الفصل الاول التغذية والهضم في الكائنات الحية (أحياء ثانوية عامة)

التغذية
تتعتبر التغذية أهم مظاهر الحياة فى الكائنات الحية
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

التغذية الذاتية :

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)

التغذية الغير ذاتية :

تحصل الكائنات على غذاءها ذى الطاقة العالية 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 من الشمس لاتمام عملية البناء الضوئى
ويلزم عمليتان هامتان لاتمام التغذية الذاتية التى يقوم بها النبات الاخضر هما( 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 بضعة 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 خلالها
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 من التربة إليها
4- تفرز الشعيرة الجذرية مادة لزجة(علل؟) تساعد على التغلغل والانزلاق بين حبيبات التربة والالتصاق بها فتساعد على تثبيت النبات فى التربة

آلية إمتصاص الماء تعتمد الية الامتصاص على عدة ظواهر فيزيائية أهمها:-

1-خاصية الانتشار 2-خاصية النفاذية 3-الخاصية الاسموزية 4-خاصية التشرب
1-خاصية 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
2-خاصية النفاذية :
تختلف جدر الخلايا واغشيتها في قدرتها علي النفاذية مثلا:
1-أغشية منفذة للماء وأيونات الأملاح المعدنية مثل الجدر السليلوزية
2-أغشية غير منفذة للماء أو الأملاح مثل الجدر المغطاة بالسيوبرين والكيوتين واللجنين
3-أغشية شبة منفذة(نفاذية اختيارية) مثل الاغشية البلازمية رقيقة بها ثقوب دقيقة - وهى أغشية لها خاصية تحديد مرور المواد خلالها تمرر بعضها بصورة حرة فهى تنفذ الماء والأخر ببطء وتمنع نفاذ السكر والاحماض الأمينية ذات الجزيئات كبيرة الحجم
3-الخاصية 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
يزداد الضغط الاسموزى بزيادة تركيز المواد المذابة فى المحلول
4-خاصية التشرب :
هى قدرة بعض المواد الصلبة والغروية على أمتصاص السوائل والزيادة فى الحجم(الانتفاخ)
وتمتص جدر خلايا النبات الماء بهذه الخاصية ومن المواد الغروية المحبة للماءويتضح فيها هذه الخاصية (السليلوز – البكتين – بروتينات 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 السكر ذائب فى 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 من صفر-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 ) يمتصها عن طريق الجذر
يؤدى نقصها الى اختلال النمو الخضرى وعدم تكوين الأزهار أو الثمار - وتنقسم الى
مغذيات كبرى مغذيات صغرى (العناصر الأثرية)

المغذيات الكبري:

يحتاج إليها النبات بكميات غير قليلة وهى سبعة عناصر هى
النيتروجين – الفوسفور – البوتاسيوم –الكالسيوم –الماغنسيوم –الكبريت -الحديد

المغذيات الصغري:

يحتاج إليها النبات بكميات صغيرة جدا ًلاتزيد عن بضع مليجرامات 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 الحرة والمستمرة 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 منه

2- النفاذية الاختيارية :

عندما تصل الأيونات الى الغشاء البلازمى شبة المنفذ ينتخب بعضها ويسمح لها 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 :
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
أيونات الاملاح تتراكم فى خلايا النبات بواسطة استهلاك الطاقة المنطلقة خلال التنفس الهوائى

ثانيا : البناء الضوئى فى النباتات الخضراء

أهمية البناء الضوئى:
تعتبر عملية البناء الضوئى من اهم العمليات الكيميائية للانسان
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 فى العصور الجيولوجية القديمة فى مركبات الوقود
5. إنتاج الأكسجين (21%من حجم الهواء ) ناتج عملية البناء الضوئى تراكم فى العصور الماضية
ملحوظة أي أن عملية البناء الضوئى هى قاعدة الحياة الأساسية لانتاج الغذاء وتحرير الأكسجين ولولاها ما استمرت الحياه على الارض - 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 الذى يستمدة النبات
3-الأملاح المعدنية كالنترات والفوسفات والكبريتات (لتحويل الكربوهيدرات الى بروتينات)
والفوسفور (لتكوين المركبات الناقلة للطاقة -ATP-
والماغنسيوم (لبناء الكلوروفيل ) والحديد (لتكوين إنزيمات المساعدة لاتمام العملية البنا الضوئى )
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 ناتج ثانوى لعملية 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
2- وتساهم السيقان العشبية بجزء(علل؟) لاحتوائها على أنسجة كلورنشيمية بها بلاستيدات خضراء

تركيب البلاستيدة الخضراء:

تبدو البلاستيدة على شكل
عدسة محدبة ككتلة متجانسة تحت الميكروسكوب الضوئى

بينما تحت الميكروسكوب الإلكتروني تتكون من

1- غشاء مزدوج خارجى رقيق (سمكة 10 نانومتر )
2-بداخلة النخاع أو الستروما من مادة بروتينية عديمة اللون
3-حبيبات الجرانا قرصية الشكل قطر الحبيبة حوالى 0.5 ميكرون
وسمكها 0.7 ميكرون تنتظم فى عقود داخل جسم البلاستيدة
وكل حبيبة تتركب من من 15 قرص أو أكثر فوق بعضها
القرص مجوف من الداخل وتمتد حوافه خارج حدود الحبيبة لتلتقي بحواف قرص آخر فى حبيبة مجاورة هذا التركيب يزيد من مساحة السطح المعرض للأقراص وهى تختص بحمل الأصباغ التى تمتص الطاقة الضوئية
الأصباغ فى البلاستيدة:
4 أصباغ اساسية
كلوروفيل ألونه اخضر مزرق
كلوروفيل ب لونه اخضر مصفر, نسبتهما حوالى 70%
زانثوفيل لونه أصفر(ليمونى) نسبتة حوالى 25%
كاروتين لونه أصفر برتقالى نسبتة حوالى 5%

لذلك يغلب اللون الأخضر على الوان الأصباغ فى البلاستيدة
ويختص الكلوروفيل بأمتصاص الطاقة الضوئية لعملية البناء الضوئى
وتتكون حبيبات النشا داخل البلاستيدة الخضراء بأعداد كبيرة صغيرة الحجم نظرا لأنها تتحلل الى
سكر لنقلة الى أعضاء أخرى تحت ظروف معينة
القانون الجزيئى لكلوروفيل (أ)هو C55H72O5N4Mg

وتوجد ذرة الماغنسيوم فى مركز الجزئ ولها علاقة بقدرة الكلوروفيل على امتصاص الضوء

تركيب الورقة وملاءمتها لعملية البناء الضوئى:

1-التعرض للضوء تنتشر الأوراق على الساق والأفرع فى نظام يعرضها لأكبر قدر من أشعة الشمس كما أن نصل الورقة عريض لتستقبل الضوء
2-النقل يدعم نصل الورقة عرق وسطى يتفرع الى فريعات أصغر مكونة شبكة تتخلل النصل لتزويد الورقة بالماء والأملاح الممتص من الجذر ونقل المواد الغذائية عالية الطاقة
3-التهوية يغطى السطح العلوى والسفلى طبقة من الكيوتين ماعدا ثقوب صغيرة ضيقة (الثغور) وهى المكان الرئيسى لتبادل الغازات وهى تفتح فى الضوء وتغلق فى الظلام وتتأثر بدرجة رطوبة الجو لذلك تتحكم فى كمية تبخر الماء من النبات

دراسة تركيب الورقة (قطاع عرضى فى ورقة نبات ذو فلقتين يمر بالعرق الوسطى)

ملائمة تركيبها التشريحى للبناء الضوئى:

1-البشرتان العليا والسفلى Epidermis
تتكون كل منهما من طبقة سمكها خلية واحدة
صف واحد من خلايا برانشيمية برميلية
متلاصقة تخلو من الكلوروفيل) وتتخللها الثغور
الجدار الخارجى لها مغطى بطبقة من الكيوتين
2-النسيج المتوسط Mesophyll يقع بن البشرتين العليا والسفلى وتخترقه العروق ويتكون من
الطبقة العمادية الطبقة الإسفنجية
من صف واحد من الخلايا مستطيلة الشكل عمودية على سطح الورقة مزدحمة بالبلاستيدات
ترتب نفسها فى الجزء العلوى من الخلايا العمادية لتستقبل أكبر قدر من الأشعة الضوئية توجد أسفل الطبقة العمادية وتتركب من خلايا برانشيمية غير منتظمة الشكل مفككة تفصلها مسافات بينية واسعة تساعد على التبادل الغازى
تحتوى على بلاستيدات بدرجة أقل من الخلايا العمادية
3- النسيج الوعائى يتكون من حزم وعائية داخل العروق والعريقات ويحتوى العرق الوسطى على الحزم الوعائية الرئيسية تحتوى الحزمة على أوعية الخشب فى عدة صفوف تفصلها برانشيما الخشب
ويليها اللحاء وظيفتة توصيل المواد الغذائية العضوية المتكونة فى النسيج المتوسط الى أجزاء النبات المختلفة


آلية البناء الضوئى

مصدر الأكسجين المنطلق فى عملية البناء الضوئى:-
تجربة فان نيل (أوضح دور الضوء فى عملية البناء الضوئى)
توصل الى ذلك بدراسة التركيب الضوئى فى بكتريا الكبريت الخضراء والأرجوانية (بكتريا ذاتية التغذية تحتوى على كلوروفيل بكتيرى تركيبة ابسط من الكلوروفيل العادى )
توجد فى طين البرك والمستنقعات حيث يتوفر كبريتيد الهيدروجين(مصدر الهيدروجين لاختزال CO2 لبناء الكربوهيدرات ويتحرر الكبريت )
افترض فان نيل ان الضوء يعمل على تحليل H2S الى هيدروجين وكبريت ويستخدم H2 فى تفاعلات لاضوئية لاختزال CO2 الى كربوهيدرات

6CO2 +12 H2S ----> C6H12O6 +6 H2O+12S

أفترض فان نيل أن التفاعلات الضوئية التى تجرى فى النباتات الخضراء تكون مشابهة لما يحث فى بكتريا الكبريت ولكن الضوء يحلل الماء الى هيدروجين وأكسجين ويستخدم الهيدروجين لاختزال CO2 فى سلسلة تفاعلات (لاتحتاج الى الضوء)لانتاج الكربوهيدرات وينتج الأكسجين بدلا من الكبريت

6CO2 +12 H2O -----> C6H12O6 +6 H2O+6 O2

تجربة العلماء على طحلب كلوريلا Chlrella:
استخدم العلماء الماء بة نظير الأكسجين 18O وثانى أكسيد الكربون بة أكسجين 16O فوجدوا أن الأكسجين الناتج 18O وليس16O
6CO 2 +12H2O -----> C6H12O6 + 6H2O +6O 2

وكرروا التجربة باستخدام الماء بة نظير الأكسجين 16O وثانى أكسيد الكربون بة أكسجين18O فوجدوا أن الأكسجين الناتج 16O وليس 18O
6CO2+12H2O -----> C6H12O6 +6H2O+6O2

التفاعلات الضوئية واللاضوئية:

أوضح العالم بلاكمان Blackman عند دراسة العوامل المحددة لمعدل البناء الضوئى مثل الضوء والحرارة و CO2 أن عملية البناء الضوئى تنقسم الى:

تفاعلات ضوئية تفاعلات لاضوئية(تفاعلات الظلام)

( حساسة للضوء ) تتم فى الجرانا
ويكون الضوء هو العامل المحدد لسرعة العملية
تحدث فى الضوء فقط ( حساسة للحرارة ) تتم فى الستروما
وتكون درجة الحرارة هى العامل المحدد لسرعة العملية
تحدث فى الضوء أو الظلام



التفاعلات الضوئية:

1-عندما يسقط الضوء على الكلوروفيل فى الجرانا فى البلاستيدة تكتسب الإلكترونات(فى الكلوروفيل ) طاقة وتنتقل
الى مستويات أعلى فى الطاقة ثم تنتقل الى مركبات وسطية (وتخزن طاقة الضوء الحركية الى طاقة وضع كيميائية فى الكلوروفيل ) وتسمى جزيئات الكلوروفيل بالمنشطة (أو المثارة) وعند تحرر الطاقة تعود الإلكترونات الى مستوى طاقة أقل ويصبح الكلوروفيل غير منشط ويمكنه امتصاص مزيدا من الضوء ليصبح منشطا مرة اخرى
2-يستخدم جزء من الطاقة (المختزنة فى الكلوروفيل)فى شطر
جزى الماء الى أكسجين وهيدروجين 2H + O2 H2O
3-يختزن جزء من طاقة الكلوروفيل المنشط فى جزئ ATP
باتحاد ADP الموجود بالبلاستيدة مع مجموعة فوسفات (p)
بواسطة رابطة ذات طاقة عالية(~ )
ADP +P ATP

P P ~P~P +P P~ ادينوسين
4-يتحد الهيدروجين الناتج من انشطار الماء مع مساعد
أنزيم فى البلاستيدة رمزة NADP ويكون مركب NADPH2 فلا يهرب الهيدروجين أو يتحد مع الأكسجين مرة أخرى
5-ينطلق الأكسجين المتحرر من انشطار الماء كناتج ثانوى


التفاعلات اللاضوئية:

هى مجموعة التفاعلات التى تحدث فى أرضية البلاستيدة الخضراء (الستروما)خارج الجرانا حيث يتم تثبيت غاز CO2 باتحاده مع الهيدروجين المحمول على مركب NADPH2 وبمساعدة الطاقة المختزنة فى جزئ ATP فتتكون المواد الكربوهيدراتية

تجربة العالم ميليفن كالفن 1949 ومساعدوه فى جامعة كاليفورنيا للكشف عن طبيعة التفاعلات اللاضوئية بنظير الكربون المشع (
14C)
1- وضعوا طحلب كلوريلا فى الجهاز وأمدوه بغاز CO2 به كربون مشع(14C)
2-ثم أضى المصباح لعدة ثوان ليسمح بحدوث البناء الضوئى
3- ثم وضع الطحلب فى كأس بة كحول ساخن لقتل الخلية ووقف التفاعلات البيوكيمائية
4- ثم فصلوا المركبات التى تكونت خلال عملية البناء الضوئى بطرق خاصة
وكشفوا فيها عن الكربون المشع بعداد جيجر

المشاهدة :

أوضحت النتائج تكون مركب ذو ثلاث ذرات كربون يسمى (PGAL) فوسفوجليسرالدهيد بعد ثانيتين وهو المركب الاول الثابت كيميائيا الناتج عن البناء الضوئى

(فوائد PGAL)
1- يستغل هذا المركب لبناء الجلوكوز والنشا والبروتينات والدهون
2- كما يمكن أن يستعمل كمركب عالى الطاقة فى التنفس الخلوى
۞وأوضح كالفن أن تكوين السكر سداسى الكربون لم يتم فى خطوة واحدة بل من خلال عدة تفاعلات وسيطة تحفزها أنزيمات خاصة

لتغذية غير الذاتية (الهضم):

الكائن الحى يأخذ غذاءه على صورة مواد عضوية جاهزة التركيب ومعقدة ذات جزيئات ضخمة (بروتينات – نشويات – دهون) لاتنفذ خلال أغشية الخلايا ليستفيد منها الكائن الحى إلا بعد أن يتم تكسيرها الى جزيئات أصغر حجماً وابسط تركيباً(أحماض أمينية – جلوكوز – أحماض دهنية وجلسرين)
وهذه الجزيئات الصغيرة قابلة للذوبان فى الماء فيسهل امتصاصها ودخولها الى الخلية بالانتشار أو النقل النشط فتستعمل كمصدر للطاقة أو للبناء أو استمرار النمو
الهضم Digestionهو تحويل جزيئات الطعام الكبيرة الى جزيئات صغيرة بواسطة التحلل المائى وبمساعدة الإنزيمات

الإنزيمات:

الإنزيم :هو مادة بروتينية لها خصائص العامل المساعد لقدرتها على التنشيط المتخصص

خصائص الإنزيمات:

1- متخصصة فى عملها فكل انزيم يحفز إحدى التفاعلات الكيميائية المعينة – وهذا التفاعل يعتمد على تركيب الجزئ المتفاعل وشكل الانزيم وعندما يتم التفاعل تنفصل الجزيئات الناتجة عن الانزيم تاركة اياه فى الصورة التى كان عليها قبل التفاعل


2-الإنزيم عامل حفاز لا تؤثر على نواتج التفاعل بل تعمل على زيادة التفاعل حتى يصل الى حالة الاتزان
3- الإنزيمات لها تأثير عكسى فنفس الإنزيم الذى يساعد فى تكسير جزئ معقد الى جزيئين أبسط - يستطيع أن يعيد ربط الجزيئين الصغيرين الى نفس الجزئ المعقد
4-بعض الإنزيمات تفرزها الخلية فى صورة غير نشطة مثل إنزيم الببسين
يفرز بواسطة المعدة كمادة غير نشطة هى الببسينوجين التى تتحول فى وجود حمضHCl الى الببسين النشط
5-تعتمد درجة نشاط الانزيم على درجة الحرارة ودرجة الاس الهيدروجينى

الهضم فى الإنسان:

يتركب الجهاز الهضمى فى الانسان من:

قناه هضمية تمتد من الفم حتى الشرج وتتكون هذه القناة من
الفم- البلعوم – المرئ – الامعاء الدقيقة الامعاء الغليظة – الشرج – وغدد ملحقة بهذة القناة وتشمل الغدد اللعابية والكبد والبنكراس

أولا الهضم فى الفم (النشا مالتوز(سكر ثنائى ):

يبدأ الجهاز الهضمى بفتحة الفم

ويحتوى الفم على :

1- الاسنان التى تتميز الى قواطع فى مقدمة الفك لتقطيع الطعام ويليها الانياب لتمزيق الطعام ثم الاضراس لطحن الطعام
2- اللسان يتذوق الطعام ويحركة ويخلطة باللعاب
3-ويوجد ثلاث أزواج من الغدد اللعابية تفتح بقنوات فى التجويف الفمى لتصب اللعاب الذى يحتوى على المخاط الذى يلين الطعام ويسهل انزلاقه
ويحتوى على أنزيم الأميليزAmylase (أو التيالين Ptyalin الذى يعمل فى وسط قلوى ضعيف يحلل النشا مائياًَ الى سكر ثنائى (مالتوز)سكر الشعير

البلعوم:

ويوجد فى مؤخرة الفم يمتد منه انبوبتان الاولى المرئ والثانية القصبة الهوائية التى تعتبر جزء من الجهاز التنفسى
ملحوظة تعتبر عملية البلع فعل منعكس منسق(علل؟) وهى تدفع الطعام من الفم الى المرئ وأثناء ذلك ترتفع قمة القصبة الهوائية والحنجرة أمام لسان المزمار لتقفل فتحتها
المرئ يمر فى العنق والتجويف الصدرى ويمتد محازيا للعمود الفقرى بطول 25سم ويوجد ببطانته غدد تفرز المخاط وليس به غدد تفرز الأنزيمات وهو يوصل الطعام الى المعدة بواسطة مجموعة من الانقباضات والانبساطات العضلية (الحركة الدودية)Peristalsis وهذه الحركة هى المسئولة عن دفع الطعام فيها وخضة وعجنة مع العصارات الهاضمة

ثانياً الهضم فى المعدة Gastric digestion(البروتين عديد الببتيد ):

المعدة:

كيس منتفخ يفصلها عن المرئ عضلة حلقية تتحكم فى فى فتحة الفؤاد Cardiac Sphincter
ويفصلها عن الأمعاء الدقيقة عضلة حلقية عاصرة تتحكم فى فتحة البواب Sphincter Pyloric
والبروتينات هى المواد الغذائية الوحيدة التى يؤثر عليها العصير المعدى
تركيب العصير المعدى (سائل حمضى عديم اللون يتكون من)
1- ماء بنسبة 90%
2- حمض HCl يجعل الوسط حمضى (pH =1.5-2.5)
يوقف عمل إنزيم التيالين ويقتل البكتريا الضارة التى تدخل مع الطعام
3-إنزيم الببسين الذى يعمل على هضم البروتين وفرز فى صورة غير نشطة (تسمى ببسينوجين- وينشط بحمض HCl
هضم البروتينات يعمل إنزيم الببسين على التحلل المائى للبروتين [يكسر الروابط الببتيدية]ويحول السلاسل الطويلة للبروتين الى سلاسل قصيرة من عديد الببتيد (
بروتين + ماء عديد الببتيد (ببتونات)

الكيموس يعمل الجدار العضلى للمعدة على خض وعجن الطعام مع عصارتها بواسطة انقباضاتها العضلية وتعمل على خزن الطعام فترة من الوقت تسمح بعملية الهضم ويصبح فى النهاية الطعام على شكل كتلة غليظة القوام تسمى الكيموس وهى ذات قوام مناسب للدخول على دفعات الى الامعاء الدقيقة عن طريق ارتخاء العضلة الحلقية لفتحة البواب

لماذا لا تهضم المعدة نفسها(علل؟)

1- بسبب الإفرازات المخاطية الكثيفة التى تحمى المعدة من فعل العصارات الهاضمة
2-إنزيم الببسينوجين تفرزه خلايا المعدة يكون فى صورة غير نشطة ولاينشط إلا داخل تجويف المعدة بفعل الحمض HCl

قرحة المعدة :

إذا حدث اختلال فى إفراز المخاط فى جزء من جدار المعدة تتعطل الآلية الواقية فتهضم العصارة المعدية جزء من بطانة المعدة فتحدث القرحة

ثالثا الهضم فى الأمعاء Intestinal digestion

الأمعاء الدقيقة Small Intestine :

وتتكون من (الاثنى عشر و اللفائفى) طولها 8 م قطرها فى البداية 3.5سم وفى نهايتها 1.25سم وتنثنى على نفسها ويربط الالتواءات غشاء المساريقا

والعصارات التى تهضم الطعام فى الأمعاء 3 وهم(الصفراوية – البنكرياسية- المعوية)

1-العصارة الصفراوية:

تفرز من الكبد على الغذاء اثناء مرورة فى الاثنى عشر
وتعمل على تحول الدهن الى مستحلب (أى تجزئ الحبيبات الكبيرة الى قطرات دهنية دقيقة فيسهل ويسرع التأثير الانزيمى على الدهون التى لاتذوب فى الماء

2-العصارة البنكرياسية وهى تحتوى على:

(أ)بيكربونات صوديوم تعادل حمض HClوتجعل الوسط قلوى pH8
(ب)أنزيم الأميليز البنكرياسى يحلل النشا والجليكوجين الى سكر ثنائى مالتوز
(جـ)أنزيم التربسينوجين غير نشط وينشط الى تربسين عند وصولة للاثنى عشر بفعل أنزيم الانتروكينيزEnterokinase الذى يفرزة الجدار الداخلى للأمعاء ويعمل أنزيم التربسين (أقوى من الببسين)على تكسير البروتينات الى عديدات الببتيد
(ء)أنزيم الليبيز Lipase يحلل الدهون مائيا الى أحماض دهنية وجلسرين بعد تجزئتها بالصفراء

3-العصارة المعوية:

تفرزها خلايا خاصة فى جدار الأمعاء الدقيقة وتحتوى على إنزيمات تكمل عمل الإنزيمات السابقة فى عمليات الهضم النهائى للغذاء

(أ)مجموعة إنزيمات الببتيديز وهى عدة أنواع يختص كل منها بتكسير الروابط الببتيدية بين الأحماض الأمينية فى عديد الببتيد لتكوين الأحماض الأمينية
(ب)مجموعة إنزيمات محللة للسكريات الثنائية الى السكرالأحادي وهى
• إنزيم المالتيزMaltase يحلل سكر المالتوز(سكر الشعير) الى جزيئين من الجلوكوز
• إنزيم السكريز Sucrase يحلل سكر السكروز (سكر القصب) الى جلوكوز وفركتوز
• إنزيم اللاكتيز Lactase يحلل سكر اللاكتوز (سكر اللبن )الى جلوكوز وجالاكتوز
(جـ)إنزيم انتروكينيز وهو ليس من الإنزيمات الهاضمة بل هو منشط لإنزيم التربسوجين

الامتصاص:

هو عبور المركبات الغذائية المهضومة الى الدم أو الليمف ومنة الى الدم خلال الخلايا المبطنة للفائفى فى الأمعاء الدقيقة

دراسة تركيب جدار الأمعاء الدقيقة

توجد انثناءات عديدة فى جدار اللفائفى تسمى الخملات (لتزيد من سطح الامتصاص للغذاء )مساحتة10م2 أى خمسة أضعاف
مساحة سطح جسم الإنسان
وتتكون الخملة من طبقة طلائية بداخلها وعاء لبنى يحيط بة
شبكة من الشعيرات الدموية شريانية ووريدية
كما توجد امتدادات دقيقة للطبقة الطلائية للخملة تعرف بالخميلات الدقيقة لتزيد من مساحة سطح الامتصاص -
وتنتقل نواتج الهضم الى الدم أو الليمف بطريقة الامتصاص بواسطة الخملات بخاصية الانتشار الغشائى والنقل النشط

وهناك طريقان للمواد الممتصة

(أ)الطريق الدموى :

ويبدأ بالشعيرات الدموية داخل كل خملة ويمر به الماء الأملاح المعدنية والجلوكوز والأحماض الأمينية والفيتامينات الذائبة قى الماء B وتصب فى الوريد البابى الكبدى ثم تدخل الكبد ومنه الى الوريد البابى الكبدى لتصب فى الوريد الأجوف السفلى فالقلب

(ب)الطريق الليمفاوى:

يمر فيه الجلسرين والأحماض الدهنية وما يذوب فيها فيتامينات K.D.A ويعاد اتحاد الجلسرين والأحماض الدهنية لتكوين دهن داخل خلايا الطبقة الطلائية للخملات كما تمتص الخلايا قطرات الدهن التى لم تتحلل مائيا بطريقة البلعمة ثم تتجه جميع المواد الدهنية الى الأوعية اللبنية داخل الخملات ومنها الى الجهاز الليمفاوى وتصب فى الوريد الأجوف العلوى فالقلب

التمثيل الغذائى ( الأيض) Metabolism:

التمثيل الغذائى :هى العملية التى يستفيد منها الجسم بالمواد الغذائى المهضومة والتى يتم امتصاصها وشمل عمليتين متعاكستين (عملية البناء – والهدم)

عملية البناء Anabolism

فيها يتم تحويل المواد الغذائية البسيطة الى مواد معقدة تدخل فى تركيب الجسم يتحول السكر الى مواد نشوية (جليكوجين) يخزن فى الكبد والعضلات وتتحول الأحماض الأمينية الى بروتينات
1. وتتحول الأحماض الدهنية والجلسرين الى مواد دهنية تخزن تحت الجلد

عملية الهدم Catabolism

فيها يتم أكسدة المواد الغذائية الممتصة وخاصة السكرية لإنتاج الطاقة اللازمة لأداء الجسم لوظائفة الحيوية

الأمعاء الغليظة والتخلص من الفضلات:

تندفع فضلات الطعام الغير مهضومة من الأمعاء الدقيقة الى الأمعاء الغليظة عن طريق صمام يفتح فى الأعور حيث يتم أمتصاص الماء وجزء من الأملاح خلال بطانة الأمعاء الغليظة التى يوجد بها الكثير من التحززات تساعد على ذلك ثم تصبح فضلات الطعام شبه صلبة وهى تحتوى على السلسليوز والألياف وخلايا تالفة من جدار القناة الهضمية
وتتعفن هذه المواد(علل؟) بسبب وجود البكتريا التى تحللها الى مواد بسيطة
بعض أنواع البكتريا تفرز الفيتامينات كنواتج تحولاتها الغذائية فيستفيد منها الجسم
تطرد الفضلات على شكل براز من فتحة الشرج نتيجة تقلصات عضلات المستقيم وارتخاء العضلتين العاصرتين على جانبى الشرج .

الشعيرة الجذرية:-


البلاستيدات الخضراء :-


الخملات او الاهداب :-

المعدة:


الامعاء الغليظة:-


قطاع فى ورقة نباتية:-




الجهاز الهضمي











مرور الماء حلال خلايا الجزر


ملخص التفاعلات الضوئية