلى اليخضور وينتج الأكسجين وهذه العملية لا حلقية بسبب عدم عودة الإلكترونات المهيجة إلى مدارها الأصلي بل فقدت .
ثانيا : تفاعلات الظلام :
هذه العملية تستعمل نواتج العملية الضوئية من طاقة ( ATP ) وهيدروجين ( NADPH.H+ ) في اختزال CO2 إلى مركبات عضوية وأول مركب ينتج هو السكر الثلاثي فوسفوجليسرالدهايد (PGAL ) وتفاعلات الظلام تسمى حلقة كالفن .
حلقة كالفن :
تبدأ الحلقة بالريبلوز فينشط بواسطة (ATP ) ليصبح ريبلوز ثنائي الفوسفات ثم يتفاعل مع CO2 ويثبته ليصبح جزيء سداسي الكربون ثم ينقسم إلى جزيئين ثلاثي الكربون يدعيان حامض الجلسرين الأحادي الفوسفات ثم يختزل المركبان بواسطة ( ATP ) و ( NADPH.H+ ) إلى جليسر الدهايد وتستمر الحلقة فينتج في كل دورة جزئ جلوكوز .
نواتج عملية البناء الضوئي :
يستخدم السكر السداسي في تكوين البروتينات والدهنيات والفيتامينات والكربوهيدرات .
خامسا : التغذية في المملكة الحيوانية :
التغذية في الحيوانات اللافقارية
1-التغذية في الجوفمعويات ( الهيدرا ) :
الهيدرا حيوان جوفمعوي أنبوبي الشكل وجسمه أسطواني مجوف نهايته القاعدية مغلقة تشبه القرص تسمى القدم أما نهايته الأخرى فهي حرة وتحتوي على فم يحيط به زوائد ويتصل الفم بجوف الحيوان حيث يتم الهضم ويتميز إلى طبقتين
أ-الطبقة الخارجية ( الأكتودرم ) : تشمل صف واحد من الخلايا ووظيفة منها عضلية وحسية ولاسعة وغدية .
ب-الطبقة الداخلية ( الأندودرم ) : توجد بها خلايا مختلفة أهمها الخلايا الغدية التي تفرز أنزيمات هاضمة .
طريقة التغذية :
1-تدفع اللوامس الفريسة آلي الفم حتى تجويفها الذي يعمل عمل المعدة والأمعاء في الهضم والامتصاص
2-تفرز خلايا الأندودرم عصارة هاضمة تهضم الفريسة ثم تمتصها .
3-تحتوي خلايا الأندودرم على أسواط تحرك العصارة الهضمية مع الغذاء .
4-ترسل خلايا الأندودرم زوائد كاذبة فتلتهم الغذاء غير المهضوم حيث تفرز عليه عصارة أكثر تركيزا
5-ما تبقى من هيكل الفريسة أو مواد صلبة يخرج من الفم .
ب-التغذية في الديدان الحلقية ( دودة الأرض ) :
يؤدي الفم الى تجويف الفم ثم يليه بلعوم الذي يفتح على المريء يليه حوصلة منتفخة تؤدي الى قانصة عضلية تفتح على أمعاء طويلة تمتد للخلف وتنتهي بمستقيم يفتح للخارج بالإست وينثني الجدار الظهري للأمعاء مكونا ثنية معوية تسمى التفلوسول .
طريقة التغذية :
1-يمر الطعام من الفم آلي البلعوم الذي تحتوي جدرانه على غدد تساعد إفرازاتها على ترطيب الطعام .
2-ينتقل الطعام من البلعوم الى المريء الذي يوجد في جانبيه 3 أزواج من الغدد الكلسية تفرز كربونات الكالسيوم لمعادلة حموضة التربة .
3-ثم ينتقل آلي الحوصلة ثم القانصة التي تعمل على تفتيت الطعام قطعا صغيرة .
4-ينتقل بعد ذلك آلي الأمعاء التي تحتوي على غدد تفرز أنزيمات لهضم البروتين والدهون والكربوهيدرات كما يساعد التفلوسول على زيادة السطح الذي يمتص الغذاء .
5-تطرد الفضلات آلي الخارج عن طريق فتحة الشرج .
ج-التغذية في المفصليات ( الحشرات (الجراد ) ) :
يتكون الجهاز الهضمي من قناة هضمية تبدأ بالفم ثم البلعوم ثم المريء ثم الحوصلة التي تؤدي آلي القانصة يوجد بداخلها زوائد كيتينية لطحن الطعام ويوجد في جزئها الخلفي شعيرات تعمل كمصفاة ثم يلي القانصة معي أوسط ينتهي عند انفصال أنابيب ملبيجي ثم تليه الأمعاء والمستقيم وتنتهي بفتحة الشرج .
طريقة التغذية :
1-يمسك الجراد الطعام الطعام بأجزاء فمه ويطحنه بالفكيين العلويين ثم يدفعه آلي الفم حيث يصب عليه اللعاب .
2-ينتقل آلي الحوصلة فيتم فيها تحويل المواد النشوية آلي سكريات بعدها آلي القانصة فيتم فيها الطحن
3-في القناة المتوسطة يصب على الطعام العصارات المعوية الهاضمة ويتم الامتصاص
4-الفضلات تمر عبر الأمعاء آلي المستقيم لتخرج من فتحة الشرج .
التغذية في الحيوانات الفقارية :
التغذية في الأسماك الغضروفية :
تؤدي فتحة الفم آلي التجويف الفمي الذي يمتد إلى الخلف ليفتح في البلعوم الذي توجد على جانبييه الفتحات الخيشومية يلي ذلك المريء ثم المعدة وتتميز آلي جزء أمامي واسع هو المعدة الفؤادية وجزء خلفي ضيق هو المعدة البوابية وتؤدي المعد البوابية إلى الأمعاء الذي يتكون من جزء ضيق هو الأثنى عشر يوجد به طيات حلزونية تسمى الصمام الحلزوني ثم يؤدي إلي المستقيم
ملحقات القناة الهضمية :
1-الكبد : عضو أحمر مكون من فصيين فيهما حوصلة صفراوية .
2-البنكرياس : يتمون من فصيين .
3-الطحال : عضو مثلث ذو لون أحمر .
سادسا : التغذية في الإنسان :
أنواع المواد الغذائية ووظائفها :
المواد الدهنية :
1-توليد الطاقة والحرارة .
2-إذابة بعض الفيتامينات التي لا تذوب في الماء .
3-تدخل في تركيب خلايا الجسم .
4-تساعد الجسم على الاحتفاظ بدرجة حرارته عند التعرض للبرد .
5-تغلف وتحمي وتثبت بعض أعضاء الجسم كالكليتين .
6-يستخدمها الجسم كمخزن احتياطي يلجأ إليه عند التعرض للجوع .
المواد الكربوهيدراتية :
1-توليد الطاقة الحرارة .
2-توفير استهلاك البروتينات وادخارها للبناء في الجسم .
3-إمداد الجسم بالألياف السيلولوزية غير القابلة للهضم .
4-ادخارها في الجسم على هيئة مواد دهنية يستخدمها الجسم عند الحاجة .
5-تحويلها إلى مواد نافعة .
المواد البروتينية :
1-النمو وبناء الخلايا .
2-تعويض ما يفقده الجسم من خلايا وأنسجة والتئام الجروح .
3-تكوين الأنزيمات والهرمونات والمواد المضادة .
4-توليد الحرارة والطاقة .
الأملاح المعدنية :
1-تدخل في بناء خلايا الجسم .
2-تساعد على حفظ الضغط الأسموزي والتوازن المائي .
3-تساعد في إتمام التفاعلات الحيوية مثل التنفس .
الفيتامينات :
1-تحمي الجسم وتقيه من الإصابة بالأمراض .
2-تسهم في إتمام الكثير من التفاعلات والعمليات الحيوية .
المـــاء :
1-يدخل في تركيب المادة الحية البروتوبلازم .
2-يسهم في تكوين الإفرازات والعصارات الضرورية .
3-يساعد في مضغ الطعام وبلعه وامتصاصه .
4-يساعد على تلطيف درجة حرارة الجسم .
التحلل الأنزيمي :
أنزيمات ( تحلل )
هو انشطار جزيء الطعام الكبير إلى جزيئات أصغر بعد إضافة الماء ويساعد على سرعة هذه العملية الأنزيمات الهاضمة
جزيئات عضوية معقدة + مــــاء جزيئات عضوية بسيطة
الجهاز الهضمي في الإنسان :
تعريف الجهاز الهضمي :
هو الجهاز الذي يقوم بتحويل الغذاء المعقد التركيب إلى مواد بسيطة يسهل امتصاصها .
أجزاء الجهاز الهضمي :
أ-القناة الهضمية :
1-الفم :
هو تجويف في مقدمة الرأس تحيط به الشفتان وبداخله الأسنان واللسان . والأسنان عددها 32 في الإنسان البالغ وتتكون الأسنان من 4 قواطع ونابين و10 أضراس . وتقوم الأسنان بقطع وتمزيق وطحن الطعام وتتكون الأسنان من مادة عظمية تسمى العاج بداخلها تجويف يسمى اللب به أعصاب وأوعية دموية ويغطي العاج طبقة كلسية تسمى المينا أما جزء المغمور في اللثة فهو الأسمنت .
2-البلعوم :
هو تجويف عضلي عند نهاية الفم يعمل على توصيل الطعام إلى المريء .
3-المريء :
هو أنبوب عضلي مستقيم يبدأ بالبلعوم ويساعد المريء على دفع الطعام إلى المعدة نتيجة حركته الدودية
4-المعدة :
هي كيس عضلي يقع على الجانب الأيسر من التجويف البطني تتصل بالأمعاء الدقيقة عن طريق فتحة تسمى فتحة البواب ويبطن المعدة غشاء مخاطي يقوم بإفراز عصارات بالإضافة إلى حمض الهيدروكلوريك لجعل الوسط حامضي .
5-الأمعاء الدقيقة :
تنقسم إلى 3 أجزاء :
أ-الأثنى عشر : تفتح منه قناة مشتركة تصب فيها عصارتا الكبد والبنكرياس القلويتان .
ب-الصائم : يلي الأثنى عشر وهو الجزء الأكبر في الأمعاء الدقيقة .
ج-اللفائفي : هو الجزء الأخير يفتح فيه الأعور ويحدث فيه امتصاص الطعام حيث توجد الخملات ويعمل المعي الدقيق على خلط الغذاء بالعصارات وترتبط أجزاء الأمعاء الدقيقة في تجويف البطن بواسطة الغشاء المساريقي .
هي أنبوبة عضلية تتميز إلى 3 أقسام هي الأعور وهو اتصال الأمعاء الدقيقة بالغليظة ينتهي بالزائدة الدودية يلي الأعور القولون الصاعد والمستعرض والنازل والأخير يتصل بالمستقيم يليه الشرج .
ب-ملحقات القناة الهضمية :
1-الغدد اللعابية :
توجد بتجويف الفم 3 أزواج من الغدد اللعابية زوج تحت الأذن وزج تحت اللسان والثالث تحت الفك السفلي اللعاب له وظائف هي :
-تليين الطعام وعجنه في الفم ليسهل البلع .
-يساعد اللسان على تذوق الطعام .
-يعمل على تحويل بعض النشويات إلى سكريات .
2-الكبد :
توجد تحت الحجاب الحاجز على الجانب الأيمن من التجويف البطني ويوجد على السطح السفلي للكبد كيس يسمى الحوصلة الصفراوية وظيفتها خزن عصارة الكبد الصفراء لتنصب على الطعام والصفراء سائل قلوي شديد المرارة . وللكبد وظائف عديدة هي :
-يفرز الصفراء التي تحول الدهن إلى مستحلب دهني بحيث يكون قابل للامتصاص .
-خزن المواد السكرية الزائدة عن حاجة الجسم .
-يقوم بتخليص الدم الوارد من الجهاز الهضمي إلى القلب من المواد الضارة .
-تكوين كريات الدم الحمراء .
-تمثيل البروتين والتخلص من المواد النيتروجينية .
-تكوين البورثرومبين والثرمبوبلاسين والفيبرنوجين التي تساعد على تجلط الدم .
-تكوين الهيبارين الذي يمنع تجلط الدم في الجهاز الدوري .
3-البنكرياس :
غدة أسفل المعدة تفرز عصارة هاضمة تسمى العصارة البنكرياسية . وللبنكرياس وظائف هي :
-يفرز هرمون الأنسولين في الدم الذي يعمل على تنظيم السكر في الدم .
-يفرز العصارة البنكرياسية التي تساعد على هضم المواد البروتينية والدهنية والنشوية في الأثنى عشر .
عملية الهضم :
هي تغيرات كيميائية معقدة التركيب تحدث للمواد الغذائية في القناة الهضمية وبوجود الأنزيمات ونتيجة لذلك تتحول الجزيئات الكبيرة إلى جزيئات أبسط يمكن للجسم امتصاصها .
آلية الجوع والشبع :
يوجد في الدماغ مركز للجوع وآخر للاكتفاء فعند الشعور بالجوع فإن مركز الجوع يثار وتصل سيالات عصبية إلى أجزاء خاصة في الجسم تحثها على الأكل . وعند الشعور بالشبع فإن مركز الاكتفاء يثار وتصل سيالات عصبية إلى أجزاء خاصة في الجسم تحثها على عدم الأكل . وتتحكم نسبة الجلوكوز في الدم في إثارة مركز الجوع والاكتفاء فارتفاع نسبة السكر يثير الاكتفاء أما انخفاض السكر يثير مركز الجوع .
هضم المواد العضوية :
أنزيمات تحلل
أنزيمات تكتل ( بلمرة )
مركبات معقدة + مـــاء الوحدات الجزيئية الأساسية
هضم المواد الكربوهيدراتية :
أ-هضم الكربوهيدرات عديدة التسكر ( النشا والجلايكوجين ) :
هضم أنزيم الأميليز
كربوهيدرات عديدة التسكر + مــاء سكريات أحادية ( جلوكوز )
ب-هضم المواد الكربوهيدراتية ثنائية التسكر :
هضم أنزيم السكريز
جزيء سكروز + مــاء جزيء فركتوز + جزيء جلوكوز
هضم المواد البروتينية :
هضم أنزيمات خاصة
بروتين + مـــاء أحماض أمينية
هضم إنزيم الليبيز
هضم المواد الدهنية :
جزيء دهن + مـــاء أحماض دهنية + جلسرول
مراحل الهضم في الإنسان :
1-الهضم في الفم :
يتم طحن الطعام إلى أجزاء صغيرة ثم يتم تليينه بواسطة اللعاب مما يجعله لزجا ينزلق خلال المريء . وفي الفم يتم هضم جزء من الطعام بفعل أنزيم الأمليز الذي يحلل النشا إلى سكر المالتوز .وينزل الطعام إلى المعدة بفعل الجاذبية الأرضية وبواسطة الحركة الدودية للمريء .
2-الهضم في المعدة :
يفتح المريء إلى المعدة يوجد بها صمام الفتحة الفؤادية يمنع رجوع الطعام من المعدة إلى الفم . وتنقبض المعدة انقباضات شديدة وتنبسط وذلك لخلط الطعام بالعصارات الهاضمة ويوجد في جدار المعدة نوعين من الخلايا الغدية هي :
1-نوع يفرز HCl لرفع الحموضة
2-نوع يفرز أنزيمات هاضمة ( ببسين ) .
والمعدة لا تهضم نفسها بسبب الإفرازات المخاطية الكثيفة التي تتغطى بها الخلايا المبطنة للمعدة تقوم بحمايتها من فعل العصارات الهاضمة . وإذا توقف إفراز المخاط تتعطل آلية الوقاية ويحدث نتيجة لذلك مرض قرحة المعدة .عند دخول الطعام إلى المعدة تفرز عليه هرمون يدعى جاسترن الذي ينشط غدة العصارة الهاضمة في جدار المعدة لإفراز أنزيم خامل يسمى ببسينوجين يتحول إلى الببسين بعد اختلاطه مع HCl ويتم الهضم . وبعد الهضم يكون الطعام قد تحول إلى سائل كثيف القوام يسمى الكيموس .
3-الهضم في الأمعاء :
تبدأ الأمعاء في البواب وتنتهي بالأعور وعندما يدخل الكيموس إلى الأمعاء يحفز خلايا الأمعاء على إفراز هرمونات سكرتين وبنكريوزيمين تصل إلى البنكرياس فتنشطه على إفراز العصارة البنكرياسية والسكرتين ينشط إفراز بيكربونات الصوديوم لتقليل الحموضة أما البنكريوزيمين فهو ينشط إفراز الأنزيمات الهاضمة . لذلك فالهضم في الأمعاء الدقيقة يتم بفعل الأنزيمات والعصارات وهي :
أ-العصارة الصفراوية :
تفرز من الكبد وتحوي محلولين صفراويين يحولان الدهن إلى مستحلب دهني .
ب-العصارة البنكرياسية :
-بيكربونات الصوديوم لمعادلة PH للكيموس .
-أنزيم الأميليز الذي يحلل النشا إلى سكر المالتوز .
-أنزيم الليبيز الذي يحلل الدهون إلى أحماض دهنية وجلسرين .
-أنزيم التربسين الذي يواصل عمل أنزيم الببسن الذي بدأه في المعدة لتحليل البروتينات .
-أنزيم كيموتربسين الذي يكمل أعمال الأنزيمات الهاضمة للبروتينات ( ببسين وتربسين ) .
-أنزيم كربوكسي ببتيديز الذي يحلل روابط الببتيدات إلى أحماض أمينية .
-أنزيمات الأحماض النووية التي تحلل DNA و RNA محولة إياها إلى نيوكليوتيدات .
-أنزيمات الأمينوببتيديز تعمل على نزع مجموعة الأمين .
ج-العصارة المعوية :
-أنزيم الببتيد الأميني الذي يحلل الببتيدات إلى أحماض من الطرف الأميني .
-أنزيم الببتيد الثلاثي الذي يحلل الببتيدات المكونة من 3 أحماض أمينة إلى ببتيد ثنائي وحامض أميني .
-أنزيم الببتيد الثنائي الذي يحلل الببتيد المكون من حامضين أمينين إلى أحماض أمينية .
-مالتيز ثنائي يحلل سكر المالتوز ( سكر الشعير ) إلى سكر الجلوكوز ( سكر العنب ) .
-سكريز يحلل سكر السكروز ( سكر القصب ) إلى سكر الجلوكوز ( سكر العنب ) وسكر الفركتوز -لاكتيز يحلل سكر اللاكتوز ( سكر اللبن ) إلى سكر الجلوكوز ( سكر العنب ) وسكر الجالاكوز .
في الإنســــــــان
الهضـــــــم
عمليـــات
ملخص
الطعام الممتص
الهضم المعوي
الهضم المعدي
الهضم الفمي
الطعام
أحماض أمينية
عصارة بنكرياسية ومعوية
تربسين بتبيزاميني
كيموتربسين
ببتيد كاربوكسيل
ببتيديز ثنائي
ثنائي الببتيد
ببسين
عديدة الببتيدات
بروتينات
سكريات
أحادية
أميليز مالتيز
سكريز
لاكتيز
أميليز
سكريات
متعددة
سكريات
ثنائية
أحماض دهنية
وجلسرين
ليبيز
أملاح صفراوية
( من عصارة الصفراء )
ليبيز
أحماض دهنية
وجلسرين
دهون
امتصاص الغذاء المهضوم :
يتم امتصاص الغذاء ( الليلوس ) بواسطة الإنثناءات في جدار الأمعاء الدقيقة التي تسمى خملات معوية وتزيد الخملات من السطح الذي يمتص الغذاء وتنتقل خلاله نواتج عملية الهضم إلى الدم أو اللمف ويتم الامتصاص بالطريقة التالية :
1-خاصية الانتشار 2-عملية النقل النشط .
وتختلف درجة الامتصاص من مادة إلى أخرى على الرغم من تشبهما .
طرق الامتصاص :
1-بواسطة الليمف :
حيث تمر الدهون وتمتص بواسطة الارتشاف ويعاد تكوين بعضها إلى دهن داخل هذه الخلايا وتتجه من هذه الخلايا الدهون إلى الأوعية الليمفاوية وتحمل من الجهاز اللمفاوي الذي يصب في الوريد الأجوف
2-بواسطة الدم :
تبدأ بالشعيرات الدموية داخل كل خملة معوية ويمر من خلالها الماء والأملاح المعدنية وسكر الجلوكوز والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية وجلسرين .
وتحتوي الخملات على 3 أزواج من الشعيرات الدموية هي :
أ-شعيرات شريانية تحمل الدم باتجاه الأمعاء .
ب-شعيرات وريدية تحمل السكريات والأحماض الدهنية والجلسرين والأحماض الأمينية إلى الدورة الدموية مارة بالكبد
ج-شعيرات لمفاوية تحمل الأحماض الدهنية والجلسرين إلى الأوعية اللمفاوية ومنه إلى الدم .
التخلص من الفضلات :
عند وصول الطعام غير الممتص إلى الأمعاء الغليظة يمنع من الرجوع إلى الأمعاء الدقيقة .بواسطة صمام .ويتم امتصاص الماء والأملاح في الأمعاء الغليظة وتصبح فضلات الطعام صلبة وتحتوي هذه الكتلة على أجزاء غير قابلة للهضم كالسيلولوز والألياف ويحدث لهذه المواد تعفن بسبب وجود البكتيريا وتخرج الفضلات من فتحة الشرج . والجدول التالي يوضح اختلاف لون البراز في الإنسان وأسبابه : دهنيات غير مهضومة أو أملاح كالسيوم لأحماض دهنية
رمادي
بيليروبين ( عند إرضاع الأطفال رضاعة طبيعية من الثدي أو تناول العرقسوس
أصفر
كلوروفيل أو مركب بيلفردين وهو ناتج من تكسر الهيموجلوبين
أخضر
حديد على هيئة كبريتيد أو عصارات نباتية معينة
رمادي / أسود
هيماتيت ( وجود نزيف بالقناة الهضمية )
بقع سوداء
وقد تحدث اضطرابات في عمل القولون فإذا زادت كمية الماء التي يمتصها فإن البراز يصبح صلبا ويصاب الشخص بالإمساك وإذا لم يمتص القولون كمية الماء اللازمة يصاب الشخص بالإسهال وتنتج هذه الحالات تنتج لعدة أسباب :
1-نوع الطعام
2-الحالة النفسية
3-الجراثيم
الأنزيمات :
جميع التفاعلات تحتاج إلى أنزيمات ولا يتم التفاعل بدون أنزيم خاص وأحيانا يحتاج الأنزيم إلى أنزيم مساعد لتنشيطه .
تعريف الأنزيم :
هو عبارة عن بروتين له خصائص العوامل المساعدة نتيجة لقدرته على التنشيط .
تصنيف الأنزيمات الهاضمة :
1-أنزيمات الكربوهيدرات أو الجلوكوزيدات هي التي تؤثر في الروابط الجلوكوزية مثل الأميليز .
2-أنزيمات الليبتيدات أو الأستيديزات وهي التي تفكك جزيء الدهون وتحللها إلى أحماض دهنية وجلسرين .
3-أنزيمات البروتينات أو الببتيديزات وهذه تؤثر على البروتينات مثل أنزيم الببسين .
صفات الأنزيمات :
1-هي مواد متخصصة حيث أن كل نوع خاص بمادة غذائية .
2-تتأثر بالحرارة بسبب طبيعتها الغروية لذلك تتأثر بارتفاع درجة الحرارة .
3-لكل أنزيم رقمPH محدد فبعضها تعمل في وسط حمضي مثل الببسين وبعضها في تعمل وسط قاعدي مثل التربسين
4-تتطلب وجود مواد إضافية مثل الفيتامينات أو معادن .
5-تفرز في حالة غير نشيطة لذلك لابد من وجود مواد أخرى تنشطها .
6-تعمل على زيادة سرعة التفاعلات الكيميائية .
7-تعمل على خفض الطاقة اللازمة لبدء التفاعل .
8-عظيمة النشاط على الرغم من وجودها بكميات كبيرة .
9-يتحرر الأنزيم بعد انتهاء التفاعل أي أن الأنزيم لا يدخل في التفاعلات الكيميائية .
10-يتأثر نشاط الأنزيمات بمختلف المواد التي تؤثر على حيوية البروتوبلازم .
كيفية عمل الأنزيم :
يعتمد عمل الأنزيم المتخصص على الاتحاد بين جزيء الأنزيم وجزيء المادة ومن النظريات التي تفسر العلاقة بين الأنزيم والمادة نظرية القفل والمفتاح التي تنص على أن جزيء المادة يتحد مع الأنزيم فترة من الزمن مكونا مركب وسطي غير ثابت يسمى الكتلة النشيطة وعليه فإنه يجب أن تكون جزيئات المادة مكملة للأنزيم من حيث الشكل بعده تتحلل الكتلة النشيطة إلى نواتج التفاعل والأنزيم .
طاقة التنشيط :
هي الطاقة اللازمة لتنشيط أي مركب وسطي غير ثابت .
الأيض :
عند وصول المواد الناتجة من الهضم فإنها تتعرض إلى العمليات التالية :
1-تتكسر كيميائيا لتكون الطاقة لعملية الهدم حيث تخزن على هيئة ATP وعند الحاجة يتم تكسيره .
2-تخزن على هيئة جيليكوجين في الكبد أو على شكل دهن تحت الجلد .
3-بناء خلايا جديدة في عملية البناء .
وعليه فإن عمليتا الهدم والبناء عمليتان متلازمتان فمثلا سكر الجلوكوز في الدم يتجه إلى الكبد فيحوله إلى جيليكوجين وعند الحاجة إليه فإن الجيليكوجين يتحول إلى سكر الجلوكوز .
وعملية تحويل الغذاء إلى طاقة هي عملية أكسدة تشبه احتراق الوقود لذلك فالحرارة الناتجة تقاس الوحدة الحرارية ( السعر ) وهي كمية اللازمة من الحرارة التي ترفع درجة حرارة 1 جرام من الماء درجة 1 مئوية عندما تكون درجة حرارته 15 .
الإخلال بالتوازن الغذائي :
أ-الإخلال بالتوازن الغذائي من حيث الكمية :
تختلف كمية الغذاء من شخص إلى آخر على حسب العمر والنوع وحالة الشخص الصحية .
ب-الإخلال بالتوازن الغذائي من حيث النوع :
1-الإخلال بالمواد البروتينية :
يؤدي النقص إلى ضعف في النمو إلى هزال ويظهر القصور في تعويض الأنسجة أو الخلايا في حالة التئام الجروح أما زيادته فتعمل على إرهاق الكلى .
2-الإخلال بالمواد الكربوهيدراتية :
يؤدي النقص إلى الخمول والعجز عن العمل والإحساس بالبرودة أما إذا زادت أدى إلى تخزينه على هيئة دهون وبالتالي الإصابة بالبول السكري .
الإخلال بالمواد الدهنية :
يؤدي النقص إلى جفاف الجلد والشعر أما زيادته فتؤدي إلى السمنة وإرهاق القلب وارتفاع نسبة الكوليسترول في الدم وبالتالي تصلب الشرايين وضغط الدم .
الإخلال بالأملاح المعدنية :
يحتاجها الإنسان بكميات ضئيلة لكن نقصها يسبب الأمراض فمثلا النقص في اليود يؤدي إلى الإصابة بالجويتر الذي من أهم أعراضه انتفاخ في الرقبة يشبه الورم والنقص في الحديد ينتج عنه مرض الأنيميا.
(( الوحدة الثانية ))
النقل في الكائنات الحية
النقل :
هو نشاط حيوي داخلي يتم خلاله نقل المواد التي يتم بناؤها أو امتصاصها أو إفرازها إلى جميع أنحاء الجسم بما يحفظ الاتزان الداخلي للكائن الحي .
الظواهر التي تساعد على النقل :
1-الانتشار :
هي تحرك جزيئات المادة من منطقة التركيز المرتفع إلى منطقة التركيز المنخفض بسبب قلة عدد الجزيئات نسبيا مما يقلل من فرص التصادم .
2-الانتشار الأسموزي :
هو مرور جزيئات الماء عبر غشاء به منفذ من محلول عالي التركيز إلى محلول قوي التركيز .
3-النقل النشط :
هو انتقال المواد من منطقة التركيز المنخفض إلى منطقة التركيز المرتفع في وجود الطاقة ATP . حيث تقوم المواد الحاملة بالاتحاد مع الأيون أو الجزيء وينقله من الخارج إلى الداخل .
أولا :الامتصاص والنقل في النباتات :
امتصاص الماء والأملاح :
1-امتصاص الماء :
تمتص أغلب النباتات الأرضية الماء عن طريق الجذور وفي النباتات الراقية يتم امتصاص الماء بواسطة الشعيرات الجذرية وهي عبارة عن استطالة لخلايا البشرة في الجذر والشعيرة الجذرية مهيأة للامتصاص إذ بها جدر سليلوزية رقية وبها فجوة عصارية كبيرة . والشعيرة توفر سطحا ماصا ويدخل الماء من التربة إلى الشعيرة الجذرية بواسطة الخاصية الأسموزية .
مسار تحرك الماء خلال الجذر :
يدخل الماء إلى الشعيرة الجذرية وينتقل افقيا داخل الشعيرة الجذرية ومنها لخلايا القشرة ويمر خلال خلايا المرور خاصة في طبقة الأندودرس بعدها يمر بطبقة البريسكل ومنها إلى برانشيما الخشب ثم يندفع إلى الأوعية الخشبية .
الامتصاص النشط والامتصاص السلبي للماء :
1-الامتصاص النشط :
أ-ظاهرة الإدماع :
وهو خروج قطرات الماء من الأوراق ويحدث نتيجة الضغط الجذري الذي يزيد عن المقاومات التي يلاقيها الماء في حركته داخل النبات .
ب-الضغط الجذري :
هو الضغط الذي ينشأ في عناصر القصيبات للخشب والذي ينتج من النشاط الأيضي للجذور .
كيفية حدوث الامتصاص النشط ( الضغط الجذري ) :
يحدث الامتصاص نتيجة حدوث فرق الجهد الأسموزي بين الجذر ومحلول التربة . فالماء يتحرك من المناطق التي يكون فيها جهده مرتفعا إلى المناطق التي يكون فيها جهده منخفضا . ويحافظ الجذر على فرق الجهد بين خلاياه ومحلول التربة باستمرار بتجميع الأيونات وحصوله على السكريات . ونتيجة لفرق الجهد يدخل الماء بواسطة الانتشار وهذه لا تحتاج إلى طاقة لكنها تحدث بالامتصاص النشط .
قياس الضغط الجذري :
بواسطة مانوميتر حيث يقطع ساق النبات قرب سطح التربة ويوصل بأنبوب مطاطي يتصل بالمانومتر . يندفع الماء داخل الأنبوب فيزيح الزئبق في الأنبوبة ومن حساب فرق في الزئبق يحسب الضغط الجذري
2-الامتصاص السلبي ( نظرية الشد والتماسك ) :
يمكن تفسير آلية امتصاص الماء السلبية كما يلي :
1-يتبخر الماء من الأوراق فيقل الجهد المائي للأوراق .
2-تتحرك جزيئات الماء من الخلايا المجاورة حتى يوازن الماء جهده .
3-ينتقل التأثير من خلية لأخرى حتى يصل إلى العروق الورقية فيقل في هذه العروق نتيجة حركته إلى الخلايا فعندما يقل في العروق يتخلخل الضغط فيحدث شد كبير .
4-نتيجة للشد يتحرك الماء من العروق الأكبر ثم الأكبر حتى يصل التأثير إلى خشب الساق ثم خشب الجذر وحتى الخلايا الحية في الجذر ثم إلى سطح الجذر .
5-على سطح الجذر تتماسك جزيئات الماء وعلى هذا فإن الجهد المائي يقل من التربة حتى خلايا الأوراق عندما يكون النتح مستمر .
ملاحظة :
1-مقدار الشد الواقع على عمود الماء يعتمد على ارتفاع النبات فكلما زاد الارتفاع زادت قوة الشد .
2-يعتمد التماسك على الشد الناتج من مقاومة خشب الساق والأوراق والخلايا .
3-تساعد قوة التصاق جزيئات الماء بخلايا الساق على صعود الماء كما أن إسناد الأوعية بالتغلظات الحلزونية من الداخل يعطي قوة اسنادية للأوعية من التمزق نتيجة الضغوط السلبية .
أسباب عدم فائدة الامتصاص النشط :
1-كمية الماء الناتجة من قطع الساق قليلة قياسا إلى الكميات التي يفقدها النبات بعملية النتح .
2-النباتات تمتص الماء عند وضع جذورها في محاليل يزيد تركيزها عن تركيز محلول الجذر .
3-العديد من النباتات لا تكون ضغط جذري
4-الضغط الجذري غير كاف لصعود الماء إلى القمم .
امتصاص الماء بواسطة أجزاء النبات الهوائية :
يتوقف الامتصاص على الجهد المائي لخلايا الورقة ونفاذية طبقة الأديم فإذا كانت طبقة الأديم غير مستمرة بل مبعثرة وكان بينها طبقات لمواد بكتينية ذات قدرات امتصاص عالية تصل رأسيا ما بين سطح الورقة وامتداد التعريق داخل الورقة كونت ممر مستمر للماء من سطح الورقة إلى النسيج الوعائي .
2-امتصاص الأملاح المعدنية :
يقوم النبات بامتصاص الأملاح الذائبة في الماء ويكون الامتصاص غير مرتبط بامتصاص الماء فامتصاص الماء عملية فيزيائية بينما امتصاص الأملاح عملية كيميائية انتخابية تستهلك الطاقة . وعملية امتصاص الأملاح عملية نشطة حيث أنها لو كانت بالانتشار لانتقلت كل الأملاح من الخلايا إلى التربة لأن تركيزها عالي . وتوجد الأملاح في محلول التربة على شكل مركبات أو أيونات وامتصاص الأملاح يتوقف على نسبة استعمالها داخل النبات فأيون النترات يستعمل في بناء الأحماض الأمينية والفوسفات في بناء سلاسل الأحماض النووية لذلك يقوم النبات بامتصاص المزيد
كيفية حدوث امتصاص أيونات الأملاح المعدنية :
يتم امتصاص الأيونات عن طريق تبادل الشحنات فمثلا عند دخولK+ يحل محله أيون بنفس الشحنة ويتم بطريقتين :
1-يتأين الماء ويحل أحد أيوناته محل الأيونات الممتصة ويدخل الأيون الآخر مع الأيون الممتص .
2-تخرج من الخلية أيونات لها نفس الشحنة .
وامتصاص الأيونات يتضمن على عمليتين :
1-تبادل الأيونات بين سطح الشعيرة الجذرية وبين محلول التربة .
2-يجري امتصاص هذه الأيونات عبر الغشاء البروتوبلازمي الحي للشعيرة وهذه الامتصاص يتطلب طاقة ( ATP )
مثال لامتصاص ملح نترات البوتاسيوم :
1-تدخل أيونات K+ و NO3- بنفس الوقت .
2-تتأين بعض جزيئات الماء إلى H+ و OH - وتتكون مركبات HNO3 و KOH فعند دخول أيونات NO3- تبقى أيونات H+ في الخارج لتحل محلها .
3-تدخل أيونات K+NO3- عن طريق تبادل الأيونات بين الخلية وغرويات التربة .
نقل الماء في النبات :
ينقل الماء في النبات عبر أوعية خشبية والأوعية الخشبية تتكون من خلايا ميتة بها سيتوبلازم أو أنوية وجدرانها سميكة تتركب من السيليلوز واللجنين وهي مغلظة فقط يكون التغليظ حلقيا أو لولبيا أو منقرا وتعمل على تدعيم النبات بالإضافة إلى نقل الماء والأملاح من الجذور إلى الساق إلى الأوراق .
نقل الأملاح المعدنية في النبات :
تنتقل الأملاح المعدنية مع الماء بعد دخولهما الشعيرة الجذرية إلى خلايا البشرة بواسطة الانتشار مما يؤدي إلى ارتفاع تركيز الأملاح في هذه الخلايا وبالتالي يؤدي إلى انتقال قسم من الأملاح إلى طبقة القشرة فيرتفع التركيز فيؤدي إلى انتقالها إلى طبقة قشرة أخرى ويستمر هكذا إلى أن تصل إلى الأوعية الخشبية في الجذر لنقلها مع الماء .
آلية صعود الماء والأملاح المعدنية من الجذر إلى الورقة :
1-الضغط الجذري :
يعمل على رفع الماء والملاح لكن ليس لمسافات طويلة .
2-خاصية التشرب :
يرتفع الماء في جدران الأوعية الخشبية ذات طبيعة غروية بخاصية تشرب هذه الجدران .
3-الخاصية الشعرية :
يرتفع الماء في الأنابيب الضيقة بالخاصية الشعرية وكلما قل قطر الأنبوب ارتفع الماء أكثر .
4-التماسك والتلاصق ( قوة التوتر الناشئة من النتح ) :
هي القوة الأساسية التي تعمل على سحب الماء ففي الساق
نقل الغذاء الجاهز في النبات :
يتكون الغذاء من عملية البناء الضوئي ويسمى العصارة الجاهزة ويعمل اللحاء على نقلها في كل اتجاه فتغذي الأوراق والثمار والبراعم والمجموع الجذري . واللحاء يتركب من خلايا مستطيلة تسمى الخلايا الغربالية لأن نهايتها تشبه الغربال تسمى الصفائح الغربالية وهذه الثقوب توصل الغذاء بين الأنابيب الغربالية إذ تخترقها الخيوط السيتوبلازمية التي تنقل العصارة الجاهزة . ويرافق كل أنبوب غربالي خلية مرافقة تعمل على تنظيم العمليات الحيوية للأنبوبة الغربالية وتحتوي على سيتوبلازم ونواة وهي نشيطة تقوم بالعمليات الحيوية وصنع ATP لتزويد الأنابيب الغربالية به للقيام بعملية النقل النشط .
ملاحظة :
-في الصيف يكون اتجاه السكريات من أعلى إلى أسفل لتغذية الجذور وتخزين السكريات .
-في الشتاء يكون اتجاه السكريات من أسفل إلى أعلى لهضم النشويات المخزنة .
التجارب التي أثبتت أن اللحاء هو الذي ينقل العصارة الجاهزة :
1-التحليق :
عند نزع جزء من لحاء شجرة فإن نزول العصارة الجاهزة إلى الجذور لتغذيتها سيتوقف مما يؤدي إلى موت الجذور و النبات وهذه يثبت أن اللحاء هو الطريق الوحيد لنقل الغذاء .
2-التطعيم :
إذا تم تطعيم ساق نبات التبغ على جذر نبات الطماطم فإن الساق يحمل أوراق التبغ التي لا تحتوي على النيكوتين وعند تطعيم ساق نبات طماطم على جذر نبات التبغ فإن الساق يحمل أوراق طماطم تحتوي على النيكوتين . في التجربة الأولى جذور التبغ هي المسؤولة عن تكوين النيكوتين أما التجربة الثانية فإن النيكوتين المتكون في جذر التبغ انتقل من أسفل إلى أعلى وفي التجربتين يبقى الخشب خالي من النيكوتين مما يدل على أن الأنابيب الغربالية من نقل . وتثبت التجربة أن النقل في جميع الاتجاهات .
3-حشرة المن :
تستعمل حشرة المن فمها الثاقب لثقب أنسجة النبات إلى أن تصل إلى الأوعية الغربالية فتبدأ العصارة الناضجة للنبات بالتدفق عبر فمها إلى جهازها الهضمي وقد تمكن العلماء من الحصول على عينة من العصارة الناضجة للنبات وذلك بفصل رأس الحشرة عن جسمها أثناء قيامها بالتغذية وعند تحليل العينة تبين أنها مكونة من مواد عضوية مصنوعة في الأوراق .
4-استعمال النظائر المشعة :
قام العالمان رابيدن وبور بتجربة لإثبات أن اللحاء هو الناقل للمواد العضوية فأتاحا لورقة واحدة من نبات الفول القيام بعملية البناء الضوئي في وجود ثاني أكسيد الكربون يحتوي على نظائر الكربون فكونت الورقة مواد كربوهيدراتية مشعة قام العالمان بتتبعها في النبات فوجدا أنها تنتقل إلى أعلى والى أسفل في الساق وقد قام العالمان بتجارب أخرى أثبتت أن المواد الكربوهيدراتية تنقل على شكل سكر السكروز أما المواد البروتينية فتنقل على شكل أحماض أمينية . ويتم التخزين إما بالصورة البسيطة كقصب السكر أو التكتل للتعقيد كالبطاطس أو في البذور .
آلية النقل في اللحاء :
1-الخاصية الأسموزية والتدفق الكمي :
وضع العالم مونش نظرية تنص أن المواد العضوية الذائبة تنتقل من خلايا الورقة إلى الأنابيب الغربالية لأن الضغط الاسموزي في خلايا الورقة يكون مرتفع بسبب تجمع السكر فيها حيث يسمح بانتقال الماء في أوعية الخشب إلى خلايا الورقة فيرتفع ضغطها الامتلائي لذلك تنتقل المواد العضوية الذائبة إلى الأنابيب الغربالية وعند انتقال المواد العضوية إلى الأنابيب الغربالية يزداد ضغطها الامتلائي ويستمر تدفق المواد العضوية من أنبوبة غربالية إلى أخرى وهكذا حتى يصل الغذاء إلى الجذر .
الاعتراضات على نظرية الخاصية الأسموزية والتدفق الكمي :
ومن أبرز الاعتراضات على هذه النظرية أنها تفسر نقل المواد الغذائية من الأوراق إلى الجذور فقط . كذلك عند انخفاض درجة الحرارة والأكسجين تصبح عملية النقل بطيئة مما يدل على وجود آلية حيوية أخرى .
2-نظرية الحركة البروتوبلازمية :
يكون البروتوبلازم في حركة مستمرة دورانية وبهذه الحركة تتوزع المواد الغذائية من مكان لأخر في الخلية الغربالية كما تنتقل المواد الغذائية من أنبوبة غربالية إلى أخرى بالانتشار ويساعد في ذلك الروابط البلازمية بين الأنابيب الغربالية . وهذه النظرية أكثر قبول لأنها تفسر النقل على أساس أن الأنابيب الغربالية أنابيب حية .
ثانيا : النقل في الحيوانات :
النقل في الحيوانات التي لا تحتوي على جهاز دوري :
يتمكن الحيوان البسيط من الحصول على الأكسجين والغذاء من البيئة المحيطة له كما تخرج فضلاتها . فالهيدرا يتكون من طبقتين وجسمه على اتصال نع الماء فيأخذ منها ما يحتاج اليه ويخرج ما لا يحتاجه بواسطة عملية الانتشار .
النقل في الحيوانات التي تحتوي على جهاز دوري :
في الحيوانات يوجد نوعين من الأجهزة الدورية مغلق كالثدييات والإنسان ومفتوح كالحشرات .
الجهاز الدوري المفتوح :
معنى جهاز دوري مفتوح هو أن الدم يسري في أوعية تنتهي بنهايات مفتوحة يتدفق الدم بجميع مكوناته ليسيل في فجوات أو جيوب وتشكل الجيوب تجويف جسم الحيوان وتسمى التجويف الدموي ويجمع الدم ثانية في الأوردة وتعاد الكرة ويعتبر الجهاز الدوري فعال في توزيع الغذاء داخل جسم الحيوان بسبب صغر حجم هذه الحيوانات ويوجد الجهاز الدوري المفتوح في الحشرات كالجراد .
ثالثا : النقل في الإنسان :
يتم النقل في الإنسان بواسطة جهاز دوري مغلق ولا يعتبر مغلق إلا إذا كان الدم أو الليمف يسير في أوعية مغلقة لا يمكن الدخول إليها أو الخروج منها إلا بالنفاذ أو الرشح وهناك مكونات لهذا الجهاز هو
1-سائل يدور بطريقة منظمة تذوب فيه المواد وهو الدم أو اللمف .
2-مجموعة من الأوعية يدور فيها السائل وهي الأوعية الدموية .
3-مضخة لضخ السائل ودفعه في حركة مستمرة ومنظمة خلال الأوعية وهو القلب .
الجهاز الدوري للإنسان :
1-القلب :
هو عضو أجوف يوجد في منتصف الصدر بين الرئتين خلف عظم القص ويميل نحو الجهة اليسرى تشكل عضلة القلب الجزء الرئيسي لجدار القلب ويبطن السطح الداخلي خلايا طلائية كما يحيط من الخارج غشاء رقيق ينطوي على نفسه ليكون غشاء أخر يغلف القلب هو التامور .
ويوجد بين طبقتي التامور تجويف ممتلئ بسائل يعمل على ترطيب القلب وتسهيل حركته وحمايته من الصدمات وتتألف عضلة القلب من ألياف عضلية لا إرادية تعمل على ضخ الدم إلى أجزاء الجسم ويتركب القلب من أربع حجرات :
أ-أذين أيمن ب-أذين أيسر .
ج-بطين أيمن د-بطين أيسر .
لا يوجد اتصال بين الأذينين ولا البطينين لكن الأذين الأيمن يتصل بالبطين الأيمن عن طريق الفتحة الأذينية البطينية اليمنى التي يحرسها ثلاث شرفات غشائية يسمح للدم بالمرور من الأذين الأيمن إلى البطين الأيمن دون رجوعه وتتصل الأذين الأيسر بالبطين الأيسر عن طريق الفتحة الأذينية البطينية اليسرى يحرسها صمام ذو شرفتين يسمح للدم بالمرور من الأذين الأيسر إلى البطين الأيسر دون رجوعه ويلاحظ أن لون جدران الأذينين رقية ولونهما أحمر غامق أما جدران البطينين فه أثخن ولونهما أفتح .
2-الأوعية الدموية :
يعمل القلب على ضخ الدم إلى جميع خلايا الجسم وهذا يتطلب وجود قنوات لمروره وهي :
أ-الشرايين :
هي الأوعية الدموية التي تحمل الدم من القلب إلى أعضاء الجسم وهو وعاء دموي سميك يتركب من :
1-الطبقة الخارجية : تتكون من نسيج ضام يحتوي على ألياف مرنة .
2-الطبقة الوسطى : تتكون من ألياف عضلية غير إرادية يتحكم انقباضها وانبساطها في حجم التجويف الداخلي للشريان وبالتالي كمية الدم .
3-الطبقة الداخلية : هي عبارة عن صف واحد من الخلايا الطلائية .
ويتركب الشريان من ألياف مرنة وعضلات وهذا التركيب يساعد القلب على ضخ الدم إلى الجسم .
أهم الشرايين في الجسم :
1-الشريان الرئوي :
يخرج من البطين الأيمن حاملا الدم غير المؤكسج إلى الرئتين ويتفرع إلى فرعين كل واحد يدخل لرئة .
2-الشريان الأبهر الأورطي :
يخرج من البطين الأيسر حاملا الدم المؤكسج إلى أجزاء الجسم وقبل تقوسه يتفرع منه الشريان التاجي الذي يغذي عضلة القلب ثم يتقوس الأبهر نحو اليسار مكونا القوس الأبهري الذي يتفرع إلى شرايين تغذي الجزء العلوي و شرايين تغذي الجزء السفلي .
شرايين الجزء العلوي :
أ-الشريان عديم الاسم : ويتفرع إلى فرعين تحت الترقوي الأيمن ويغذي الطرف الأيمن والسباتي العام الأيمن ويغذي الأجزاء اليمنى من الرأس والدماغ .
ب-الشريان السباتي العام الأيسر : يغذي الأجزاء اليسرى من الرأس والدماغ .
ج-الشريان تحت الترقوي الأيسر : يغذي الطرف الأيسر من الجسم .
شرايين الجزء السفلي :
أ-الشريان البطني : يتفرع إلى 3 شرايين تغذي المعدة والطحال والكبد .
ب-الشريان المساريقي العلوي : يغذي الجزء العلوي من الأمعاء .
ج-الشريان المساريقي السفلي : يغذي الجزء السفلي من الأمعاء .
د-الشريان الكلوي الأيمن .
هـ-الشريان الكلوي الأيسر .
وفي نهاية المنطقة البطنية ينقسم الأبهر الظهري إلى شريانيين كبيرين يغذيان الفخذين ويسمى الشريان الذي يتجه إلى الرجل اليمنى بالحرقفي الأيمن . واليسرى الحرقفي الأيسر .
ب-الأوردة :
هي الأوعية الدموية التي تتجه نحو القلب حاملة الدم وتتركب جدرانها من نفس طبقات الشرايين لكن الألياف المرنة فيها أقل كما تحتوي على صمامات تبرز جدرها على مسافات منتظمة تعمل على سريان الدم في اتجاه واحد فقط .
أهم الأوردة في الجسم :
1-الأوردة الرئوية :
تحمل الدم المؤكسج من الرئتين باتجاه حيث تصب في الأذين الأيسر .
2-الوريد الأجوف العلوي :
ينتج عن التقاء عدة أوردة قادمة من الجزء العلوي وتتحد في وريد يصب في الأذين الأيمن .
3-الوريد الأجوف السفلي :
يحمل الدم الغير مؤكسج من الأطراف الخلفية والجذع ويصبه في الأذين الأيمن وهو ناتج من :
أ-الوريديين الحرقفين .
ب-الأوردة الكلوية .
ج-الأوردة الكبدية .
ج-الشعيرات الدموية :
هي عبارة عن نهاية الشرايين وبداية الأوردة تتكون جدرانها من طبقة واحدة من الخلايا الطلائية . فنلاحظ أن الشرايين والأوردة تنقل الدم بينما الهدف الرئيسي من الدوران يتم في الشعيرات الدموية حيث يتم تبادل الغازات والمواد بين الدم وخلايا الجسم .
3-الدم :
هو نسيج ضام يتكون من مادة أساسية هي البلازما تسبح فيها خلايا الدم .
أ-خلايا الدم :
1-كريات الدم الحمراء :
خلايا قرصية مقعرة الوجهين عديمة النواة تتكون في الكبد والطحال والغدد اللمفاوية وفي نخاع العظام المسطحة كعظام الضلوع وظيفتها نقل الأكسجين إلى أعضاء الجسم بسبب وجود صبغ تنفسي يسمى اليحمور ( الهيموجلوبين ) .
2-كريات الدم البيضاء :
هي خلاي غير ملونة تحتوي على نواة وهي أكبر من كريات الدم الحمراء لكنها أقل في العدد تتكون في نخاع العظام والعقد اللمفاوية ولها وظيفة دفاعية فهي تكون الأجسام المضادة وتعمل على اتهام الميكروبات الجرثومية وتقسم إلى
أ-الكريات البيضاء المحببة :
يمتاز سيتوبلازمها بخلوه من الحبيبات وتشمل :
-الكريات اللمفية :
تتميز بوجود نواة كبيرة وكمية السيتوبلازم فيها قليلة وتعمل على إنتاج الأجسام المضادة .
-الكريات الكبيرة :
هي أكبر من الكريات اللمفية لها نواة كبيرة كلوية والسيتوبلازم أكبر لها القدرة على ابتلاع الميكروبات
ب-الكريات البيضاء المحببة :
يحتوي سيتوبلازمها على حبيبات لها القدرة على امتصاص أصباغ كيميائية وتشمل :
-الكريات القاعدية :
لها نواة على شكل حرف S يحتوي سيتوبلازمها على حبيبات تمتص الأصباغ القاعدية لها القدرة على مغادرة الدورة الدموية والتجمع في مكان الإصابة .
-الكريات الحامضية :
لها نواة رفيعة في الوسط ومنتفخة في الأطراف وسيتوبلازمها يحتوي على حبيبات تتلون بالأصباغ الحامضية وتشكل مناعة للجسم ضد الطفيليات .
-الكريات المتعادلة :
تتميز بوجود نواة مفصصة وتحمي الجسم من غزو البكتيريا .
ب-البلازما :
سائل أصفر مائي تسبح فيه مكونات الدم يتكون من الماء ومواد ذائبة تشمل :
1-البروتينات وهي البيومينات والجلوبيولينات والفيبرونوجين وتعمل هذه على ضبط تركيز PH .
2-مواد كيميائية أخرى مثل الجلوكوز والدهون والأملاح واليوريا والفيتامينات والأجسام المضادة والأكسجين وثاني أكسيد الكربون .
وظائف الدم :
أ-النقل :
1-نقل المواد الغذائية مثل الجلوكوز والأحماض الأمينية من الأمعاء إلى أنسجة الجسم .
2-نقل الفضلات مثل البولينا وحامض البوليك إلى الكليتين .
3-نقل الغازات التنفسية حيث ينقل الأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة وثاني أكسيد الكربون بالعكس
4-نقل الهرمونات من الغدد الصماء إلى أماكن تأثيرها .
ب-التنظيم :
1-يعمل على تنظيم حرارة الجسم .
2-يساعد على تنظيم وحفظ التوازن المائي والضغط الأسموزي في الجسم .
ج-الدفاع :
1-يساعد في الدفاع ضد الأجسام الغريبة من بكتيريا وفيروسات وطفيليات .
2-يحمي الجسم من النزيف إذا تعرض للجروح .
عملية تجلط الدم :
تحدث كردة فعل ضد عملية النزف وبواسطتها يتجنب الجسم فقدان كميات من الدم وعند تمزق وعاء دموي تحدث عمليات للتقليل من كمية الدم المندفعة وهي :
1-تتقلص الأوعية الدموية في موقع الجرح مما يقلل من سرعة جريان الدم وبالتالي كمية الدم .
2-تتجمع الصفائح الدموية بأعداد كبيرة في موقع الجرح وتسد الثقب .
3-يتجلط الدم وتتكون الجلطة الدموية .
آلية عملية التجلط :
1-تتكسر الصفائح الدموية عند ملامسة الجرح ويترشح منها أنزيم ثرمبوكاينيز وهو أنزيم يجعل البرثرومبين يعمل في وجود الكالسيوم وفيتامين K
2-يتحول البروثرومبين إلى ثرومبين يؤثر على الفيبرنوجين محولا إياه إلى فيبرين .
3-الفيبرين هي مادة عديمة الذوبان تترسب على هيئة شبكة من الألياف البيضاء تحجز الدم مكونة الجلطة الدموية .
الدورة الدموية :
1-يجمع الوريدان الأجوفان العلوي والسفلي الدم الغير مؤكسج ويصبانه في الأذين الأيمن .
2-تجمع الأوردة الرئوية الدم المؤكسج الذي تم تنقيته في الرئتين ويصبانه في الأذين الأيسر .
3-ينقبض الأذينان معا فيندفع الدم من الأذينان الأيمن والأيسر إلى البطينان الأيمن الأيسر .
4-ينقبض البطينان فيندفع الدم من البطين الأيمن إلى الرئتين عبر الشريان الرئوي ويندفع الدم من البطين الأيسر إلى الشريان الأبهر الذي يوزعه على أنحاء الجسم .
5-يتفرع الأبهر إلى شرايين أخرى ويستمر في التفرع حتى يكون أوعية دقيقة تسمى الشعيرات الشريانية وبعد إتمام التبادل الغازي يتجمع الدم في شبكة من الشعيرات الوردية التي تتحد لتكون أوردة أكبر لتنتهي بالأوردة الجوفاء وتسمى الشعيرات الشريانية الوريدية بسرير الشعيرات .
كيفية نقل الغذاء والأكسجين للخلايا البعيدة :
يترشح سائل دموي من جدران الشعيرات يحمل جزيئات صغيرة من مواد ذائبة يسمى اللمف وتتم عملية تبادل المواد الغذائية بين اللمف والأنسجة فيعطيها اللمف الأكسجين والغذاء ويأخذ منها CO2 والفضلات النتروجينية .
الجهاز اللمفاوي في الإنسان :
اللمف مثل الدم لكنه يختلف عنه في أنه لا يحتوي على كريات الدم الحمراء لذلك فهو عديم اللون كما أنه يحتوي خلايا بيضاء معظمها خلايا لمفية ويتم دفع اللمف في الأوعية اللمفية عن طريق انقباض العضلات وانبساطها كما تساعد الصمامات على سريان اللمف في اتجاه واحد وتعيد الأوعية اللمفية ما تجلبه من سائل لمفي إلى الدورة الدموية .
الأعضاء اللمفية :
تتركب من أنسجة لمفاوية تحتوي خلايا لمفية وكريات دموية بيضاء وخلايا منتجة للأجسام المضادة وتشمل ما يلي :
العقدة اللمفية :
تظهر على شكل تجمعات من خلايا وأنسجة لمفية في مناطق العنق والأبط والصدر والفخذ وتعمل على تكوين الخلايا اللمفية واستخلاص الميكروبات والشوائب من اللمف .
الطحال :
هو عضو أحمر كبير يوجد في الجزء العلوي الأيسر من البطن خلف المعدة له وظائف
1-يعمل كمرشح للدم وتوجد به خلايا بلعمية تخلص الدم واللمف من المواد الغريبة وكريات الدم التي انتهت حياتها
2-مركز هام لإنتاج الأجسام المضادة ومخزن لكريات الدم الحمراء .
(( الوحدة الثالثة ))
التنفس في الكائنات الحية
التنفس :
هي العملية التي يقوم بها الكائن الحي بأكسدة المواد الغذائية وإنتاج الطاقة التي يستخدمها في وظائف عديدة .
أنواع التنفس :
1-التنفس الخلوي :
هي عملية كيميائية تحدث في الخلايا ويساهم في حدوثها أنزيمات عديدة وهي نوعان :
1-التنفس الهوائي :
أنزيمات
يوجد في الكائنات التي تتنفس الأكسجين وتطلق ثاني أكسيد الكربون ويستخدم الأكسجين لأكسدة المواد الغذائية وإنتاج الطاقة وأكسدة المواد الغذائية بالأوكسجين هي تحويل الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين إلى الماء وينتج طاقة وتتلخص بالمعادلة :
جلوكــوز + أكســجين ثاني أكسيد الكربون + ماء + طاقة
وتتم عملية التنفس الهوائي في الميتوكندريا ويستفاد مكن الطاقة الناتجة في الحيوانات ذوات الدم الحار للمحافظة على ثبات درجة حرارة الجسم بينما في ذوات الدم البارد تساعدهم في الحركة .
2-التنفس الخلوي اللا هوائي :
أنزيمات
تنطلق الطاقة الكامنة في الغذاء بعد تحليه كيميائيا في غياب الأكسجين لذلك لا ينتج ماء ويطلق على هذه عملية التنفس اللا هوائي بعملية التخمر وتتلخص بالمعادلة :
جلوكوز كحول + ثاني أكسيد الكربون + طاقة ( 118 كيلوجول )
والطاقة الناتجة من عملية التخمر قليلة جدا بالنسبة للطاقة الناتجة من التنفس الهوائي لأن مادة الكحول الناتجة ما زالت تحتوي على كمية كبيرة من الطاقة الكامنة لا يستطيع الكائن استخلاصها والاستفادة منها لانعدام الأكسجين ويحدث التنفس اللاهوائي في الفطريات أنواع من البكتيريا . كذلك يوجد التنفس اللا هوائي في الحيوانات والنباتات . ويشكل التنفس اللاهوائي المرحلة الأولى من التنفس الهوائي حيث أن الجلوكوز يتكسر إلى قسمين كل قسم يحتوي على مركب ثلاثي الكربون يطلق عليه أسم حمض البيروفيك .
الانشطار الجلوكوزي :
هي عملية تكسير الجلوكوز إلى حمض البيروفيك وتتم في السيتوبلازم وينتج عنها 2ATP .
ففي النباتات التي تعيش في بيئة ينعدم فيها الأكسجين نجد وجود هذه العملية وكذلك الخلايا العضلية عند أداء مجهود عضلي فنجد أن حمض البيروفيك يتراكم بسرعة أكبر من سرعة أكسدته فتحوله إلى حمض اللاكتيك الذي يعتبر مادة سامة يجب أكسدته وتتم عملية الأكسدة في الكبد حيث يتحول إلى جلوكوز ثم جليوكوجين .
تخزين الطاقة :
يوجد في الخلية مركب يسمى أدينوزين ثنائي الفوسفور ( ADP ) وتستخدم الطاقة المنطلقة من الجلوكوز في ربط أيون الفوسفور مع ( ADP ) برابطة كيميائية قوية ينتج منها جزيء ثلاثي الفوسفات ( ATP ) . وعند حاجة الخلية إلى الطاقة لتأدية الوظائف فإن مركب ( ATP ) يتكسر بمساعدة الأنزيمات مثل أنزيم أدينوزين ثلاثي الفوسفاتيز إلى مركب ( ADP ) وفوسفور وطاقة .
المواد المستخدمة في التنفس :
1-المواد الكربوهيدراتية :
أكسدة جزيء واحد من الجلوكوز يعطي 38 ATP .
2-البروتينات :
عند هضمها تتحول إلى أحماض أمينية فتتأكسد إلى أحماض عضوية .
3-الدهون :
بعد هضمها تتحول إلى أحماض دهنية وجلسرين . فعند أكسدة الحمض الدهني فإنه يعطي 44 ATP أما الجلسرين فإنه يعطي 38 ATP .
التنفس الخارجي :
هو عبارة عن العملية التي يتم فيها جلب الأوكسجين وتوفيره حتى يصل إلى مركز التنفس الهوائي (( الميتوكندريا )) في الخلايا .
عمليات التنفس الخارجي :
1-عملية تهوية السطح التنفسي ( رئات ، خياشيم ، قصبات ) .
2-عملية تبادل الغازات .
أولا : التنفس في مملكة النباتات :
لا تحتاج النباتات إلى أجهزة تنفس خاصة لأنها تحصل على ما تريده من أكسجين من الهواء الجوي مباشرة عن طريق خاصية الانتشار . أما نباتات اليابسة فتعاني من مشكلة الجفاف بسبب كبر حجم النبات لكن تحدث عملية تبادل الغازات في الورقة أو الساق أو الجذر :
1-في الورقة :
خلايا الورقة متباعدة يوجد بينها الكثير من الفراغات التي تكون مملوءة بالهواء وسائل وتتصل الفراغات الهوائية مع بعضها البعض ويتصل الفراغ الهوائي بالجو عبر فتحات تعرف بالثغور وهي فتحات في طبقة البشرة في الورقة . وخلخلة تركيب خلايا الورقة واتصالها بالخارج يسمح للغازات بالتحرك في صورة غازية . ويصل الهواء المحمل بالأكسيجن إلى الخلايا الداخلية ذات الأسطح الرطبة حيث يذوب الأوكسجين في السائل وينتقل بالانتشار إلى داخل الخلية .
2-في الساق :
يوحد فيها العديسات وهي فتحات تؤدي إلى خلايا متخلخلة من الأبيدرمي ذات فراغات هوائية كبيرة
3-في الجذر :
يدخل الهواء بما فيه من أوكسجين إلى الخلايا عبر الانتشار وعملية التبادل يتطلب أن تكون التربة على قدر كاف من التهوية .
ثانيا : التنفس في المملكة الحيوانية :
التنفس في الهيدرا :
يتعرض سطح الهيدرا الخارجي باستمرار للأوكسجين الذائب في الماء كما يتعرض سطحها الداخلي له وبسبب حركة جسم الهيدرا والأسواط فإن تيار الماء يتجدد . وتتم عملية تبادل الغازات بين الماء وبين الخلايا المكونة للسطح الداخلي والخارجي عن طريق عملية الانتشار .
التنفس في دودة الأرض :
يقوم جلد دودة الأرض بعملية تبادل الغازات ويتميز جلدها :
1-كثافة الشعيرات الدموية التي تغذيه .
2-يكون سطحه مرطبا دائما بمساعدة إفرازات خاصة .
تحدث عملية تبادل الغازات بين الدم الموجود في الجلد وبين الوسط الخارجي وتحدث كما يلي :
1-إذابة الأوكسجين في السائل المرطب للجلد .
2-انتقال الأوكسجين المذاب من السائل المرطب عبر جدار الشعيرات الدموية إلى الدم عن طريق الانتشار و ينتقل CO2 من الدم إلى الشعيرات إلى الوسط الخارجي بالانتشار أيضا .
التنفس في الحشرات :
الجهاز التنفسي في الحشرات :
يتكون الجهاز التنفسي في الحشرة من أنابيب صغيرة تسمى قصيبات هوائية تتخلل جسم الحشرة وتفتح القصبات بفتحات في الجدار الخارجي للجسم تسمى الفوهات التنفسية وتتفرع القصيبات في داخل الجسم إلى أفرع صغيرة مملوءة بسائل مائي تنتهي في خلايا الجسم مباشرة .
آلية تبادل الغازات :
ينتقل الهواء عبر الفوهات والقصبات إلى أن يصل إلى نهاياتها المملوءة بالسائل المائي ويذوب الأوكسجين فيه ثم ينتقل الأوكسجين المذاب من نهاية القصبات إلى داخل خلايا الجسم بواسطة الانتشار .
تهوية القصبات :
تتم عن طريق انقباض وانبساط عضلات تربط الصفائح البطنية بالصفائح الظهرية فيدخل الأوكسجين من الفوهات التنفسية أثناء انبساط العضلات ويخرج CO2 أثناء انقباض العضلات .
التنفس في الأسماك :
الجهاز التنفسي في الأسماك :
هي الخياشيم وتتركب من أقواس عظمية تحمل شعيرات خيشومية وتتم عملية تبادل الغازات على أسطح هذه الشعيرات وتحتوي هذه الشعيرات على شعيرات دموية .
عملية تبادل الغازات :
ينتقل الأوكسجين الذائب إلى داخل داخل الخلايا الخيشومية عن طريق الانتشار وينقل بعد ذلك إلى الدم ثم يتحد هناك مع صبغة تنفسية (( الهيموجلوبين )) التي تنقله إلى جميع الخلايا أما CO2 فينتقل من خلايا الجسم في صورة بيكربونات إلى الدم إلى الخارج . تصميم الخياشيم خاص حيث أن مسار الماء على سطح الخياشيم يعاكس مسار الدم فيدخل الماء إلى الفم ثم البلعوم ثم الخياشيم في اتجاه جانبي وفي الوقت نفسه يسير الدم من الحواف الجانبية للشعيرة الخيشومية إلى اتجاه الوسط والنظام في المسارات المتعاكسة للماء والدم يؤدي إلى تحسين عملية استخلاص الأوكسجين من الماء ودخوله الدم .
تهوية الخياشيم :
عن طريق غلق وفتح الفم بالتناوب مع فتح وغلق الغطاء الخيشومي فعندما تفتح السمكة فمها ينخفض قاع البلعوم ويغلق الغطاء الخيشومي مما يؤدي إلى زيادة حجم الفم من الداخل واندفاع الماء بداخله أما عند غلق الفم يرتفع قاع البلعوم إلى أعلى وينفتح الغطاء الخيشومي عند ذلك يندفع الماء من الفم إلى الخارج .
ثالثا : التنفس في الإنسان :
الجهاز التنفسي في الإنسان :
هي الرئتان وتمتاز الرئة :
1-قوامها وملمسها الإسفنجي .
2-وفرة وكثافة الشعيرات الدموية التي تغذيها .
3-لا تحتوي على أي نسيج عضلي .
تركيب الجهاز التنفسي :
1-الأنف :
تفتح فتحتا الأنف في داخل التجويف الأنفي ويغطي التجويف غشاء مخاطي وظيفته ترطيب الهواء وتخليصه من الأتربة والجراثيم وتنتشر في الغشاء المخاطي أوعية دموية تعمل على تدفئة العواء عند مروره أما الشعر الذي يغطي المخاط فيعمل على تنقية الهواء من الأتربة ويتصل الأنف بالبلعوم .
2-البلعوم :
هو ممر يتصل بالتجويف الأنفي ويتصل من الأمام بفتحة المزمار ومن الخلف بالمريء ويغطي فتحة المزمار غطاء نسيجي يسمى لسان المزمار وظيفته منع دخول الطعام إلى الحنجرة في أثناء بلع الطعام .
3-الحنجرة :
الحنجرة غرفة صغيرة يقوي جدرانها غضاريف وتعتبر الحنجرة صندوق الصوت إذ تمتد عبرها أحبال صوتية مرنة تهتز عند مرور الهواء عليها فتنتج الأصوات .
4-القصبة الهوائية :
هي أنبوبة طولها 12 سم وقطرها 2.5 سم تمتد أمام المريء تسمح بمرور الهواء من الحنجرة إلى الرئتين والقصبة مبطنة بغشاء مخاطي يحتوي خلايا هدبية تعمل أهداب الخلايا على طرد الأجسام الغريبة التي تدخلها أو المخاط المتراكم بداخلها إلى أعلى القصبة . يقوي جدران القصبة حلقات غضروفية تسمح للمريء بالأتساع عند مرور الغذاء وتمنع القصبة من التهاوي وتجعلها مفتوحة باستمرار وعند النهاية تتفرع القصبة إلى شعبتين يمنى ويسرى وتدخلان الرئة .
5-الرئتان :
تقعان في التجويف الصدري وبينهما يوجد القلب وشكلهما هرمي وتتكونان من عدة فصوص فالرئة اليسرى تتكون من فصين أما اليمنى فهي 3 فصوص وهي أكبر من اليسرى حيث يميل القلب إلى اليسار ويحيط بكل رئة غشاء البللورا وهو غشاء مزدوج الجدار بينهما سائل لزج قليل يسمى سائل البللورا وفي الرئتين تنقسم كل شعبة إلى شعيبات أصغر فأصغر وتنتهي بأنتفاخات تسمى أكياس هوائية (( الحويصلات الهوائية )) تمتلئ هذه الأكياس بالهواء مما يعطي الرئة قوامها الإسفنجي . وينتشر على جدران الأكياس الهوائية عدد كبير من الشعيرات الدموية وهي نهايات الشريان الرئوي الخارج من القلب والمحمل بدم غير مؤكسج تحدث عملية تباد الغازات بين الحويصلات وبين الشعيرات الدموية .
تهوية الرئتين :
هي عملية دخول الهواء إلى الرئتين وخروجه منهما وتتم من خلال عمليتي الشهيق والزفير .
عملية الشهيق :
تحدث عندما يكون ضغط الهواء الداخلي في التجويف الصدري أقل من ضغط الهواء الخارجي وتتم :
1-تنقبض العضلات بين الضلوع فترتفع الضلوع إلى أعلى وتندفع إلى الخارج فيزداد حجم التجويف الصدري وينخفض ضغط الهواء داخله .
2-تنقبض عضلة الحجاب الحاجز وعند انقباضها تنزل إلى الأسفل فيزداد حجم التجويف الصدري وينخفض ضغط الهواء بداخله .
3-يندفع الهواء من الوسط الخارجي ذو الضغط المرتفع إلى داخل الرئتين ذو الضغط المنخفض .
عملية الزفير :
تحدث عندما يكون ضغط الهواء الداخلي في التجويف الصدري أكبر من ضغط الهواء الخارجي وتتم :
1-ترتخي العضلات بين الضلوع فتنزل الضلوع إلى الأسفل والداخل .
2-ترتخي عضلة الحجاب الحاجز وتعود إلى مكانها الطبيعي وترتفع إلى أعلى فيقل حجم التجويف الصدري .
3-يندفع الهواء من الرئتين إلى الخارج عبر القصبة الهوائية .
آلية تبادل الغازات بين الحويصلات الهوائية والدم :
هي العملية التي يتم فيها تبادل الغازات ( أكسجين وثاني أكسيد الكربون ) بين الهواء الموجود داخل الحويصلات الهوائية وبين الدم الذي تحمله الشعيرات الدموية . فالهواء الذي يملأ الحويصلات الهوائية غني بالأكسجين الذي يذوب في السائل المرطب لجدران الحويصلات من تجويف الحويصلات إلى الشعيرات الدموية بواسطة الانتشار وبعد دخول الأوكسجين إلى داخل الشعيرات فإنه يتحد مع الهيموجلوبين فيتحول الدم إلى مؤكسج أما CO2 فينتقل من الدم إلى تجويف الحويصلات بالانتشار . تتجمع الشعيرات الدموية المحملة بالدم المؤكسج لتكون الأوردة الرئوية التي تصب في الأذين الأيسر للقلب ومن ثم يتجه نحو البطين الأيسر ومن هناك يحمله الأورطي إلى جميع الخلايا .
آلية تبادل الغازات بين الدم والخلايا :
يتم بين الدم المحمول في الشرايين المتفرعة للأورطي وبين خلايا الجسم فينتقل الأوكسجين من الدم إلى داخل الخلايا حيث يستخدم لإنتاج الطاقة أما ثاني أكسيد الكربون الناتج من عملية التنفس الخلوي فينتقل من جدار الشعيرات فتتجمع الشعيرات الدموية المحملة بالدم غير المؤكسج والمحلمة بـCO2 لتكون أوردة صغيرة تتجمع لتصب في الوريد الأجوف العلوي والسفلي اللذان يصبان في الأذين الأيمن
ملاحظة :
يطلق على المجاري التنفسية ( الأنف – البلعوم – الحنجرة – القصبة الهوائية ) أسم الفراغ الميت لأنه لا يحدث أي تبادل غازي في هذه المجاري .
آلية نقل الأوكسجين في الدم :
يوجد في الدم الهيموجلوبين تتكون من مادة بروتينية هي ( جلوبين ) مرتبطة بجزيئات حديد ( هيم ) ووظيفة الهيموجلوبين نقل الأوكسجين من الرئتين إلى جميع خلايا الجسم ويتميز الهيموجلوبين بمرونته في الاتحاد مع الأوكسجين مكونا دما مؤكسجا وهو مركب غير ثابت يتفكك ويطلق ما يحمل من أوكسجين في الأمان التي يكون فيها الأوكسجين قليل مثل خلايا الجسم .
آلية نقل ثاني أكسيد الكربون في الدم :
ويقوم الدم أيضا بنقل ثاني أكسيد الكربون فينقل جزءا منه في شكل ذائب في بلازما الدم وجزء آخر بالاتحاد الضعيف مع الهيموجلوبين لكن الجزء الأكبر منه ينقل في صورة أيونات البيكربونات عن طريق كرات الدم الحمراء وتتكون البيكربونات نتيجة اتحاد CO2 مع الماء بمساعدة أنزيم خاص ويتكون مباشرة حمض الكربونيك الذي سرعان ما يتحلل إلى أيونات البيكربونات وأيونات الهيدروجين والمعادلة التالية توضح ما يلي :
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
وينتقل بعد ذلك ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى تجويف الحويصلات الهوائية ومنها إلى الخارج عبر هواء الزفير