بحث مدرسي عن التغذية والهضم فى الكائنات الحية
مقدمة
الغذاء هو المصدر الذى يستمد منة الكائن الحى الطاقة اللازمة لجميع العمليات الحيوية للجسم - وهو المادة الخام اللازمة للنمو وتعويض التالف من الجسم
مفهوم التغذية الدراسة العلمية للغذاء والطرق المختلفة التى تتغذى بواسطتها الكائنات الحية
أنواع التغذية
تغذية ذاتية
تغذية غير ذاتية
الكائنات ذاتية التغذية هى التى تصنع غذاءها بنفسها مثل النباتات الخضراء التى تبنى داخل خلاياها الغذاء ذى الطاقة العالية(السكر والنشا والدهون والبروتينات) من مواد بسيطة التركيب منخفضة الطاقة مثل CO2 –الماء –الأملاح فى وجود الضوء لاتمام التفاعلات الكيميائية (البناء الضوئى)
تحصل الكائنات على غذاءها من أجسام كائنات أخرى من النباتات أو حيوانات تغذت على النباتات أنواعها 1-غير ذاتية أساسية أكلات لحوم-أكلات عشب - متنوعة الغذاء 2- طفيليات مثل البلهارسيا- 3-مترممات مثل بعض الفطريات والبكتريا المترممة
التغذية الذاتية 1-التغذية فى النباتات الخضراء تقوم خلايا النباتات الخضراء ببناء المركبات الغذائية عالية الطاقة التى تحتاجها لبناء جسمها(مثل الكربوهيدرات والدهون والبروتين )من مواد غير عضوية بسيطة التركيب (مثل CO2 –الماء –الأملاح فى وجود الضوء لاتمام عملية البناء الضوئى
ويلزم لاتمام التغذية عمليتان هامتان( امتصاص الماء والأملاح – وعملية البناء الضوئى)
أولا عملية أمتصاص الماء والأملاح يتم إمتصاص الماء والأملاح من التربة عن طريق الشعيرات الجذرية فى المجموع الجذرى للنبات وينتقل من خلية لأخرى الى الأوعية الناقلة
تركيب الشعيرة الجذرية
تعتبر امتداداً لخلية واحدة من خلايا البشرة (طولها 4مم) مبطنة من الداخل بطبقة رقيقة من السيتوبلازم بها النواة وفجوة عصارية كبيرة -
عمر الشعيرة الجذرية لا يتجاوز أيام أو أسابيع لأن خلايا البشرة تتمزق من حين لأخر وتعوض بأستمرار من منطقة الإستطالة بالجذر
ملائمة الشعيرة الجذرية لوظيفتها
1-جدرها رقيقة (علل؟) تسمح بنفاذ الماء والأملاح
2-عددها الكبير وأمتدادها خارج الجذر (علل؟) يزيد من مساحة سطح الامتصاص
3-تركيز المحلول داخل فجوتها العصارية أكبر من تركيز محلول التربة (علل؟) مما يساعد على إنتقال الماء إليها من التربة
4- تفرز الشعيرة الجذرية مادة لزجة(علل؟) تساعد على التغلغل والانزلاق بين حبيبات التربة والالتصاق بها فتثبت النبات فى التربة
آلية إمتصاص الماء
خاصية الانتشار
خاصية النفاذية
الخاصية الاسموزية
خاصية التشرب
الانتشار تحرك الجزيئات والأيونات من منطقة ذات تركيز عال الى منطقة ذات تركيز منخفض بسبب الحركة الذاتية المستمرة لجزيئات المادة مثل انتشار نقطة حبر فى الماء
النفاذية تنقسم الاغشية
1-أغشية منفذة للماء والأملاح مثل الجدر السليلوزية 2-أغشية غير منفذة للماء أو الأملاح مثل الجدر المغطاة بالسيوبرين والكيوتين واللجنين 3-أغشية شبة منفذة (نفاذية اختيارية ) مثل البلازمية رقيقة بها ثقوب دقيقة - وهى أغشية لها خاصية تحديد مرور المواد خلالها تمرر بعضها بصورة حرة والأخر ببطء وتمنع نفاذ مواد أخرى
الاسموزية
وهى انتشار الماء خلال الغشاء شبة المنفذ من منطقة ذات تركيز عال الى تركيز منخفض والضغط الذى يسبب انتشار الماء خلال الأغشية شبة المنفذة يسمى الضغط الاسموزى
التشرب
هى قدرة بعض المواد الصلبة والغروية على أمتصاص السوائل والزيادة فى الحجم(الانتفاخ) ومن المواد الغروية المحبة للماء (السليلوز – البكتين –بروتين البروتوبلازم )
كيفية امتصاص الجذر للماء
1-تتشرب الجدر السيليلوزية والبلازمية الماء لوجود طبقة غروية تحيط بالشعيرة الجذرية لان العصير الخلوى للشعيرة الجذرية تركيزه أعلى من محلول التربة لوجود العصير الخلوى 2-ينتشر الماء بالخاصية الاسموزية من التربة الى خلايا البشرة ثم يصبح تركيز الماء فى هذه الخلايا أعلى من عصير خلايا القشرة ويستمر فى تحركه حتى يصل الى أوعية الخشب فى مركز الجذر
ملحوظة النباتات الصحراوية(ونباتات الأراضي الملحية) شعيراتها الجذرية ذات ضغط أسموزى عالى (علل؟)
لتسمح بأمتصاص أكبر قدر من الماء من البيئة المحيطة (حوالى من50-200ضغط جوى والنباتات العادية من0-20ضغط جوى)
الطرق التى يمر فيها الماء حتى يصل للخشب أثبتت أبحاث العلماء أنة توجد ثلاث طرق يمر فيها الماء الممتص من خلايا الجذر حتى يصل لأوعية الخشب
1- الفجوات العصارية بالخاصية الاسموزية ويتطلب انحدار أسموزى خلال خلايا الجذر
2- خلال السيتوبلازم فيتدفق الماء من خلية لأخرى خلال خيوط البلازموديزما
3- على جدران الخلايا وخلال المسافات البينية حيث يتدفق الماء بخاصية التشرب
دور الإندوديرمس فى تنظيم مرور الماء والذائبات الى الخشب
1- خلايا الإندوديرمس المواجهة لمجموعة اللحاء جدرانها تامة التغليظ بالسيوبرين فلا يمر الماء من خلالها بخاصية التشرب 2- أما خلايا الإندوديرمس المواجهة لمجموعات الخشب فالسيوبرين يوجد فى منطقة شريط كاسبيرى فقط فيمر الماء بالخاصية الإسموزية وتحت سيطرة البروتوبلازم (تسمى خلايا المرور)
إمتصاص الأملاح المعدنية العناصر الغذائية الضرورية للنباتات الخضراء
بالتجارب اثبت العلماء أن النبات يحتاج الى عناصر ضرورية غير (الكربون –الهيدروجين –الأكسجين ) يؤدى نقصها الى اختلال النمو الخضرى وعدم تكوين الأزهار أو الثمار -
وتنقسم الى مغذيات كبرى مغذيات صغرى(العناصر الأثرية)
الكبري يحتاج إليها النبات بكميات غير قليلة وهى سبعة عناصر هى النيتروجين – الفوسفور – البوتاسيوم –الكالسيوم –الماغنسيوم –الكبريت -الحديد
الصغري يحتاج إليها النبات بكميات صغيرة جدا ًلاتزيد عن بضع مليمترات فى اللتر - وهى المنجنيز –الخارصين – البورون – الألمونيوم-الكلور –النحاس – الموليبدينم - اليود وهى تعمل كمنشطات للأنزيمات
آلية إمتصاص الأملاح
1- الانتشار تنتقل أيونات العناصر من الوسط الأعلى تركيزاً الى الأقل تركيزاً نتيجة حركة الايونات و تنتشر دقائق الذائبات مستقلة عن الماء وعن بعضها البعض على هيئة أيونات موجبة (كاتيونات )مثل K+, Ca++
وأيونات سالبة (أنيونات) مثل-(SO4),-NO3)), Cl- وتتحرك هذة الذائبات بالانتشار من محلول التربة وتنفذ خلال الجدران السليلوزية -
يحدث تبادل للكاتيونات فمثلا يخرج أيون الصوديوم Na+ ويدخل أيون البوتاسيوم K+ بدلا منة
2- النفاذية الاختيارية عندما تصل الأيونات الى الغشاء البلازمى شبة المنفذ ينتخب بعضها ويسمح لة بالمرور حسب حاجة النبات ولا يسمح للآخر بصرف النظر عن (حجم -أو تركيز- أو شحنة) الأيونات
3- النقل النشط أحيانا ينتشر الأيونات من محلول التربة( تركيزه منخفض )الى داخل الخلية (تركيزه مرتفع) وتحتاج الى طاقة لإجبار الأيونات على الانتشار ضد تدرج التركيز
تجربة على طحلب نتلا (Nitella)(يعيش فى البرك) • تركيز الأيونات المتراكمة فى العصير الخلوى لخلايا الطحلب أعلى نسبياً من تركيزها فى ماء البركة (لذلك تستهلك الخلية طاقة لإمتصاص هذه الأيونات ) •
زيادة تركيز الأيونات المتراكمة فى الخلية عن الأخرى (أى تمتص إختيارياً حسب حاجة الخلية )
النقل النشط (Active Transport)هو حركة أى مادة خلال غشاء الخلية عندما يلزمها طاقة كيميائية وهذه الطاقة تنتج عن تنفس أنسجة الجذر (وأثبتت التجارب صحة ذلك فالأكسجين والسكر مواد ضرورية لامتصاص الأملاح وهما لازمان للتنفس الهوائى)
الرسم البيانى يوضح نتيجة تجربة لبيان تأثير الحرمان من الأكسجين على امتصاص نبات الشعير لأيونات الكبريتات --(SO4) فقد أعطيت النباتات أملاح كبريتات وبها كبريت مشع S35 وقدرت الكمية الممتصة بواسطة عداد جيجر فى حالة تعريض الجذر للظروف الهوائية ثم للظروف الغير هوائية
المشاهدة
ويتضح من التجربة أن الامتصاص قل فى حالة الظروف غير الهوائية أي ضرورة حدوث النقل النشط
ثانيا : البناء الضوئى فى النباتات الخضراء
أهمية البناء الضوئى
1- مصدر للطاقة الكيميائية لنمو وتكاثر الكائنات الحية والحفاظ علي حياتها
2- من أهم العمليات الكيميائية للإنسان لانتاج غذاؤه من مواد كربوهيدراتية وبروتينية ودهنية وفيتامينات
3- لها أهمية اقتصادية لحياة الإنسان (الألياف النباتية والحيوانية فى صناعة الأنسجة والأخشاب والورق - والمنتجات الصناعية الأخرى كالدهون والخل)
4- إنتاج مواد الوقود مثل الفحم والبترول والغاز الطبيعى من النباتات التى خزنت طاقة الشمس فى عملية البناء الضوئى
5- إنتاج الأكسجين (21%من حجم الهواء ) ملحوظة أي أن عملية البناء الضوئى هى قاعدة الحياة الأساسية لانتاج الغذاء وتحرير الأكسجين و الحياة ما هى إلا
ظاهرة ضوء كيميائية
المواد الخام اللازمة لعملية البناء الضوئى
1-الماء وهو مصدر الهيدروجين اللازم لإختزال ثانى أكسيد الكربون (أول خطوة لبناء الكربوهيدرات
2- ثانى أكسيد الكربون مصدر الكربون
3-الأملاح المعدنية كالنترات والفوسفات والكبريتات (لتحويل الكربوهيدرات الى بروتينات) والفوسفور (لتكوين المركبات الناقلة للطاقة (ATP) ) والماغنسيوم (لبناء الكلوروفيل ) والحديد (لتكوين الإنزيمات المساعدة لاتمام العملية )
نواتج البناء الضوئى(السكر – الأكسجين)
1- السكر (أحادى التسكر ) يمكن أن - يبنى منة البروتينات اللازمة للنمو - أو يهدم فى عملية التنفس لإنتاج الطاقة -أو يحول الى نشا للتخزين 2-الأكسجين هو الناتج الثانى فى عملية البناء الضوئى أين تحدث عملية البناء الضوئى 1- تعتبر الأوراق الخضراء هى المراكز الرئيسية لعملية البناء الضوئى (علل؟) لاحتوائها على بلاستيدات خضراء فى النباتات الراقية
الغذاء هو المصدر الذى يستمد منة الكائن الحى الطاقة اللازمة لجميع العمليات الحيوية للجسم - وهو المادة الخام اللازمة للنمو وتعويض التالف من الجسم
مفهوم التغذية الدراسة العلمية للغذاء والطرق المختلفة التى تتغذى بواسطتها الكائنات الحية
أنواع التغذية
تغذية ذاتية
تغذية غير ذاتية
الكائنات ذاتية التغذية هى التى تصنع غذاءها بنفسها مثل النباتات الخضراء التى تبنى داخل خلاياها الغذاء ذى الطاقة العالية(السكر والنشا والدهون والبروتينات) من مواد بسيطة التركيب منخفضة الطاقة مثل CO2 –الماء –الأملاح فى وجود الضوء لاتمام التفاعلات الكيميائية (البناء الضوئى)
تحصل الكائنات على غذاءها من أجسام كائنات أخرى من النباتات أو حيوانات تغذت على النباتات أنواعها 1-غير ذاتية أساسية أكلات لحوم-أكلات عشب - متنوعة الغذاء 2- طفيليات مثل البلهارسيا- 3-مترممات مثل بعض الفطريات والبكتريا المترممة
التغذية الذاتية 1-التغذية فى النباتات الخضراء تقوم خلايا النباتات الخضراء ببناء المركبات الغذائية عالية الطاقة التى تحتاجها لبناء جسمها(مثل الكربوهيدرات والدهون والبروتين )من مواد غير عضوية بسيطة التركيب (مثل CO2 –الماء –الأملاح فى وجود الضوء لاتمام عملية البناء الضوئى
ويلزم لاتمام التغذية عمليتان هامتان( امتصاص الماء والأملاح – وعملية البناء الضوئى)
أولا عملية أمتصاص الماء والأملاح يتم إمتصاص الماء والأملاح من التربة عن طريق الشعيرات الجذرية فى المجموع الجذرى للنبات وينتقل من خلية لأخرى الى الأوعية الناقلة
تركيب الشعيرة الجذرية
تعتبر امتداداً لخلية واحدة من خلايا البشرة (طولها 4مم) مبطنة من الداخل بطبقة رقيقة من السيتوبلازم بها النواة وفجوة عصارية كبيرة -
عمر الشعيرة الجذرية لا يتجاوز أيام أو أسابيع لأن خلايا البشرة تتمزق من حين لأخر وتعوض بأستمرار من منطقة الإستطالة بالجذر
ملائمة الشعيرة الجذرية لوظيفتها
1-جدرها رقيقة (علل؟) تسمح بنفاذ الماء والأملاح
2-عددها الكبير وأمتدادها خارج الجذر (علل؟) يزيد من مساحة سطح الامتصاص
3-تركيز المحلول داخل فجوتها العصارية أكبر من تركيز محلول التربة (علل؟) مما يساعد على إنتقال الماء إليها من التربة
4- تفرز الشعيرة الجذرية مادة لزجة(علل؟) تساعد على التغلغل والانزلاق بين حبيبات التربة والالتصاق بها فتثبت النبات فى التربة
آلية إمتصاص الماء
خاصية الانتشار
خاصية النفاذية
الخاصية الاسموزية
خاصية التشرب
الانتشار تحرك الجزيئات والأيونات من منطقة ذات تركيز عال الى منطقة ذات تركيز منخفض بسبب الحركة الذاتية المستمرة لجزيئات المادة مثل انتشار نقطة حبر فى الماء
النفاذية تنقسم الاغشية
1-أغشية منفذة للماء والأملاح مثل الجدر السليلوزية 2-أغشية غير منفذة للماء أو الأملاح مثل الجدر المغطاة بالسيوبرين والكيوتين واللجنين 3-أغشية شبة منفذة (نفاذية اختيارية ) مثل البلازمية رقيقة بها ثقوب دقيقة - وهى أغشية لها خاصية تحديد مرور المواد خلالها تمرر بعضها بصورة حرة والأخر ببطء وتمنع نفاذ مواد أخرى
الاسموزية
وهى انتشار الماء خلال الغشاء شبة المنفذ من منطقة ذات تركيز عال الى تركيز منخفض والضغط الذى يسبب انتشار الماء خلال الأغشية شبة المنفذة يسمى الضغط الاسموزى
التشرب
هى قدرة بعض المواد الصلبة والغروية على أمتصاص السوائل والزيادة فى الحجم(الانتفاخ) ومن المواد الغروية المحبة للماء (السليلوز – البكتين –بروتين البروتوبلازم )
كيفية امتصاص الجذر للماء
1-تتشرب الجدر السيليلوزية والبلازمية الماء لوجود طبقة غروية تحيط بالشعيرة الجذرية لان العصير الخلوى للشعيرة الجذرية تركيزه أعلى من محلول التربة لوجود العصير الخلوى 2-ينتشر الماء بالخاصية الاسموزية من التربة الى خلايا البشرة ثم يصبح تركيز الماء فى هذه الخلايا أعلى من عصير خلايا القشرة ويستمر فى تحركه حتى يصل الى أوعية الخشب فى مركز الجذر
ملحوظة النباتات الصحراوية(ونباتات الأراضي الملحية) شعيراتها الجذرية ذات ضغط أسموزى عالى (علل؟)
لتسمح بأمتصاص أكبر قدر من الماء من البيئة المحيطة (حوالى من50-200ضغط جوى والنباتات العادية من0-20ضغط جوى)
الطرق التى يمر فيها الماء حتى يصل للخشب أثبتت أبحاث العلماء أنة توجد ثلاث طرق يمر فيها الماء الممتص من خلايا الجذر حتى يصل لأوعية الخشب
1- الفجوات العصارية بالخاصية الاسموزية ويتطلب انحدار أسموزى خلال خلايا الجذر
2- خلال السيتوبلازم فيتدفق الماء من خلية لأخرى خلال خيوط البلازموديزما
3- على جدران الخلايا وخلال المسافات البينية حيث يتدفق الماء بخاصية التشرب
دور الإندوديرمس فى تنظيم مرور الماء والذائبات الى الخشب
1- خلايا الإندوديرمس المواجهة لمجموعة اللحاء جدرانها تامة التغليظ بالسيوبرين فلا يمر الماء من خلالها بخاصية التشرب 2- أما خلايا الإندوديرمس المواجهة لمجموعات الخشب فالسيوبرين يوجد فى منطقة شريط كاسبيرى فقط فيمر الماء بالخاصية الإسموزية وتحت سيطرة البروتوبلازم (تسمى خلايا المرور)
إمتصاص الأملاح المعدنية العناصر الغذائية الضرورية للنباتات الخضراء
بالتجارب اثبت العلماء أن النبات يحتاج الى عناصر ضرورية غير (الكربون –الهيدروجين –الأكسجين ) يؤدى نقصها الى اختلال النمو الخضرى وعدم تكوين الأزهار أو الثمار -
وتنقسم الى مغذيات كبرى مغذيات صغرى(العناصر الأثرية)
الكبري يحتاج إليها النبات بكميات غير قليلة وهى سبعة عناصر هى النيتروجين – الفوسفور – البوتاسيوم –الكالسيوم –الماغنسيوم –الكبريت -الحديد
الصغري يحتاج إليها النبات بكميات صغيرة جدا ًلاتزيد عن بضع مليمترات فى اللتر - وهى المنجنيز –الخارصين – البورون – الألمونيوم-الكلور –النحاس – الموليبدينم - اليود وهى تعمل كمنشطات للأنزيمات
آلية إمتصاص الأملاح
1- الانتشار تنتقل أيونات العناصر من الوسط الأعلى تركيزاً الى الأقل تركيزاً نتيجة حركة الايونات و تنتشر دقائق الذائبات مستقلة عن الماء وعن بعضها البعض على هيئة أيونات موجبة (كاتيونات )مثل K+, Ca++
وأيونات سالبة (أنيونات) مثل-(SO4),-NO3)), Cl- وتتحرك هذة الذائبات بالانتشار من محلول التربة وتنفذ خلال الجدران السليلوزية -
يحدث تبادل للكاتيونات فمثلا يخرج أيون الصوديوم Na+ ويدخل أيون البوتاسيوم K+ بدلا منة
2- النفاذية الاختيارية عندما تصل الأيونات الى الغشاء البلازمى شبة المنفذ ينتخب بعضها ويسمح لة بالمرور حسب حاجة النبات ولا يسمح للآخر بصرف النظر عن (حجم -أو تركيز- أو شحنة) الأيونات
3- النقل النشط أحيانا ينتشر الأيونات من محلول التربة( تركيزه منخفض )الى داخل الخلية (تركيزه مرتفع) وتحتاج الى طاقة لإجبار الأيونات على الانتشار ضد تدرج التركيز
تجربة على طحلب نتلا (Nitella)(يعيش فى البرك) • تركيز الأيونات المتراكمة فى العصير الخلوى لخلايا الطحلب أعلى نسبياً من تركيزها فى ماء البركة (لذلك تستهلك الخلية طاقة لإمتصاص هذه الأيونات ) •
زيادة تركيز الأيونات المتراكمة فى الخلية عن الأخرى (أى تمتص إختيارياً حسب حاجة الخلية )
النقل النشط (Active Transport)هو حركة أى مادة خلال غشاء الخلية عندما يلزمها طاقة كيميائية وهذه الطاقة تنتج عن تنفس أنسجة الجذر (وأثبتت التجارب صحة ذلك فالأكسجين والسكر مواد ضرورية لامتصاص الأملاح وهما لازمان للتنفس الهوائى)
الرسم البيانى يوضح نتيجة تجربة لبيان تأثير الحرمان من الأكسجين على امتصاص نبات الشعير لأيونات الكبريتات --(SO4) فقد أعطيت النباتات أملاح كبريتات وبها كبريت مشع S35 وقدرت الكمية الممتصة بواسطة عداد جيجر فى حالة تعريض الجذر للظروف الهوائية ثم للظروف الغير هوائية
المشاهدة
ويتضح من التجربة أن الامتصاص قل فى حالة الظروف غير الهوائية أي ضرورة حدوث النقل النشط
ثانيا : البناء الضوئى فى النباتات الخضراء
أهمية البناء الضوئى
1- مصدر للطاقة الكيميائية لنمو وتكاثر الكائنات الحية والحفاظ علي حياتها
2- من أهم العمليات الكيميائية للإنسان لانتاج غذاؤه من مواد كربوهيدراتية وبروتينية ودهنية وفيتامينات
3- لها أهمية اقتصادية لحياة الإنسان (الألياف النباتية والحيوانية فى صناعة الأنسجة والأخشاب والورق - والمنتجات الصناعية الأخرى كالدهون والخل)
4- إنتاج مواد الوقود مثل الفحم والبترول والغاز الطبيعى من النباتات التى خزنت طاقة الشمس فى عملية البناء الضوئى
5- إنتاج الأكسجين (21%من حجم الهواء ) ملحوظة أي أن عملية البناء الضوئى هى قاعدة الحياة الأساسية لانتاج الغذاء وتحرير الأكسجين و الحياة ما هى إلا
ظاهرة ضوء كيميائية
المواد الخام اللازمة لعملية البناء الضوئى
1-الماء وهو مصدر الهيدروجين اللازم لإختزال ثانى أكسيد الكربون (أول خطوة لبناء الكربوهيدرات
2- ثانى أكسيد الكربون مصدر الكربون
3-الأملاح المعدنية كالنترات والفوسفات والكبريتات (لتحويل الكربوهيدرات الى بروتينات) والفوسفور (لتكوين المركبات الناقلة للطاقة (ATP) ) والماغنسيوم (لبناء الكلوروفيل ) والحديد (لتكوين الإنزيمات المساعدة لاتمام العملية )
نواتج البناء الضوئى(السكر – الأكسجين)
1- السكر (أحادى التسكر ) يمكن أن - يبنى منة البروتينات اللازمة للنمو - أو يهدم فى عملية التنفس لإنتاج الطاقة -أو يحول الى نشا للتخزين 2-الأكسجين هو الناتج الثانى فى عملية البناء الضوئى أين تحدث عملية البناء الضوئى 1- تعتبر الأوراق الخضراء هى المراكز الرئيسية لعملية البناء الضوئى (علل؟) لاحتوائها على بلاستيدات خضراء فى النباتات الراقية
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق
ملحوظة: يمكن لأعضاء المدونة فقط إرسال تعليق.