التنفس و التخمر

أهداف التجربة :-

المقدمة :-
التنفس عبارة عن التحطم الكيميائي للغذاء من أجل إطلاق الطاقة الضرورية لكل الكائنات الحية . التنفس يتم داخل الخلايا والأنسجة ؛ بناء على ذلك , غالبا ما يسمى بالتنفس الخلوي , أو التنفس الخارجي , وهو ببساطة حركة الهواء داخل وخارج الرئتين .
معظم الكائنات تحتاج إلى كمية ثابتة من الأكسجين للتنفس . عندما يصل هذا الأكسجين إلى الخلايا يتحد مع الجلوكوز , السكر الذي تحلل إليه الطعام , حيث يتم إطلاق الطاقة بالإضافة إلى مخلفات عملية التنفس مثل ثاني اكسيد الكربون والماء .

يمكن كتابة معادلة التنفس الخلوي بالشكل التالي .
طاقة + C6H1206+6O2---------------à 6CO2+ 6H20
ماء ثاني اكسيد الكربون الأوكسجين الجلوكوز

عملية التنفس التي يتم خلالها استخدام الأوكسجين تسمى التنفس الهوائي أو الخلوي ولكن تحت ظروف معينة يتم تحرير الطاقة من الغذاء دون اللجوء إلى الأوكسجين , في هذه الحالة تسمى العملية بالتنفس اللاخلوي أو اللاهوائي . حيث يتم تحرير كمية قليلة من الطاقة لان الجلوكوز لا يتحطم بشكل كلي إلى ثاني اكسيد الكربون والماء . وإنما يتحول إلى المواد كيميائية كالكحول وحمض اللبن , بالإضافة إلى إطلاق كمية قليلة من ثاني اكسيد الكربون كمخلفات لعملية التنفس لبعض أنواع البكتيريا بالإضافة إلى الخميره تحصل على معظم الطاقة بواسطة نوع من التنفس اللاهوائي يدعى التخمير , الخميرة تخمر السكر إلى كحول ( أما التخمير بواسطة البكتيريا فانه ينتج مواد كيميائية مثل butyric acids و citric acid و oxalic acid التي لها عدة استعمالات صناعية .
إن النباتات لها القدرة على إن تتنفس لا هوائيا لعدة أيام , وهذا ما يمكنها من العيش في ظروف تعاني منها الحيوانات من نقص الأكسجين . خلال التمارين الشاقة تقوم العضلات باستهلاك الأوكسجين بشكل أسرع من الكمية التي يزودها بها الدم من الأوكسجين , في هذه الحالة فإن العضلات تتحول من استخدام التنفس الهوائي آلي استخدام التنفس اللاهوائي حيث يتم إنتاج حمض اللبن كنتائج نهائي

التمرين الأول :-
إثبات إن عملية التنفس تنتج طاقة حرارته .

1- قم بتقسيم كمية من البذور المتبرعمة ( مثل حبوب الفاصوليا ) إلى قسمين متساويين . قم بغلي إحدى الكميتين بالماء من اجل قتل هذه الحبوب ثم قم بتعقيمها بواسطة الفورمالين لمنع إطلاق الحرارة خلال تحللها بواسطة البكتيريا ( صوره 5أ).
2- ركب الجهاز حسب الشكل في الأسفل .



صورة رقم 5أ. الجهاز يثبت إنتاج الحرارة بواسطة البذور المتبرعمة .

التمرين الثاني :-
التنفس الهوائي (إطلاق ثاني اكسيد الكربون) .

1- احضر قارورتين زجاجيتين (A) + (B) ؛ قم بإضافة محلول هيدروكسيد الباريوم المشبع إلى منتصف القارورتين كما هو موضح في الصورة 5ب .
2- خذ نفسا عميقا , احبسه لمدة 15 ثانية ثم قم بعملية الزفير بشكل بطيء بداخل القارورة (A) كرر العملية 10 مرات .
3- أغلق انفك وقم بسحب الهواء بواسطة الفم من القارورة ( B ) . كرر العملية 10 مرات .
4- سجل أي تغير يظهر في كلتا القارورتين .



صورة 5ب : جهاز الشهيق والزفير .

ملاحظة: في حالة وجود ثاني اكسيد الكربون، يتحول هيدروكسيد الباريوم إلى راسب ابيض
كثيف، هذا الراسب عبارة عن كوبونات الباريوم.


التمرين الثالث :-
التنفس اللاهوائي ( التخمر) :-

1- ضع محلول الخميرة ( ماء + سكر + خميرة ) بقارورة سعة 125 مل ثم قم بتركيب جهاز التقطير حسب الصورة 3 .
2- ضع الجهاز على الصفيحة المعدنية الساخنة.
3- استخدام الميزان الحراري لمراقبة درجة حرارة البخار الموجود في القارورة .
عندما تصل درجة الحرارة إلى 70 درجة مئوية . غلف الأنبوب الزجاجي بورق نشاف مبلل للمساعدة على تكثيف البخار ( انظر الصورة 5ج). يمكن استخدام القطارة بدلا من الورق المبلل . تأكد من عدم تسرب الماء من الورق المبلل إلى وعاء التجمع .
4- لا تجعل درجة الحرارة تتخطى ال90 درجة مئوية. من المفضل المحافظة على درجة
حرارة بين 85-90 درجة مئوية، المحافظة على درجة حرارة قريبة من 85 درجة مئوية يعطي نتائج أفضل .

5- عندما تبدأ النقاط بالتجمع في الوعاء، أطفىء الصفيحة المعدنية الساخنة ثم قم بتجميع 10 نقاط إضافية .
6- سجل ملاحظاتك واشرح النتيجة .


صورة 5ج: جهاز التقطير .

1. ما هو نتائج عملية التخمير ؟
ناتج عملية التخمير بواسطة الخميرة هو الكحول الايثيلي .

2. لماذا يتم استخدام هيدروكسيد الباريوم للكشف عن وجود ثاني اكسيد الكربون ؟
لأنه يتحول إلى راسب ابيض أثناء تواجد ثاني اكسيد الكربون، بحيث يكون هذا الراسب
دليل على وجود ثاني اكسيد الكربون .

3. هل تتوقع أن تجد ثاني اكسيد الكربون في محلول الخميرة ؟ وضح ذلك ؟
نعم يتواجد CO2في محلول الخميرة، وذلك لان الخميرة عبارة عن كائن حي يقوم بعملية
التنفس وبالتالي إنتاج CO2.

4. هل تتوقع أن تجد CO2في نفس الطلاب ؟ وضح ذلك .
نعم لانCO2 هو ناتج أساسي لعملية التنفس .