معلومة

لماذا يجب على النباتات تحويل الجلوكوز إلى سكروز قبل نقله إلى أجزاء أخرى؟


تعلمت أن النباتات تحول الجلوكوز إلى سكروز قبل إرسالها إلى اللحاء. لكن يبدو أن العملية معقدة وتستهلك الطاقة. لماذا يجب أن تفعلها النباتات؟ هل هو حقا ضروري؟


الجلوكوز والفركتوز والجلاكتوز هي السكريات الأحادية الغذائية الثلاثة. الجلوكوز والفركتوز عبارة عن سكريات أحادية بسيطة توجد في النباتات. السكريات الأحادية هي الوحدة الأساسية للكربوهيدرات وأبسط أشكال السكر ، والجلوكوز هي الألدوز والفركتوز هي الكيتوز.

إذا كان الكربونيل في الموضع 1 (أي ، n أو m صفر) ، يبدأ الجزيء بمجموعة فورميل H (C = O) - ، وهو من الناحية الفنية ألدهيد. في هذه الحالة ، يُطلق على المركب اسم ألدوز. خلاف ذلك ، يحتوي الجزيء على مجموعة كيتو ، كربونيل - (C = O) - بين كربونين ؛ ثم هو رسميًا كيتون ، ويطلق عليه كيتوز. تحتوي الكيتوزيات ذات الأهمية البيولوجية عادةً على الكربونيل في الموضع 2. http://en.wikipedia.org/wiki/Monosaccharide

في حين أن السكروز عبارة عن ثنائي السكاريد يتكون من الجلوكوز والفركتوز. السكاريد أكثر تعقيدًا من السكاريد الأحادي ، حيث توجد مركبات أكثر تعقيدًا مثل السكريات قليلة السكاريد والسكريات المتعددة. يتوفر السكروز المركب داخل العصارة الخلوية لخلايا التمثيل الضوئي للتوزيع العام ويتم نقله بشكل شائع إلى مراكز أخرى تتطلب الكربون عبر اللحاء.

يعتبر السكروز والنشا أكثر كفاءة في تخزين الطاقة بالمقارنة مع الجلوكوز والفركتوز ، لكن النشا غير قابل للذوبان في الماء. لذلك لا يمكن نقله عبر اللحاء والخيار التالي هو السكروز ، حيث يتم اختيار السكروز القابل للذوبان في الماء والكفاءة في استخدام الطاقة ليكون ناقلًا للطاقة من الأوراق إلى أجزاء مختلفة من الشجرة. توجد مشكلة أخرى ، الجلوكوز شديد التفاعل وقد يؤدي ذلك إلى بعض التفاعلات الوسيطة أثناء نقل الجلوكوز. نظرًا لكونه هيكلًا معقدًا ، فإن السكروز ليس تفاعليًا بقدر الجلوكوز. لذلك تستخدم النباتات السكروز كوسيط لنقل الطاقة. داخل الخلايا ، يتم تحويل السكروز مرة أخرى إلى الجلوكوز والفركتوز. يتم إنتاج الطاقة عند الحاجة إليها. لذلك تقوم النباتات بنقل الجلوكوز والفركتوز على شكل سكروز من أجل:

  • زيادة تخزين الطاقة
  • كفاءة في نقل الطاقة
  • إزالة بين ردود الفعل

مراجع


لا يوجد جلوكوز مجاني في عملية التمثيل الضوئي. توقف عن نشر تلك الأسطورة. الناتج الصافي هو G3P. المنتجات النهائية لعملية التمثيل الضوئي هي السكروز والنشا ، ولكن ليس الجلوكوز أبدًا. هل تختبر الجلوكوز في الأوراق؟ لا ... هو دائما للنشا. ؛) يتم تحويل G3P إلى السكروز وجزيئات أخرى ، على سبيل المثال ، الثيامين. يحدث Glyceraldehyde 3-phosphate كمتفاعل في مسار التخليق الحيوي للثيامين (فيتامين B1) ، وهو مادة أخرى لا يمكن أن ينتجها جسم الإنسان. ثم يتم نقل جزء من السكروز إلى اللحاء. يتم تخزين النشا في سدى البلاستيدات الخضراء. يتم تخزينه أيضًا في خلايا الأميلوبلاست في الجذور ، والخلايا الجذعية بعد أن يعاني السكروز من التحول إلى النشا.


خلال دورة كالفين ، تتحد 3 جزيئات من ثاني أكسيد الكربون مع مستقبلات RuBP لتكوين 6 جزيئات من G3P. يخرج جزيء 1 G3P من الدورة ويتجه نحو صنع الجلوكوز بينما يتم إعادة تدوير الخمسة الأخرى ، مما يؤدي إلى تجديد 3 جزيئات متقبلية من RuBP.

تقوم النباتات بتوليف الجلوكوز.


لماذا يجب على النباتات تحويل الجلوكوز إلى سكروز قبل نقله إلى أجزاء أخرى؟ - مادة الاحياء

الخميرة هي نوع من الفطريات وتحتاج إلى مصدر للطاقة من أجل معيشتها ونموها. يوفر السكر هذه الطاقة (يحصل جسمك أيضًا على الكثير من طاقته من السكر والكربوهيدرات الأخرى).

يمكن أن تستخدم الخميرة الأكسجين لتحرير الطاقة من السكر (كما يمكنك) في عملية تسمى "التنفس". لذلك ، كلما زاد عدد السكر ، زادت نشاط الخميرة وأسرع نموها (حتى نقطة معينة - حتى الخميرة لا يمكنها النمو في سكر قوي جدًا - مثل العسل).

ومع ذلك ، إذا كان الأكسجين قصيرًا (كما هو الحال في منتصف كرة العجين) ، فلا يزال بإمكان الخميرة إطلاق الطاقة من السكر ، ولكن في هذه الظروف ، فإن منتجاتها الثانوية هي الكحول وثاني أكسيد الكربون. غاز ثاني أكسيد الكربون هذا هو الذي يصنع الفقاعات في العجين (وبالتالي في الخبز) ، مما يؤدي إلى ارتفاع العجين.

يعتبر الكحول سمًا (للخميرة وكذلك للبشر) وبالتالي لا تستطيع الخميرة النمو عندما يرتفع محتوى الكحول بشكل كبير. هذا هو السبب في أن النبيذ لا يزيد أبدًا عن 12٪ كحول.

لماذا فائض السكر يمنع الخميرة؟

أعتقد أن التركيز الأسموزي للسكر يصبح كبيرًا لدرجة أن الخميرة غير قادرة على الحصول على كمية كافية من الماء للنمو.

بما أن الخميرة الطازجة تحتوي على أكثر من 90٪ ماء ، فإن المادة الوحيدة التي يحتاجها النمو هي الماء. مع زيادة التركيز التناضحي ، تصبح إمكانات الماء لمحلول السكر سلبية أكثر فأكثر حتى تصل إلى نقطة يكون فيها أقل من إمكانات الماء لمحتويات خلايا الخميرة ويميل الماء إلى التحرك خارج الخلية بدلاً من IN. لا أعرف ما إذا كانت خلايا الخميرة قادرة على امتصاص الماء بنشاط ، عن طريق إنفاق الطاقة الأيضية لضخ الماء ضد التدرج المحتمل للماء.

أتخيل أنه حتى تركيز معين ، فإن العامل المحدد هو كمية السكر المتاحة للتنفس وتوليف مواد الخلية مع قدرة الخميرة على امتصاص كمية من الماء أكثر مما تحتاجه للنمو. مع زيادة تركيز السكر ، على الرغم من أن التنفس والتركيب يمكن أن يحدثا بشكل أسرع ، فإن امتصاص الماء يصبح أبطأ وأبطأ حتى نصل إلى نقطة يصبح فيها معدل امتصاص الماء هو العامل المحدد.

ما هو السكر الأفضل لنمو الخميرة؟

"لقد اختبرت أربعة سكريات (الفركتوز والجلوكوز والسكروز واللاكتوز). استنتجت أن السكروز يجعل خلايا الخميرة تحتوي على أكبر قدر من الرغوة. سؤالي هو لماذا؟ إنني أشعر بالفضول بشكل خاص حول السبب الذي يجعل الجلوكوز لا يجعل الخميرة أكثر الرغوة ".

أتساءل ما هو تركيز السكر الذي استخدمته في كل حالة؟ هل تم تكوين كل محلول سكر حتى التركيز ، مثل المولارية نفسها؟

بشكل أساسي ، يجب تحويل كل سكر إلى جلوكوز لتمكينه من التغذية في التنفس وهذه العملية هي التي تنتج الغاز الذي يسبب الرغوة.

الخميرة قادرة على تصنيع مجموعة من الإنزيمات للقيام بذلك: -

السكروز ثنائي السكاريد: الجلوكوز - الفركتوز = السكروز
سوف يكسر السكروز السكروز.
سوف يقوم Isomerase بتحويل الفركتوز إلى الجلوكوز.

وبالتالي ، سينتج 0.1 مولار من السكروز 0.2 مليون جلوكوز (عند تحويل ALL إلى جلوكوز).

اللاكتوز هو ثنائي السكاريد: الجلوكوز - الجالاكتوز = اللاكتوز
سيقوم اللاكتاز بتقسيم اللاكتوز وسيقوم Transacetylase بتحويل الجالاكتوز إلى الجلوكوز.
ومع ذلك ، أعتقد أن الخميرة لا تحتوي على جين اللاكتاز وهذا هو السبب في أن سكر اللاكتوز يظل سليماً في "قوام الحليب".
لذلك ، أتوقع أن اللاكتوز كان في أسفل قائمتك ، مع أقل رغوة.

إذا كان السكر شديد التركيز ، فسوف يبطئ التفاعل (وهذا هو السبب في أن العسل لا يتخمر عادة) ، لذلك ، يجب أن تكون حريصًا على استخدام المحاليل المخففة فقط في تجربتك.

لذلك ، أظن أن السكروز كان الأفضل في اختبارك لأنه أنتج ضعف كمية الجلوكوز مثل "نفس تركيز" الجلوكوز.


الطاقة والتمثيل الضوئي

يبدأ التمثيل الضوئي بمصدر الطاقة النهائي للأرض: الشمس. يستخدم الكلوروفيل في النباتات طاقة الشمس لدمج ثاني أكسيد الكربون مع الماء لتكوين جزيء بسيط من السكر مع إطلاق الأكسجين كمنتج ثانوي ، وفقًا لجامعة ميتشيغان. كيميائيًا ، تمثل معادلة التمثيل الضوئي مزيجًا من ستة من ثاني أكسيد الكربون (CO2) جزيئات بستة ماء (H2س) جزيئات لتكوين سكر واحد (C6ح12ا6) جزيء يطلق ستة أكسجين (O2) جزيئات. عادة ما يتم اختصار هذه العملية كـ 6CO2 + 6 ح2س = ج6ح12ا6 + 6O2، حيث تفصل علامة الجمع (+) بين المواد الكيميائية في العملية. تُقرأ علامة المساواة (=) على أنها "عوائد" ، مما يشير إلى حدوث رد فعل. فقط حوالي 1 في المائة من طاقة الشمس التي تضرب الورقة هي الدافع لعملية التمثيل الضوئي ، لكن هذه النسبة المنفردة تدعم معظم الحياة على الأرض.

تستخدم الورقة على الفور بعض السكر الناتج خلال هذا التفاعل كطاقة للورقة للحفاظ على عمليات التمثيل الغذائي. يتم تحويل بعض السكر على الفور إلى حبيبات النشا ، والتي يتم تخزينها في الورقة أو تحويلها إلى السليلوز لتشكيل جدران الخلايا مع نمو النبات. تنتقل الكميات الزائدة من السكر عبر النبات لتوفير الطاقة لعمليات التمثيل الغذائي في أجزاء أخرى من النبات. يتم تحويل السكر غير الضروري للطاقة أو بناء السليلوز إلى نشا يتم تخزينه في السيقان والأوراق والجذور والبذور. تُعرف العملية التي يتم بها تحويل الجلوكوز إلى نشا باسم "تخليق الجفاف". يتم تحرير جزيء الماء عند إضافة كل جزيء من جزيئات السكر البسيطة من الجلوكوز إلى جزيء النشا ، وفقًا لموقع Biology Online.

يبدأ التنفس الخلوي ، الذي يشار إليه أيضًا باسم "الدورة المظلمة" ، عندما لا يتوفر ضوء الشمس. لا تزال النباتات بحاجة إلى مواصلة عمليات التمثيل الغذائي خلال هذه الأوقات ، لذا فإن حبوب النشا المخزنة في الورقة توفر الطاقة اللازمة. يتحول النشا المخزن داخل الورقة مرة أخرى إلى سكر ، والذي يتحد مع الأكسجين لإطلاق ثاني أكسيد الكربون والماء والطاقة على شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP). بشكل أساسي عكس عملية التمثيل الضوئي ، تتم كتابة هذه المعادلة الكيميائية كـ C6ح12ا6 + 6O2 = 6 ح20 + 6 كو2 + ATP ، مما يعني أن جزيء جلوكوز واحد يتحد مع ستة جزيئات أكسجين ، مما يؤدي إلى تقسيم جزيء السكر إلى ستة جزيئات ماء وستة جزيئات ثاني أكسيد الكربون لتحرير طاقة الشمس المخزنة ، وفقًا لتقرير HyperPhysics من جامعة ولاية جورجيا.


لماذا يجب على النباتات تحويل الجلوكوز إلى سكروز قبل نقله إلى أجزاء أخرى؟ - مادة الاحياء

المصدر الرئيسي للكربون للنباتات يأتي من الغلاف الجوي كثاني أكسيد الكربون وتثبيت هذا ثاني أكسيد الكربون بواسطة الأوراق وغيرها.
الأجزاء الخضراء من نظام التصوير في وجود الضوء كمصدر للطاقة - عملية التمثيل الضوئي. بعض من هذا الكربون الثابت
يتم تحويلها إلى وقود للتنفس ، مثل الجلوكوز ، ويتم تخزين بعضها كمواد مضغوطة مثل النشا ، وبعضها يستخدم في لبنات البناء ،
مثل البروتينات والنيكلوتيدات والفوسفوليبيد لبناء جسم النبات.

التثبيت هو كلمة غريبة ، وكلمة تعود إلى الخيمياء. ومع ذلك ، فمن المنطقي تمامًا عندما تفكر في الغازات على أنها
متنقلة ، بجزيئاتها تتحرك باستمرار عن طريق الانتشار بسبب طاقتها الحركية الحرارية. التثبيت يعني تقديم أقل
المحمول ، وتم تصويره تاريخيًا عن طريق قص "أجنحة" المادة الغازية أو المتطايرة (عن طريق تحويلها إلى مادة صلبة أو
سائل غير متطاير ، على سبيل المثال).

ومع ذلك ، فمن المعروف قليلاً أن الجذور يمكنها أيضًا إصلاح الكربون. ومع ذلك ، لا تقوم الجذور بعملية التمثيل الضوئي ، وتثبت الكربون في حالة عدم وجوده
الضوء مع استخدام الانزيمات. عادةً ما تقوم الجذور بإصلاح ما يكفي من الكربون فقط لأنشطتها الإفرازية ، مع الجزء الأكبر من تثبيت الكربون
التي تحدث في نظام التصوير. يستخدم الكربون المثبت بالجذر ، على سبيل المثال ، لإنتاج إفرازات جذرية تتسرب إلى التربة حول الجذور
(الجذور). من المحتمل أن يكون لهذه الإفرازات وظائف مختلفة ، ولكن يبدو أنها تشجع الميكروبات الصديقة للنبات ، مما يشير إلى
الفطريات الفطرية ، على سبيل المثال ، الإعلان عن الجذر وتشجيع الفطريات على تكوين تعايش معها. هذه الإفرازات هي أيضا
يُعتقد أنه مهم في المساعدة على `` تعبئة المغذيات النباتية - يتم حجز العديد من العناصر الغذائية على جزيئات التربة في شكل غير قابل للذوبان وهكذا
لا يمكن أن تمتصه الجذور حتى يتم إذابتها أو تعبئتها. في بعض النباتات العشبية ، تبين أن الجذور
يمكنها إصلاح ما يكفي من فائض الكربون للمساهمة في إطلاق الكربون ، أي أن الجذور تصدر الكربون الذي يصلحونه والذي يزيد عن انبعاثاتهم الخاصة
يحتاج إلى نظام التصوير. إلى أي مدى تساهم الجذور في الكربون الجذعي للنباتات الخشبية غير معروف.

دور ضغط الجذر

بالإضافة إلى المساهمة بكمية صغيرة في تدرج الضغط الذي يدفع نسيج الخشب إلى الجزء العلوي من الشجرة ، أو ربما إلى الجزء العلوي من بعضها
النباتات القصيرة ، أو حتى الأشجار الصغيرة ، في ظروف معينة ، من المحتمل أن يكون لضغط الجذر عدة وظائف مهمة. في المناخات الرطبة جدا
حيث يكون التبخر النتح منخفضًا جدًا بحيث لا يؤدي إلى تدفق نسيج الخشب ، فإن ضغط الجذر يضمن أن بعض نسيج الخشب ينتقل إلى أعلى النبات لتوصيل المعادن
المغذيات من الجذور إلى نظام النمو. قد يتسبب ضغط الجذر هذا في خروج قطرات من الماء من الأوعية عند الحواف والأطراف
من الأوراق ( الإمساك ) وبعض النباتات لها مسام خاصة ( الهيداثودات ) في نهايات الأوردة للسماح لهذه المياه بالخروج (بعد المعادن
تستخرج منه الخلايا). يحدث هذا التدفق بسبب ضغط الجذر أيضًا في العديد من النباتات ليلاً ، مما يساهم في الصباح الباكر. إنها
مهم أيضًا في أوائل الربيع ، إمداد البراعم النامية بالمعادن قبل أن تفتح الأوراق بما يكفي للتبخر
تتولى القوة الدافعة الرئيسية. قد يساعد ضغط الجذر أيضًا في فتح الأوعية المجوفة.

في أشجار القيقب والبتولا ، والأشجار التي تتحمل البرد ، يتم دفع نسغ نسيج الخشب إلى أعلى الساق في الشتاء ويحمل السكروز معها لتغذية النمو النامي.
الزهور التي تفتح في وقت مبكر قبل الأوراق. يتم تحميل السكروز في نسيج الخشب من حمة الأشعة وخلايا التخزين الأخرى في
نسيج. لا يمكن أن يستخدم هذا الصعود النسغ تيار النتح حيث لا تتوفر أوراق في فصل الشتاء لقيادته. يحدث في أكثر دفئا
الأيام التي تلي الليالي الباردة ويُعتقد أنها تتضمن تجميدًا ليليًا ودورة يوم دافئ لتغيرات الضغط في الجذع. في الليل نسيج الخشب
يتجمد النسغ ويُعتقد أن هذا يحبس الغازات وضغطها في نسيج الخشب عندما يتجمد النسغ. حرارة النهار تذوب الجليد في نسيج الخشب ،
توسيع الغازات المحاصرة وتوليد ضغط إيجابي لدفع تدفق نسغ نسيج الخشب إلى أعلى الجذع. في هذه المرحلة ، نسغ نسيج الخشب السكرية
يمكن جمعها لاستخدامها في صنع الشراب والنبيذ. في المساء ، تعمل درجات الحرارة المتصاعدة على إذابة المزيد من الغازات في نسيج الخشب ، المصنف
من الأنسجة المجاورة مثل الحمة ، جاهزة لتكوين غازات مضغوطة عندما يتجمد نسيج الخشب في الليل. مقال جيد ، على
يمكن العثور على موقع ويب خارجي ، يصف هذه العملية في القيقب هنا: شراب القيقب.

يجب أن نتذكر أن النباتات يمكنها أيضًا امتصاص العناصر الغذائية من خلال أوراقها. الغازات والسوائل والغبار المعدني الصلب المتساقط على
يمكن أن تؤدي الأوراق إلى زيادة امتصاص العناصر الغذائية. يتم امتصاص العناصر الغذائية من خلال رابطات البيانات وكذلك إلى حد ما
من خلال بشرة. على ما يبدو ، قد تمتص الغابة الأوروبية ما يصل إلى 30٪ من نيتروجينها عبر المظلة بهذه الطريقة (Thomas ، 2000).

Schulz ، 1992. الخلايا الحية من الغربال من الصنوبريات كما تصورها متحد البؤر ، والمسح بالليزر المجهري مضان. البروتوبلازما 166: 153-164.

شيرر ، 1978. كيمياء جدار الخلية والتركيب الدقيق في ليبتويدات Dendroligotrichum (بريوفيتا): الجدار النهائي. عامر. جيه بوت. 65:
1027-1031.

عيسو ، 1976. تشريح نباتات البذرة ، الطبعة الثانية.

توماس ، ب. 2000. الأشجار: تاريخها الطبيعي. صحافة جامعة كامبرج.

لتضاف مصادر أخرى.

آخر تحديث للمقالة: 27/2/15 ، 25 أغسطس 2020 (تم إصلاح بعض الروابط المعطلة)

جلسنا جميعًا تحت أشجار قديمة هائلة ، سواء كان ذلك للنزهة ، أو للظل ، أو لمجرد الحصول على مكان هادئ للجلوس فيه
فكر في. يتذكر الكثير منا بشكل غامض دروس العلوم في مدرستنا ويمكن أن يتذكروا أساسيات التمثيل الضوئي ودورة الحياة
من الشجرة. ومع ذلك ، هناك في الواقع الكثير مما يحدث تحت ذلك اللحاء مما قد تدركه. نلقي نظرة أخرى على كيف شجرة
المياه والأعلاف والنمو وجميع الآليات المعقدة التي طورتها للقيام بذلك وقد تجدها رائعة للغاية! في ال
على الأقل ، سوف يمنحك بالتأكيد شيئًا ما يجب مراعاته في المرة القادمة التي تتكئ فيها على شجرة بلوط عمرها 100 عام لتفكر في
المالية.

قد تمتص أشجار البلوط ، مثل تلك الموضحة أعلاه (نموذج ثلاثي الأبعاد لأشعة Pov-Ray) أكثر من 400 لتر من الماء كل يوم! هذه المياه
يتحرك لأعلى في الجذع في الحلقات الخارجية من نسيج الخشب (الخشب). يتم دمج بعض هذه المياه (مؤقتًا) في الخلايا
لديها مساحة شاسعة من الأوراق لالتقاط ما يكفي من ضوء الشمس لعملية التمثيل الضوئي وهذه الأوراق تحتاج إلى ثاني أكسيد الكربون وهو
تتفاعل مع الماء لتشكيل اللبنات الأساسية العضوية لخلايا النبات ، باستخدام الطاقة التي يسخرها ضوء الشمس. هؤلاء
تتضمن اللبنات الأساسية الأحماض الأمينية والسكريات. يأتي ثاني أكسيد الكربون الذي تشتد الحاجة إليه من الغلاف الجوي والأوراق
لها مسام قابلة للإغلاق تسمى الثغور (فغرة مفردة) لامتصاص ثاني أكسيد الكربون عن طريق الانتشار. تولد الأوراق بشكل عام
السيقان التي لها مفصل في قاعدتها (تسمى اللب) وهذا يسمح للأوراق بالاهتزاز في مهب الريح ، مما يؤدي إلى تحريك الهواء إلى
مساعدة الأوراق في الحصول على إمدادات جديدة من ثاني أكسيد الكربون (الانتشار في الهواء الساكن بطيء ومنطقة ثاني أكسيد الكربون الراكدة
سوف يحيط الهواء المنضب بكل ورقة). فيما يلي معادلة عامة لعملية التمثيل الضوئي:

اليسار: قالب ورنيش للسطح السفلي للورقة يظهر
الثغور وخلايا الحراسة المصاحبة لها.

انقر هنا لمعرفة المزيد عن مورفولوجيا الأوراق والأوعية الدموية.

ستغلق الثغور للحفاظ على المياه في الليل عندما لا يمكن الاستمرار في عملية التمثيل الضوئي ، وستغلق إذا كان النبات كذلك
فقدان الكثير من الماء. ستفتح الثغور وتغلق وفقًا لإيقاع الساعة البيولوجية وكذلك استجابة مباشرة للضوء والظلام.
قد تنغلق الثغور أيضًا استجابةً للجرح - يمكن أن تفقد النباتات الكثير من الماء من خلال الجروح المفتوحة وبعض النباتات ، على سبيل المثال
تتفاعل نباتات الطماطم بسرعة مع الضرر عن طريق إرسال إشارات كهربائية في جميع أنحاء أوراقها مما يؤدي إلى إغلاق الثغور.

على الرغم من هذه الإجراءات ، تفقد النباتات الكثير من الماء من خلال ثغورها وتحتاج هذه المياه إلى الاستبدال. تحمل سفن Xylem
الماء من الجذور حتى الساق والأوراق. تستغل النباتات هذا الموقف ، وتستفيد إلى أقصى حد من "الشيء السيئ" وتستفيد منه
ما يسمى ب تيار النتح من النسغ الذي يصعد في نسيج الخشب ليحمل المغذيات المعدنية التي تحصل عليها الجذور من التربة ،
معها. يساعد النتح من الأوراق أيضًا على إبقائها باردة (مهم لأنها تتعرض لأشعة الشمس عن قصد!).

يتم حمل نسيج الخشب في كل ورقة ، على طول الوريد المركزي في الوسط وفي شبكة الأوعية الدموية للورقة. ثم الماء
يخترق الورقة من خلية إلى أخرى ويتبخر في الفراغات الهوائية. كيف ينتقل الماء من خلية إلى أخرى؟ في الأنسجة النباتية مثل
mesophyll ورقة ، ترتبط الخلايا المجاورة بواسطة مسام تسمى plasmodesmata. هذه مسام صغيرة تمر عبر الخلية
جدران وأغشية الخلايا المجاورة. وهي مبطنة بالغشاء وتكون السيتوبلازم في الخلايا المجاورة
مستمر حيث يملأ السيتوبلازم القنوات الوراثية. وهكذا ، فإن السيتوبلازم في الخلايا النباتية تشكل مستمرًا متصلًا
نظام يسمى سيمبلاست . يمكن أن ينتقل الماء عبر السيتوبلازم من خلية إلى أخرى عبر سيمبلاست. يمكن للمياه ، ومع ذلك ،
تتحرك أيضًا عبر الفراغات خارج الخلية وجدران الخلايا التي تشكل معًا أبولاست . جدران الخلايا مصنوعة بشكل أساسي من
الألياف الدقيقة السليلوزية التي تشكل شبكة مسامية. يمكن أن يتحرك الماء من خلال apoplast الشعرية (وربما يتحرك بشكل أسرع
من خلال symplast).

سيتحرك الماء لأعلى داخل أنبوب زجاجي ضيق جدًا (أنبوب شعري) لمسافة قصيرة. يفعل الماء هذا لأنه كذلك
لزج. جزيئات الماء مشحونة كهربائيا و ثنائي القطب (أحد طرفي أو قطب الجزيء مشحون سلبًا ، والآخر
قطب موجب الشحنة). تجذب الشحنات المعاكسة وتترابط جزيئات الماء أو تلتصق ببعضها البعض (بواسطة روابط هيدروجينية في
عملية تسمى تماسك - مثل الالتصاق بالإعجاب) كما أنها تنجذب كهربائيًا إلى مواد أخرى ، مثل الجدار الزجاجي لـ
الأنبوب الشعري ، أو الألياف الدقيقة السليلوزية لخلايا الأبوبلاست (في عملية تسمى التصاق - اثنان على عكس المواد اللاصقة
سويا). هذا الجذب يسحب الماء على طول المساحات الضيقة (هكذا يمكن للإسفنج أن يمتص الماء بشكل سلبي). ال
القوة التي تحرك حركة الماء هذه هي القوة الشعرية للالتصاق والتماسك. هذه القوة تدفع حركة الماء
من خلال أبوبلاستس النبات. تعتبر الشعيرات الدموية ذات أهمية رئيسية في نقل المياه على طول الجزء الخارجي من السيقان الطحلبية في ectohydric
الطحالب.

ينتقل الماء من نسيج الخشب عبر الورقة إلى الفراغات الهوائية بواسطة apoplast و symplast ثم يتبخر عبر
الثغور (النتح).

انقر هنا وهنا لمزيد من المعلومات حول هيكل الخشب والخشب.

نتح الماء من الأوراق هو القوة الدافعة الرئيسية لحركة
الماء في نسيج الخشب. يؤدي فقدان الماء من الأوراق إلى ضغط شفط سلبي
الماء حتى الجذع. تبلغ معدلات تدفق الذروة في نسيج الخشب حوالي 1 مم / ثانية ، على الرغم من أن السرعات القصوى عالية
تم الإبلاغ عن 0.8 م / ث. يتوقف التدفق في نسيج الخشب ليلاً ثم ترتفع السرعات في
صباحًا ، ويبلغ ذروته في منتصف النهار تقريبًا. تمتلك السفن الأوسع سرعات قصوى أكبر ولكنها أكبر
عرضة للتجويف (تكوين فقاعات الهواء التي تسد أوعية نسيج الخشب) في الطقس البارد. ل
لهذا السبب ، فإن الصنوبريات دائمة الخضرة التي تتحمل البرد لها أوعية أضيق وأشجار نفضية
إنتاج أوعية أضيق في الخريف وأوعية أوسع في الربيع والصيف - هذه الدورة السنوية
في حجم الوعاء يخلق حلقة النمو السنوية التي تظهر في الأشجار. يحدث التجويف عند الماء
كسر العمود - يتم سحب الماء إلى ارتفاع كبير وقد ينكسر تحت رونقه
الوزن ، خاصة إذا كان باردًا و "هشًا" وكسر عمود الماء أكثر احتمالًا أيضًا على نطاق أوسع
أوعية. حقيقة أن أعمدة المياه يمكن رفعها ضد الجاذبية على الإطلاق ترجع إلى التماسك:
تلتصق جزيئات الماء ببعضها البعض ومن ثم تتحرك لأعلى في نسيج الخشب كعمود مستمر.
سوف تلتصق المياه أيضًا بجدار الوعاء من الداخل. هذا التفسير المادي للنسيج النسغ
الصعود يسمى نظرية تماسك التوتر ، حيث يتم سحب الماء إلى أعلى الشجرة (وكذلك في
توتر). حركة النسغ في نسيج الخشب تسمى تيار النتح .

قبل التفكير في نظام نقل اللحاء ، دعونا نلقي نظرة على امتصاص الماء في الجذور.

إمكانات الماء (بالنظر إلى الحرف اليوناني psi كرمز لها) هي ببساطة الطاقة الكامنة التي تمتلكها الوحدة
حجم (حجم محدد ، على سبيل المثال 1 متر مكعب) من الماء. إنه مجموع الأنواع المختلفة للطاقة الكامنة
يمكن أن تمتلك المياه. الأكثر شيوعًا هي طاقة الجاذبية الكامنة. خذ كرة وارفعها في الهواء
وقمت بزيادة طاقتها الكامنة للجاذبية. الطاقة هي القدرة على إحداث التغيير وهذا
طاقة الجاذبية هي طاقة كامنة لأن لديها القدرة على إحداث تغيير ، لكنها لن تفعل ذلك حتى
يتم تحرير الكرة. عند إطلاقها ، تسقط الكرة على الأرض لأنها تفقد طاقة وضع الجاذبية التي هي
تحولت إلى طاقة حركية (طاقة الحركة).

إمكانات الماء مفهوم مفيد لوصف حركة الماء في النباتات. كثيرا ما يقال أن الماء سوف
الانتقال دائمًا من منطقة ذات إمكانات مائية عالية إلى منطقة ذات إمكانات مائية منخفضة (أسفل جهد مائي
التدرج) - مثل الكرة الساقطة. ومع ذلك ، هذا ليس صحيحًا تمامًا ، فالمياه سينتقل إلى أسفل التدرج المحتمل للماء
من اتفاقه إذا سمح بذلك. ومع ذلك ، فمن الممكن نقل المياه من منطقة منخفضة المياه المحتملة إلى أ
منطقة ذات إمكانات مائية عالية ، من خلال توفير الطاقة (كما فعلت عند رفع الكرة) - سيكتسب الماء بعد ذلك
الطاقة الكامنة. في نسيج الخشب ، ينتقل الماء من إمكانات المياه العالية إلى المنخفضة. المصنع لا ينفق أي شيء من تلقاء نفسه
الطاقة لتحريك الماء ، فهي ببساطة تفتح الثغور والنتح يفعل الباقي ويتحرك الماء منه
إمكانات مائية عالية في الجذور إلى إمكانات مائية منخفضة في الهواء فوق المظلة. (يخلق النتح أ
جهد الضغط السلبي في الجزء العلوي من الشجرة ، وامتصاص الماء حتى الجذع). ومع ذلك ، في ماء اللحاء
يمكن أن تنتقل من إمكانات المياه المنخفضة إلى المرتفعة لأن النبات يستخدم الطاقة الخلوية (في شكل ATP) إلى
ضخ الماء بنشاط لأعلى أو لأسفل الجذع (يخلق ضغطًا إيجابيًا يدفع الماء على طول
اللحاء). في كل من نسيج الخشب واللحاء ، يكون الضغط هو الذي يدفع حركة الماء.

ال اللحاء يحتوي على نظام من الأوعية لنقل المواد الممتلئة ضوئيًا (منتجات التمثيل الضوئي
مثل الأحماض الأمينية والسكريات) حول النبات. يتم نقل السكر بشكل أساسي على شكل سكروز ونيتروجين كأمينو
الأحماض (اللبنات الأساسية للبروتينات). ربما يكون السبب وراء نقل السكروز بدلاً من الجلوكوز
لأن السكروز أصعب على البكتيريا في التمثيل الغذائي وبالتالي فإن نقل السكروز يقلل من خطر الإصابة بالعدوى.
(وبالمثل تنقل الحشرات سكر التريهالوز والأعشاب البحرية مانيتول. لكن الثدييات تنقل الجلوكوز
في مجرى الدم حيث يمكن أن تستخدمه الخلايا العصبية بسرعة ويتطلب وجود مثل هذه الأدمغة الكبيرة
إمداد وقود جاهز. هذا ، إلى جانب درجات الحرارة الدافئة باستمرار ، يجعل الثدييات أكثر عرضة للإصابة
وبالتالي فقد طوروا أجهزة مناعية متطورة للغاية. ومع ذلك ، لا تزال الجروح الكبيرة كبيرة
غالبًا ما تؤدي الحيوانات في الطبيعة إلى الموت ، ليس من الجرح ، ولكن من العدوى اللاحقة).

اللحاء هو نسيج يتكون من عدة أنواع مختلفة من الخلايا ، بما في ذلك الحمة ، والألياف الصلبة الصلبة ،
وأوعية اللحاء ، التي تسمى أنابيب الغربال ، والتي تتكون من أعضاء أو عناصر أنبوب غربال (أنبوب غربال
الخلايا). ينقل اللحاء السكريات (وغيرها من الكائنات الحية الضوئية) من مصادر مكان إطلاق سراحهم (على سبيل المثال
أوراق البناء الضوئي حيث يتم تصنيعها ، أو تخزين الأعضاء مثل المصابيح التي تنبت في الربيع) إلى المصارف
حيث استخدموا (مثل زراعة الفاكهة والأوراق المظللة وأعضاء التخزين مثل الجذور التي تخزن السكريات كنشا).
تسمى هذه العملية بالانتقال (اسم يستخدم أحيانًا أيضًا لوصف حركة المواد في نسيج الخشب).
من المعروف الآن أنه ليس فقط السكريات والمواد المذابة الأخرى التي تنتقل عبر اللحاء ، ولكن الماء
يتحرك معها - تتحرك عصارة اللحاء بأكملها تدفق بالجملة ( كتلة تعويم w أو النقل الجماعي).

في أوراق البناء الضوئي ، يمكن نقل السكريات نحو أنابيب غربال اللحاء في الأوردة عن طريق
إما مسارات سيمبلاست أو أبوبلاست ، كما هو موضح أدناه:

لاحظ أن مسار السكتة الدماغية يتضمن السكريات التي تعبر أغشية الخلايا لحمة متخصصة
خلايا تسمى الخلايا المصاحبة (عادة ما توجد خلية مصاحبة واحدة لكل عنصر غربال). هذا سطح الخلية
يمكن للغشاء أن ينظم نقل السكر ويدفعه أيضًا عن طريق ضخ السكر بنشاط من
خلايا النسيج المجاورة في أنابيب غربال اللحاء (باستخدام مضخات البروتين الغشائية التي تتطلب
الطاقة الخلوية على شكل ATP). يتم ضخ السكريات في الخلية المصاحبة / عنصر أنبوب الغربال
يخلق تدرجًا تناضحيًا ، أو بطريقة أخرى ، يقلل من إمكانات الذائبة للخلية المصاحبة ، وبالتالي
يقلل من إمكانياتها المائية. (الجهد المذاب هو الأعلى للمياه النقية التي تُعطى القيمة صفر ، لذلك غير ذلك
سيكون للحلول قدرة مذابة أقل أو أكثر سالبة). ثم يتبع الماء السكر أثناء انتقاله منه
إمكانات المياه العالية إلى المنخفضة وتدخل في أنابيب الغربال. حيث ينتقل اللحاء على طول أنابيب الغربال في
المصدر ، ويمر من عنصر إلى عنصر ، يتم دفعه حيث يتم تحميل المزيد من السكريات فيه ، مما ينتج عنه نبض
الضغط (جهد الضغط الإيجابي) الذي يدفع اللحاء على طول.

يحدث تفريغ السكريات في الحوض. هنا تقوم الخلايا المصاحبة بضخ السكريات بنشاط من
اللحاء ، مما يتسبب في اتباع المياه. يضيف هذا التفريغ إلى تدرج الضغط في أنابيب الغربال - اللحاء
يتم دفعه عن طريق تحميل السكر من المصدر وسحبه عن طريق تفريغ السكر في الحوض. هذه
يمكن أن تحدث الحركة من المصدر إلى الحوض في أي اتجاه داخل المصنع ، ولكن سيكون أحد المسارات الرئيسية
من الأوراق ، أسفل الساق ، إلى الجذور. لا تستطيع الجذور ولا تقوم بالتمثيل الضوئي وتحتاج إلى السكريات
تلبية احتياجات الطاقة الخاصة بهم ، كما يقومون بتخزين السكريات الزائدة مثل نشاء ، بأمان تحت الأرض وبعيدًا عن
تصفح العواشب!

يتم فصل أعضاء أنبوب الغربال المجاور عن طريق ألواح غربال مسامية بأقطار مسامية تتراوح من حوالي 1 ميكرومتر إلى 14 ميكرومتر.
مسؤولة عن توفير معظم الطاقة اللازمة لضخ المواد داخل وخارج أنابيب اللحاء إلى خلايا النسيج المجاورة.
تربط البيانات الوصفية للوسائط المفردة الكبيرة ومجموعات البلسميات ، تسمى مناطق الغربال ، السيتوبلازم للخلية المصاحبة بأنبوب الغربال الخاص بها
عنصر. "منطقة الغربال" هو مصطلح عام لمنطقة المسام التي تربط خلية أنبوب الغربال بخلية أخرى. عندما تكون هذه المسام خاصة
كبيرة ومحصورة في قطعة مميزة من جدار الخلية ، كما هو الحال في الجدران النهائية لخلايا الأنبوب الغربالي ، تسمى ألواح الغربال.

عندما يتم قطع أنبوب الغربال أو جرحه ، ينتشر البروتين P (يرتاح) بسرعة لملء التجويف وسد المسام في ألواح الغربال ، لذلك
سد الوعاء ومنع المزيد من فقدان عصارة اللحاء.

لا تحتوي عاريات البذور ، بما في ذلك الصنوبريات مثل شجرة الصنوبر ، على أنابيب غربال. بدلاً من ذلك ، لديهم خلايا غربالية متصلة ببعضها البعض
مناطق الغربال ذات المسام الأصغر (قطرها أقل من 0.8 ميكرومتر بشكل عام) ، وبالتالي لا تشكل أنبوبًا مفتوحًا. خلايا الغربال
أضيق كثيرًا (قطرها أقل من حوالي 5 ميكرومتر ، مقارنة بخلايا الأنبوب الغربالي التي يصل حجمها إلى حوالي 50 ميكرومترًا في
قطرها) وأطول عدة مرات من خلايا أنبوب الغربال. تعمل خلايا الحمة المتخصصة مثل الخلايا المصاحبة ، ولكنها تسمى
الخلايا الزلالية في عاريات البذور. (في التطوير ، يتم إنتاج خلية أنبوب الغربال والخلية المصاحبة لها من نفس الخلية الأصل بواسطة الخلية
الانقسام ، في حين أن الخلايا المنخلية والخلايا الزلالية لا تحتوي على خلية أصل مشتركة). تحتفظ خلايا الغربال في عاريات البذور بـ SER (أملس
الشبكة الإندوبلازمية) كشبكة تنتهي على جانبي المنخل هي مسام ، ولا تحتوي على بروتين P. عندما عاريات البذور
تُجرح خلية الغربال ، وتتضخم SER وتتوسع لتسد المسام. قد يكون لشبكة SER هذه أيضًا دور في النقل وهي كذلك
من الممكن أن يعمل الانتقال في لحاء عاريات البذور بآلية مختلفة عن تلك الموصوفة لأنابيب غربال كاسيات البذور.

تحتوي الطحالب والطحالب أيضًا على أنسجة تشبه اللحاء. ممدود في الطحالب الخلايا اللبنية متصلة بواسطة حقول plasmodesmata (مع المسام
بأقطار من 0.12 إلى 0.15 ميكرومتر في Dendroligotricum ) وهكذا تشبه خلايا الغربال. في الأعشاب البحرية ، تتكون خيوط البوق من غربال
خلايا متصلة بمناطق الغربال أو ألواح الغربال ، بأقطار مسامية تتراوح من 0.04-0.09 ميكرومتر في لاميناريا ، إلى 6.0 ميكرومتر بوصة
عشب البحر العملاق تكيس كبير . في عاريات البذور ، يكون قطر المسام عادة أقل من 0.8 ميكرومتر ، و 6.5 ميكرومتر في فاجوس (الزان).
يبدو أن النمط العام هو أنه مع انتقال النباتات إلى الأرض وتنمو بشكل أكبر ، زادت أحجام مسامها أيضًا ، مما يقلل من مقاومة النسغ.
الحركة وتزيد من المعدل الأقصى للانتقال في وعاء بقطر معين. قد تشكل عاريات البذور أشجارًا كبيرة جدًا وهي كذلك
يتعارض مع هذا الاتجاه وسيقال المزيد عن هذا لاحقًا.

التي تتوسع لملء كل المساحة حتى جدران الخلايا الصلبة ("الصناديق") التي تحتوي عليها. سيحدث هذا إذا تعرضت الخلايا لـ
محلول سكر منخفض التركيز - ينتقل الماء إلى الخلايا حتى تمتلئ الخلايا. الحق - الخلايا التي فقدت الماء بالتناضح ،
مما يتسبب في تقلص البروتوبلاستس بعيدًا عن جدران الخلايا ، وهي ظاهرة تسمى تحلل البلازما (يُقال إن الخلايا متحلل ). هذه
حدث لأن الأنسجة كانت غارقة في محلول سكر عالي التركيز ، مما تسبب في انتشار الماء من الخلايا عن طريق التناضح.
نظرًا لأن الماء يشكل حوالي 70٪ من حجم الخلايا ، فإن البروتوبلاست تقلصت وتبتعد عن جدران الخلايا المحيطة بها.

هذه الظاهرة مهمة في النباتات. In soft green or fleshy plant parts, when the plant has sufficient water, the cells are full and the
protoplasts push against the cell walls, keeping them rigid (rather like tyres filled with water at high pressure) and giving the plant parts
support - the cells and plant parts are said to be turgid (swollen and rigid). This is important for keeping leaves and green stems upright to
intercept sunlight - the tissues (especially parenchyma) functions as a pressurised cellular solid. A common example of a pressurised
cellular solid is polystyrene - tiny balls of foam filled with air which when packed together become rigid - bending the polystyrene slightly
squeezes the air inside the balls which resist bending. If a plant is dehydrated (due to water loss by evaporation) however, the cells
plasmolyse and lose pressure and the cell walls lose rigidity and the cells become flaccid and the plant wilts. This is also protective - as
leaves droop so they become less-exposed to the drying sun and/or wind. Of course, the plant cannot survive in this desiccated state
indefinitely, as water is vital to cell chemistry, but they can recover quickly if the plant receives water.

Animal cells, such as mammalian red blood cells, similarly shrink if they lose water by osmosis to a concentrated solution. ومع ذلك، إذا
immersed in distilled water, which is fairly pure, then water enters the cells by osmosis, causing them to swell and burst - mammalian cells
will explode within seconds on contact with distilled water. Single-celled organisms that resemble animal cells, like amoeba , can survive
because they have contractile vacuoles, which swell up with water, as excess water enters the cell, and then contract to expel the water.

Osmosis and Plasmolysis

Not all scientists define water potential in the same way. We have adopted the definition in terms of potential energy per unit volume. More or
less equivalently, some define it as potential energy per mole (one mole being about 6.022 x 10^23 particles, or molecules of water in this
case). Other definitions refer to water potential as the free energy of water per unit volume or per mole. Free energy is the energy available
to do work, and so is essentially equivalent to potential energy in most cases. However, free energy is sometimes defined as internal energy
only. A system, such as a mass of water, has both internal energy (due to the movements of its molecules relative to each other) and
external energy (due to the movement of the body of water as a whole). In plant biology, we need to include both external and internal
energy - external energy is important when we consider movement of water up a tree - as it ascends, the water as a whole gains gravitational
potential energy, which has the potential to do work should the water be released and allowed to fall to the ground. Internal energy is
important as this drives diffusion.

Diffusion is the net or overall movement of molecules from a region of higher concentration to a region of lower concentration. (By
concentration we mean the number of molecules in a given volume, such as the number of molecules per cubic meter). This movement
occurs because molecules are in constant thermal motion (they move about and the hotter they are, the more they move) and this
movement is random. If a membrane separates the regions of higher and lower concentration, then diffusion will only take place if the
membrane is permeable to the substance diffusing - for example if it is porous and the pores are large enough to allow the molecules
through. The cell-surface membrane works in this way - it is a selectively-permeable membrane, allowing only certain substances to cross it.
Water is one such substance. However, because cell membranes are made principally of lipids (fats/oils) in the form of phospholipids, water
does not cross easily (oil and water do not mix - water does not dissolve well in fat and vice versa) and will only slowly leak across a
phospholipid membrane. However, cells need water and so cell membranes have protein pores, called aquaporins, that are the right size to
allow water molecules to cross easily. This is an example of facilitated diffusion - the protein pores help or facilitate the diffusion of water
عبر الغشاء. Diffusion of water across cell membranes is so important that it is given its own special name - التنافذ .

In biology we rarely deal with 'pure' water, since biological fluids are all solution. A solution is a mixture of materials, in which certain
substances, called solutes, are dissolved in a solvent (which is the main component of the mixture). Most often in biology the solvent of
interest is water and this will contain a variety of dissolved solutes such as salts (like sodium chloride or common table salt, NaCl, and slats of
potassium, calcium and iron and other metals) sugars and amino acids. When salt, NaCl, dissolves in water, it splits up into ions of sodium,
Na+ and chloride, Cl- (an ion is an atom or molecule that gains one or more units of net electric charge, either positive or negative). In such
a solution it is inconvenient to think of the concentration of water as this is hard to measure, and we usually think in terms of concentration of
solute. Since ions, atoms or molecules of solvent occupy space that would otherwise be occupied by water molecules, the higher the total
solute concentration (of all solutes) the lower the concentration of water. Thus water will diffuse from a region of lower solute concentration
(higher water concentration) to a region of higher solute concentration (lower water concentration).

Osmosis across plant cell membranes can be easily demonstrated using plant tissues. A classic experiment involves taking strips of onion
epidermis (such as the translucent tissue-paper like layer on the inside of the fleshy leaves of the onion bulb which is one-cell thick and so
easily observed under the light microscope) and immersing them for twenty minutes or so in different concentrations of solution, typically a
solution of sucrose sugar. Some results from such an experiment are shown below:


Photosynthesis within the Chloroplast

In all autotrophic eukaryotes, photosynthesis takes place inside an organelle called a chloroplast. بالنسبة للنباتات ، توجد الخلايا المحتوية على البلاستيدات الخضراء في الطبقة الوسطى. Chloroplasts have a double membrane envelope composed of an outer membrane and an inner membrane. Within the double membrane are stacked, disc-shaped structures called thylakoids.

Embedded in the thylakoid membrane is chlorophyll, a pigment that absorbs certain portions of the visible spectrum and captures energy from sunlight. Chlorophyll gives plants their green color and is responsible for the initial interaction between light and plant material, as well as numerous proteins that make up the electron transport chain. The thylakoid membrane encloses an internal space called the thylakoid lumen. A stack of thylakoids is called a granum, and the liquid-filled space surrounding the granum is the stroma or &ldquobed.&rdquo

شكل: Structure of the Chloroplast: Photosynthesis takes place in chloroplasts, which have an outer membrane and an inner membrane. Stacks of thylakoids called grana form a third membrane layer.


Discussion & Explanation

The hypothesis was supported in that all forms of sugar produced energy and that glucose was the most efficient.

The carbon dioxide produced can be directly related to the energy produced through fermentation because carbon dioxide is a by-product of ethanol fermentation (Cellular, 54). The control that contained no sugar produced no energy because a source of sugar is required for glycolysis and fermentation to occur.

Glucose had the greatest rate of energy production because its rate of carbon dioxide production was the largest. Sucrose had the second-highest rate of production while fructose had the lowest rate out of the three sugars. Glucose’s rate of energy production was more than three times that of fructose.

Glucose was directly used in the glycolysis cycle and did not require any extra energy to convert it into a usable form (Freeman, 154). This supported why glucose was the most efficient.

Sucrose required an enzyme and energy input to break it down into glucose and fructose in order for it to be processed in glycolysis (Freeman, 189). Fructose also could not be used immediately in the glycolysis chain but had to be altered to enter the chain as one of the intermediates (Berg, 2002).

These processes required to convert the non-glucose sugars into a usable form reduced their efficiency when compared to glucose. The largest source of error for the experiment was the start time of fermentation. The yeast was added to the fructose solution well after the glucose and fructose yeast solutions began fermenting.

Fermentation takes time to reach its maximum rate of energy production so the time gap left glucose and sucrose further ahead than fructose in the fermentation process (Berg, 2002). The data on the rate of carbon dioxide production was therefore skewed because the start of fermentation was not controlled.

Glucose and sucrose appear far more efficient than fructose because of this error. If this experiment were to be repeated, extra care would be taken to ensure that fermentation began at the same time. The measurements of sugars would be measured in equal molarity and not by percent in a solution so that the sugar molecules are equal across all of the tests.

Other follow-up experiments may include testing other types of yeasts to see how fermentation rates are impacted. The results of these experiments could impact what sugars are the most efficient in alcohol fermentation. This could determine what types of sugar brewers should use for the most efficient production of alcohol.

Help Us Fix his Smile with Your Old Essays, It Takes Seconds!

-We are looking for previous essays, labs and assignments that you aced!

المنشورات ذات الصلة

Over the last few years, the issue of carbon monoxide (CO) poisoning in the home&hellip

3 Types of Television Production Live Live-to-Tape Pre-Produced Live Television Production Live television production is&hellip

All living things are on Earth are carbon based life forms, carbon is the essential&hellip

The term ecosystem was first used by Tansley (1935) to refer to all the components&hellip

Problem: Yeasts undergo aerobic cell respiration if there is sufficient oxygen and releases carbon dioxide&hellip

Author: William Anderson (Schoolworkhelper Editorial Team)

Tutor and Freelance Writer. Science Teacher and Lover of Essays. Article last reviewed: 2020 | St. Rosemary Institution © 2010-2021 | Creative Commons 4.0


The Problem With Lactose

Disaccharides have their place in a healthy diet, but not all disaccharides are well-received. Lactose is a disaccharide found in milk. This particular disaccharide requires a digestive enzyme called lactase to break it down into its monosaccharides, glucose and galactose.

Whether due to genetics or aging, your body may not produce enough lactase or any at all, which means your body can't break down lactose. If left intact, the disaccharide causes digestive issues such as abdominal pain, bloating and diarrhea. If you're lactose intolerant, you want to avoid foods that contain lactose, drink lactose-free milk or use digestive enzymes to prevent the side effects.


الاستنتاجات ووجهات النظر

Plant innate immunity does not involve straightforward pathways but arises as a highly complicated network including many signalling molecules and various cross-talks. In this intricate network, sugar signals may contribute to immune responses and probably function as priming molecules. It is likely that these putative roles also depend greatly on coordinated relationships with hormones and light status. Today, plant protection against a vast range of invasive pathogens and pests needs promising strategies to produce various agrochemicals to confer crop resistance ( Rahnamaeian, 2011). However, producing agrochemicals with no environmental risks is almost impossible. Moreover, plant resistance breeding programmes are time-consuming, and conferred resistance may be lost in a relatively short time. Therefore, there is a strong need to find biodegradable and cheap alternatives. More fundamental research is needed towards sugar-mediated plant immunity in order to explore further the possibilities of using biodegradable sugar-(like) compounds as alternatives to toxic agrochemicals.


Digestion and Absorption

Digestion is the mechanical and chemical break down of food into small organic fragments. It is important to break down macromolecules into smaller fragments that are of suitable size for absorption across the digestive epithelium. Large, complex molecules of proteins, polysaccharides, and lipids must be reduced to simpler particles such as simple sugar before they can be absorbed by the digestive epithelial cells. Different organs play specific roles in the digestive process. The animal diet needs carbohydrates, protein, and fat, as well as vitamins and inorganic components for nutritional balance. How each of these components is digested is discussed in the following sections.

الكربوهيدرات

The digestion of carbohydrates begins in the mouth. The salivary enzyme amylase begins the breakdown of food starches into maltose, a disaccharide. As the bolus of food travels through the esophagus to the stomach, no significant digestion of carbohydrates takes place. The esophagus produces no digestive enzymes but does produce mucous for lubrication. The acidic environment in the stomach stops the action of the amylase enzyme.

The next step of carbohydrate digestion takes place in the duodenum. Recall that the chyme from the stomach enters the duodenum and mixes with the digestive secretion from the pancreas, liver, and gallbladder. Pancreatic juices also contain amylase, which continues the breakdown of starch and glycogen into maltose, a disaccharide. The disaccharides are broken down into monosaccharides by enzymes called maltases, sucrases، و lactases, which are also present in the brush border of the small intestinal wall. Maltase breaks down maltose into glucose. Other disaccharides, such as sucrose and lactose are broken down by sucrase and lactase, respectively. Sucrase breaks down sucrose (or “table sugar”) into glucose and fructose, and lactase breaks down lactose (or “milk sugar”) into glucose and galactose. The monosaccharides (glucose) thus produced are absorbed and then can be used in metabolic pathways to harness energy. The monosaccharides are transported across the intestinal epithelium into the bloodstream to be transported to the different cells in the body. The steps in carbohydrate digestion are summarized in Figure 1 and Table 1.

Figure 1. Digestion of carbohydrates is performed by several enzymes. Starch and glycogen are broken down into glucose by amylase and maltase. Sucrose (table sugar) and lactose (milk sugar) are broken down by sucrase and lactase, respectively.

Table 1. Digestion of Carbohydrates
إنزيم Produced By Site of Action Substrate Acting On المنتجات النهائية
الأميليز اللعابي Salivary glands فم Polysaccharides (Starch) Disaccharides (maltose), oligosaccharides
الأميليز البنكرياس Pancreas Small intestine Polysaccharides (starch) Disaccharides (maltose), monosaccharides
Oligosaccharidases Lining of the intestine brush border membrane Small intestine السكريات Monosaccharides (e.g., glucose, fructose, galactose)

بروتين

A large part of protein digestion takes place in the stomach. The enzyme pepsin plays an important role in the digestion of proteins by breaking down the intact protein to peptides, which are short chains of four to nine amino acids. In the duodenum, other enzymes—التربسين, elastase، و كيموتربسين—act on the peptides reducing them to smaller peptides. Trypsin elastase, carboxypeptidase, and chymotrypsin are produced by the pancreas and released into the duodenum where they act on the chyme. Further breakdown of peptides to single amino acids is aided by enzymes called peptidases (those that break down peptides). Specifically, carboxypeptidase, ديبيبتيداز، و أمينوبيبتيداز play important roles in reducing the peptides to free amino acids. The amino acids are absorbed into the bloodstream through the small intestines. The steps in protein digestion are summarized in Figure 2 and Table 2.

Figure 2. Protein digestion is a multistep process that begins in the stomach and continues through the intestines.

  • بيبسين
  • التربسين
  • Elastase Chymotrypsin
  • Carboxypeptidase
  • Aminopeptidase
  • Dipeptidase

Lipids

Lipid digestion begins in the stomach with the aid of lingual lipase and gastric lipase. However, the bulk of lipid digestion occurs in the small intestine due to pancreatic lipase. When chyme enters the duodenum, the hormonal responses trigger the release of bile, which is produced in the liver and stored in the gallbladder. Bile aids in the digestion of lipids, primarily triglycerides by emulsification. Emulsification is a process in which large lipid globules are broken down into several small lipid globules. These small globules are more widely distributed in the chyme rather than forming large aggregates. Lipids are hydrophobic substances: in the presence of water, they will aggregate to form globules to minimize exposure to water. Bile contains bile salts, which are amphipathic, meaning they contain hydrophobic and hydrophilic parts. Thus, the bile salts hydrophilic side can interface with water on one side and the hydrophobic side interfaces with lipids on the other. By doing so, bile salts emulsify large lipid globules into small lipid globules.

Why is emulsification important for digestion of lipids? Pancreatic juices contain enzymes called lipases (enzymes that break down lipids). If the lipid in the chyme aggregates into large globules, very little surface area of the lipids is available for the lipases to act on, leaving lipid digestion incomplete. By forming an emulsion, bile salts increase the available surface area of the lipids many fold. The pancreatic lipases can then act on the lipids more efficiently and digest them, as detailed in Figure 3.

Lipases break down the lipids into fatty acids and glycerides. These molecules can pass through the plasma membrane of the cell and enter the epithelial cells of the intestinal lining. The bile salts surround long-chain fatty acids and monoglycerides forming tiny spheres called micelles. The micelles move into the brush border of the small intestine absorptive cells where the long-chain fatty acids and monoglycerides diffuse out of the micelles into the absorptive cells leaving the micelles behind in the chyme. The long-chain fatty acids and monoglycerides recombine in the absorptive cells to form triglycerides, which aggregate into globules and become coated with proteins. These large spheres are called chylomicrons. Chylomicrons contain triglycerides, cholesterol, and other lipids and have proteins on their surface. The surface is also composed of the hydrophilic phosphate “heads” of phospholipids. Together, they enable the chylomicron to move in an aqueous environment without exposing the lipids to water. Chylomicrons leave the absorptive cells via exocytosis. Chylomicrons enter the lymphatic vessels, and then enter the blood in the subclavian vein.

Figure 3. Lipids are digested and absorbed in the small intestine.

فيتامينات

Vitamins can be either water-soluble or lipid-soluble. Fat soluble vitamins are absorbed in the same manner as lipids. It is important to consume some amount of dietary lipid to aid the absorption of lipid-soluble vitamins. Water-soluble vitamins can be directly absorbed into the bloodstream from the intestine.

Figure 4. Mechanical and chemical digestion of food takes place in many steps, beginning in the mouth and ending in the rectum.

سؤال الممارسة

Which of the following statements about digestive processes is true?

  1. Amylase, maltase, and lactase in the mouth digest carbohydrates.
  2. Trypsin and lipase in the stomach digest protein.
  3. Bile emulsifies lipids in the small intestine.
  4. No food is absorbed until the small intestine.

إستجابة مجانية

What is the overall outcome of the light reactions in photosynthesis?

The outcome of light reactions in photosynthesis is the conversion of solar energy into chemical energy that the chloroplasts can use to do work (mostly anabolic production of carbohydrates from carbon dioxide).

Why are carnivores, such as lions, dependent on photosynthesis to survive?

Because lions eat animals that eat plants.

Why are energy carriers thought of as either “full” or “empty”?

The energy carriers that move from the light-dependent reaction to the light-independent one are “full” because they bring energy. بعد إطلاق الطاقة ، تعود حاملات الطاقة "الفارغة" إلى التفاعل المعتمد على الضوء للحصول على المزيد من الطاقة. There is not much actual movement involved. Both ATP and NADPH are produced in the stroma where they are also used and reconverted into ADP, Pi, and NADP + .


شاهد الفيديو: جلوكوز I الحلقة I الخلايا الجذعية Glucose I epi 17 I Stem cells (شهر نوفمبر 2021).