معلومة

التحقيق: التنفس الخلوي - علم الأحياء

التحقيق: التنفس الخلوي - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ما العوامل التي تؤثر على التنفس الخلوي؟

يستخدم هذا البحث تقنيات قياس التنفس لحساب معدل استهلاك الأكسجين (التنفس الخلوي) في إنبات بذور البازلاء. تتم مراجعة وتطبيق قانون الغاز المثالي ومفاهيمه.

أسئلة أساسية (الممارسات العلمية)
● ما هي العلاقة بين درجة الحرارة والحجم والضغط؟
● كيف يمكن قياس معدلات التنفس باستخدام مقياس التنفس؟

أسئلة تجريبية:
● كيف يتأثر معدل التنفس بدرجات الحرارة؟
● كيف يختلف معدل تنفس البذور النابتة عن معدل تنفس البذور الخاملة؟

خلفية
كل خلية فردية مسؤولة عن تبادل الطاقة اللازمة للحفاظ على هيكلها المنظم. تنجز الخلايا هذه المهمة عن طريق تكسير جزيئات المغذيات لتوليد ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) ، والذي يمكن استخدامه بعد ذلك لتشغيل العمليات الخلوية التي تتطلب طاقة. تسمى هذه العملية التنفس الخلوي والتي تتطلب جزيئات المغذيات والأكسجين. ثاني أكسيد الكربون والماء نتاج سلسلة من التفاعلات التي ينطوي عليها التنفس الخلوي.

ج6ح​12​ا​6​​ + 6CO2→ 6CO2+ 6 ح​2ا

يمكن أن يعتمد قياس معدل التنفس الخلوي على قياس كمية الأكسجين المأخوذة ، أو كمية ثاني أكسيد الكربون التي يتم إطلاقها. أجهزة قياس التنفس هي أجهزة تقيس هذه الأنواع من التغيرات في حجم الغاز ، وبالتالي توفر معلومات حول معدل التنفس الخلوي.

يصف قانون الغاز المثالي العلاقة بين درجة الحرارة والضغط والحجم. (PV = nrT)

أثناء التنفس الخلوي ، يتغير حجم غازين. تستهلك الخلايا التي تتنفس غاز الأكسجين وينتشر غاز ثاني أكسيد الكربون خارج الخلايا. لذلك ، يجب أن يكون مقياس التنفس قادرًا على التعامل مع حجمي غاز متغيرين في وقت واحد. يتم تحقيق ذلك عن طريق إدخال هيدروكسيد البوتاسيوم في الجهاز. يمتص KOH ثاني أكسيد الكربون ، باتباع هذه المعادلة

كو2 + 2KOH → K.2كو3 + ح2ا

كربونات البوتاسيوم (K.2كو3) هو راسب صلب. أي شركة2 يتم تحويله على الفور من غاز إلى مادة صلبة وبالتالي لم يعد يخضع لقوانين الغاز. يسمح هذا لمقياس التنفس بقياس متغير واحد فقط ، وهو استهلاك غاز الأكسجين بواسطة الخلايا الحية.

تجميع مقاييس التنفس

سيتم تجميع مجموعتين من أجهزة قياس التنفس خلال هذا التمرين المعملي. سيتم تحضين كل مجموعة عند درجة حرارة مختلفة. سيحتوي مقياس التنفس على بذور إنبات ، وسيحتوي أحدها على مزيج من البذور غير الناضجة والخرز البلاستيكي بحجم مساوٍ للقنينة الأولى. سيتم غمر مقاييس التنفس في وعاء به ماء بارد أو ماء بدرجة حرارة الغرفة وسيتم قياس معدل التنفس من خلال مراقبة حركة الماء في الماصة.


مواد المختبر: إنبات بذور البازلاء ، بذور البازلاء الجافة ، الخرز البلاستيكي ، 2 مقياس تنفس ، قطن ماص ، قطن غير ماص ، 1 عصا خشبية مستديرة ، حمام مائي ، ثلج ، 100 مل أسطوانة مدرجة ، ساعة توقيت أو ساعة ، ماء. عبوة قطارة بنسبة 15٪ أمان من KOH: ارتدِ نظارات واقية. KOH مادة كاوية ، تجنب ملامسة الجلد مباشرة.

إجراء:

1. املأ اسطوانة مدرجة بـ 20 مل من الماء. ضع 20 بذرة نامية في الأسطوانة وقم بتسجيل الحجم بقراءة مستوى الماء الجديد. أزل البذور وضعها على منشفة ورقية. حجم البذور النابتة: ______

2. ضع 20 بذرة غير منبتة في الماء. قم بإسقاط الخرزات البلاستيكية في الأسطوانة حتى يصبح الحجم هو نفسه البذور النابتة من الخطوة 1.

3. الحصول على قنينتين زجاجيتين لمقياس التنفس. ضع القطن الماص في الأسفل وأضف KOH لتشبع القطن. يجب أن تنقع ، ولكن لا تقطر. تحذير: KOH سوف يحرق الجلد!

4. ضع قطن غير ممتص فوق القطن الماص المنقوع KOH ليكون بمثابة حاجز حتى لا تتلامس عيناتك مع المادة الكاوية.

5. أضف البازلاء والبازلاء / الخرز والخرز إلى مقياس التنفس المناسب. ضع السدادات على كل قارورة وتأكد من إحكام إغلاقها. سيتم تعيين درجة حرارة لقياس معدلات التنفس (البرد أو درجة حرارة الغرفة).

6. اصنع حمامك المائي بدرجة الحرارة المحددة لك. ضع مقاييس التنفس على حافة الحمام بحيث تكون درجة الحرارة داخل الغرفة مساوية لدرجة حرارة الحمام. لا تغمرهم بعد! دعهم متساوون لمدة 5 دقائق.

7. إذا كان حمامك المائي في حاوية بلاستيكية داكنة ، ضع مناشف ورقية بيضاء في الأسفل لتسهيل قراءة الماصة.

8. اغمر مقاييس التنفس الخاصة بك ، وسوف يدخل القليل من الماء في النصائح في البداية. قد تحتاج إلى تدوير الماصة لأخذ القراءات ، ولكن بمجرد غمرها ووضعها في مكانها ، حدد الحركة لأن هذا سيؤثر على نتائجك.

9. إذا طفت أجهزة التنفس الخاصة بك ، فقد تحتاج إلى وزنها. يمكنك الارتجال هنا ، مقص تشريح الفولاذ المقاوم للصدأ ؛ على سبيل المثال ، يمكن أن يعمل على وزن الأنابيب.

10. اجمع البيانات في جدول البيانات لدرجة الحرارة المعينة لك. سوف تأخذ قراءات كل 4 دقائق.

11. ملاحظة: اقرأ الماصة بينما تتحرك فقاعة الماء لأسفل الأنبوب باتجاه مقاييس التنفس. أنت تستخدم ماصة 1 مل ، لذا فإن كل وحدة من الوحدات في القراءة هي 0.9 ، .8 ، .7 ، إلخ. القراءة الموضحة في الصورة أعلاه ستكون .74

* إذا كنت تواجه مشكلة في العثور على الفقاعة ، ضع قطرة من مُلوِّن الطعام في الماء بالقرب من طرف الماصة.

تحليل البيانات ​ ​

اجمع البيانات عن درجة الحرارة المخصصة لك. ا2 يتم قياس المستهلكة بطرح قراءة الماصة الأولية من القراءة الأصلية. مثال. إذا بدأت الماصة عند 0.8 ثم في 4 دقائق كانت 0.7 ، O2 الاستهلاك = .1

رسم بياني:ارسم بياناتك أدناه. سيكون هناك 4 خطوط على هذا الرسم البياني ؛ التسمية ورمز اللون. ارسم خطًا يناسبك بشكل أفضل.

احسب المنحدرسيمثل منحدر خطوطك معدل التنفس لكل عينة من عيناتك:
معدلات التنفس لكل عينة:

التحليلات
1. اذكر فرضية تتعلق بدرجة الحرارة التي يتم اختبارها من خلال هذا التمرين المعملي.

2. اذكر فرضية تتعلق بحالة إنبات البذور التي يتم اختبارها من خلال هذا التمرين المعملي.

3. في هذا التمرين المعملي ، ما هو الغرض من ....

  1. خرز
  2. KOH
  3. مقياس التنفس

4. اشرح سبب أهمية احتواء القوارير على نفس المجلد. استخدم قانون الغاز المثالي في شرحك.

5. لم يجعلك المدرب الذي أنشأ هذا المعمل يتحكم ، على الرغم من أن العديد من المعامل المماثلة الأخرى تتطلب من الطلاب تجميع مقياس تنفس ثالث كعنصر تحكم. راجع كيف صممت اختباراتك واقترح الشكل الذي سيبدو عليه مقياس تنفس التحكم. لن تكون مجرد قنينة فارغة.


نموذج AP 6 مختبر 5 & # 8211 التنفس الخلوي

التنفس الخلوي هو إطلاق الطاقة من المركبات العضوية عن طريق الأكسدة الكيميائية الأيضية في الميتوكوندريا داخل كل خلية. مطلوب تفاعلات بوساطة الإنزيم. معادلة التنفس الخلوي هي:

C6H12O6 + 6 O2 à 6 CO2 + 6 H2O + 686 سعر حراري من الطاقة / مول من الجلوكوز المؤكسد

يمكن اتخاذ عدة تدابير مختلفة من هذه المعادلة. استهلاك الأكسجين ، والذي سيخبرك بعدد مولات الأكسجين التي يتم استهلاكها أثناء التنفس الخلوي. هذا ما تم قياسه في هذا المختبر. يمكن أيضًا قياس إنتاج ثاني أكسيد الكربون. وبالطبع يمكن قياس إطلاق الطاقة. التنفس الخلوي هو مسار تقويضي وتضم الميتوكوندريا معظم معدات التمثيل الغذائي للتنفس الخلوي. سوف يكسر الجلوكوز في ما نسميه رد فعل الطاقة. كما ذكرنا سابقًا ، سيتم قياس استهلاك جزيئات الأكسجين في شكل غاز. يجب على المرء أن يعرف القوانين الفيزيائية للغازات عند التعامل معها. يتم تلخيص القوانين بالمعادلة التالية.

P تعني ضغط الغاز

V هو حجم الغاز

ن هو عدد جزيئات الغاز

R هو ثابت الغاز (قيمة ثابتة)

T هي درجة حرارة الغاز (في K °)

تتم إزالة ثاني أكسيد الكربون الناتج أثناء التنفس الخلوي بواسطة هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) وسيشكل كربونات بوتاسيوم صلبة (K2CO3) عندما يحدث التفاعل التالي: CO2 + 2 KOH à K2CO3 + H2O

نظرًا لإزالة ثاني أكسيد الكربون ، فإن التغيير في حجم الغاز في مقياس التنفس سيكون مرتبطًا بشكل مباشر بكمية الأكسجين المستهلكة. إذا ظلت درجة حرارة الماء وحجمه ثابتًا ، فسوف يتحرك الماء نحو منطقة الضغط المنخفض. أثناء التنفس ، سيتم استهلاك الأكسجين وسيتم تقليل حجمه لأن ثاني أكسيد الكربون يتم تحويله إلى مادة صلبة. والنتيجة الصافية هي انخفاض حجم الغاز في الأنبوب وانخفاض ضغط الأنبوب. ستكتشف القارورة التي تحتوي على خرزات أي تغيرات في الغلاف الجوي.

ستؤثر عدة أشياء مختلفة على معدل استهلاك O2. سيكون للبازلاء غير النابتة معدل أقل من البازلاء النابتة وسيؤدي برودة الماء إلى إبطاء المعدلات.

المواد المستخدمة في هذا المعمل هي: أسطوانة مدرجة سعة 100 مل ، 6 قوارير ، بازلاء نبتة ، بازلاء جافة ، خرز زجاجي ، 2 حمام مائي ، قطن ماص وقطن غير ماص ، أوزان ، KOH ، ماء ، سدادات ، ماصات ، أربطة مطاطية ، شريط لاصق وغراء ومقياس حرارة وثلج وقلم رصاص وورقة.

قم بإعداد حمام مائي 25 درجة مئوية و 10 درجة مئوية. يمكن استخدام الثلج للحصول على 10 درجة مئوية.

مقياس التنفس 1: احصل على أسطوانة مدرجة 100 مل واملأها بـ 50 مل من H2O.

ضع 25 حبة من البازلاء النابتة. حدد كمية الماء المزاح. حجم البازلاء = 11 مل. أخرجي البازلاء وضعيها على منشفة ورقية.

مقياس التنفس 2: قم بإعادة تعبئة الأسطوانة بـ 50 مل من H2O. ضع 25 بازلاء جافة في الأسطوانة. أضف خرزات زجاجية للحصول على نفس الحجم الذي حصلت عليه في مقياس التنفس 1. أزل البازلاء والخرز إلى منشفة ورقية.

مقياس التنفس 3: أضف 50 مل من الماء إلى الأسطوانة. ضع الخرز فقط للحصول على حجم مكافئ لأول مقياسين للتنفس. ضع منشفة ورقية عند الانتهاء. كرر خطوات مقياس التنفس 1 لمقياس التنفس 4. و 2 لـ 5. و 3 لـ 6. استمع إلى معلمك حول كيفية ومكان إعداد أجهزة قياس التنفس. الآن املأ قواريرك بالعناصر المطلوبة الموضحة في الجدول والشكل 5.1. أغلق القوارير بعد وضع أغراضك فيها لمنع تسرب الغاز أو الماء. ضع طوقًا ثقيلًا على قاع قواريرك حتى تظل مغمورة في الحمامات المائية. أثناء الموازنة ، استخدم شريطًا لاصقًا مثبتًا على كل جانب من الحمامات المائية لإبعاد أجهزة التنفس عن الماء لمدة 7 دقائق. يجب أن تكون القوارير 1-3 في حمام مائي 25 درجة مئوية ويجب أن تكون القوارير 4-6 في حمام مائي 10 درجة مئوية. أخيرًا ، اغمر مقاييس التنفس تمامًا واتركها تتوازن لمدة 3 دقائق أخرى. اقرأ خط الماء حيث يوجد الأكسجين وسجل على فترات من 5 دقائق حتى 25 دقيقة. سجل في الجدول 5.1.

الجدول 5.1: قياس استهلاك O2 بواسطة بذور البازلاء الجافة والجافة في درجة حرارة الغرفة و 10 درجات مئوية باستخدام الطرق الحجمية

في هذا النشاط ، تقوم بالتحقيق في تأثيرات الإنبات مقابل عدم الإنبات ودرجة الحرارة الدافئة مقابل درجة الحرارة الباردة على معدل التنفس. حدد الفرضية التي يتم اختبارها في هذا النشاط.
سيكون معدل تنفس البازلاء غير الناضجة أبطأ من البازلاء النابتة وسيؤدي برودة الماء إلى إبطاء المعدل حيث يصبح أكثر برودة.

يستخدم هذا النشاط عددًا من عناصر التحكم. حدد ثلاثة من عناصر التحكم على الأقل ، ووصف الغرض من كل منها.
الضوابط الثلاثة هي حبات في قارورة واحدة تتحكم في الضغط الجوي ، ويحافظ KOH على المساواة في استهلاك ثاني أكسيد الكربون ، وتعطي الفواصل الزمنية لكل قارورة نفس المقدار من الوقت حتى لا تتأثر النتائج.

وصف وشرح العلاقة بين كمية الأكسجين المستهلكة والوقت.
كانت العلاقة ثابتة إلى حد ما ، فقد يكون هناك ارتفاع تدريجي في استهلاك O2.

لماذا من الضروري تصحيح قراءات البازلاء بقراءات الخرز؟
كانت الخرزات مجرد عنصر تحكم ، ولم تشهد أي تغيير للغاز.

اشرح آثار الإنبات (مقابل عدم الإنبات) على تنفس بذور البازلاء.
كان للبذور النابتة معدل أيض أعلى وبالتالي استهلكت أكسجين أكثر من غير الناضجة.

أعلاه هو رسم بياني عينة للبيانات المحتملة التي تم الحصول عليها لاستهلاك الأكسجين عن طريق إنبات البازلاء حتى حوالي 8 اج- ارسم النتائج المتوقعة حتى 45 اج. اشرح تنبؤاتك.
بمجرد أن تزيد درجة الحرارة عن 30 درجة مئوية ، ستتغير طبيعة الإنزيمات وستكون هذه نهاية التنفس.

ما هو الغرض من KOH في هذه التجربة؟
سيأخذ KOH ثاني أكسيد الكربون ويحوله إلى مادة ترسب في أسفل القارورة ولن يكون له أي تأثير على قراءات O2.

لماذا يجب أن تكون القارورة مغلقة بالكامل تحت السدادة؟
يجب أن تكون القارورة محكمة الغلق وإلا سيتسرب الغاز ويمكن أن يتسرب الماء ويؤثر على النتائج.

إذا استخدمت نفس التصميم التجريبي لمقارنة معدلات تنفس 35 جرامًا من الثدييات عند 10 درجات مئوية ، فما النتائج التي تتوقعها؟ اشرح أسبابك.
سيكون التنفس أعلى في الثدييات لأنها ذوات الدم الحار.

إذا تمت دراسة التنفس في حيوان ثديي صغير في درجة حرارة الغرفة (21 درجة مئوية) و 10 درجة مئوية ، فما النتائج التي تتوقعها؟ اشرح أسبابك.
سيكون معدل التنفس أعلى في الحمام بدرجة 21 لأن أداء الثدييات سيكون أفضل عندما يكون جسمها أكثر راحة.

اشرح سبب انتقال الماء إلى ماصات مقياس التنفس.
تحرك الماء في القارورة لأنه كان مغمورًا بالكامل في الماء لكنه توقف عندما قابل الأكسجين الخارج من القارورة.

14. صمم تجربة لفحص معدلات التنفس الخلوي في البازلاء التي تنبت لمدة 0 و 24 و 48 و 72 ساعة. ما هي النتائج التي تتوقعها؟ لماذا ا؟
يمكنك وضع البازلاء في قوارير كل من فترة زمنية أعلاه. سيكون لديك قنينة بها بازلاء بدأت للتو في الإنبات ، واحدة تحتوي على بازلاء منبتة لمدة 24 ساعة ، وأخرى تحتوي على 48 ساعة من البازلاء ، والأخيرة تحتوي على 72 ساعة من البازلاء. ضعهم في حمام مائي درجة حرارة الغرفة. خذ قراءات على فترات من 5 دقائق إلى 20 دقيقة. يجب أن تستهلك البازلاء التي تبلغ مدتها 72 ساعة المزيد من استهلاك O2 لأنها ستستخدم المزيد من الأكسجين لأنها كانت تنبت لفترة أطول. قد تستخدم البازلاء التي بدأت للتو في الإنبات أقل كمية من O2 لأنها لم تنبت لفترة طويلة. سيكون الاثنان الآخران في منتصف & # 8220 بدأت للتو البازلاء & # 8221 و & # 822072 ساعة البازلاء & # 8221.

كان من الممكن حدوث العديد من الأخطاء في هذا المختبر. قد يكون هناك حسابات خاطئة عند محاولة مساواة أحجام البازلاء. قد لا تكون السدادات محكمة الغلق وربما يكون قد فقد الغاز من القوارير مما يؤثر على النتائج بشكل انتقامي. كان لابد من الحفاظ على درجات حرارة الماء بدقة وإلا فلن تكون النتائج كما ينبغي. كان هناك أيضًا الكثير من الرياضيات في هذا المختبر عند حساب النتائج وكان من الممكن أن تتأثر العديد من الأرقام بهذه الرياضيات السيئة.

أظهر هذا المعمل أشياء كثيرة عن معدلات التنفس الخلوي. أظهر هذا المعمل أن البازلاء النابتة تستهلك O2 أكثر من البازلاء غير الناضجة. أدت درجة الحرارة الباردة أيضًا إلى إبطاء معدل استهلاك الأكسجين. يمكن رؤية الأكسجين بوضوح بسبب التفاعل التالي

يتخلص هذا التفاعل من ثاني أكسيد الكربون بحيث لا يؤثر على قراءات الأكسجين. يتم امتصاصه بواسطة KOH ليعطيك مرسب K2CO3 + H2O. أستنتج أن معدل استهلاك O2 يتناسب طرديا مع معدل التنفس في ذلك عندما يزيد المعدل من زيادة استهلاك الغاز. عندما يكون استهلاك الغاز منخفضًا ، يكون المعدل منخفضًا. تمر الكائنات الحية بالتنفس الخلوي بكفاءة أكبر عندما يكون جسم الكائن الحي مرتاحًا لدرجة الحرارة والبيئة الخارجية. أظهر هذا المعمل العديد من الأشياء التي تؤثر على معدل التنفس الخلوي.


تطور

التطور يقود التنوع والوحدة في الحياة. بدعم من أدلة من العديد من التخصصات العلمية ، تنص نظرية التطور لداروين على أن الاختلافات الوراثية تحدث في الأفراد في مجتمع ما بسبب التنافس على الموارد ، والأفراد الذين لديهم أنماط ظاهرية أكثر ملاءمة هم أكثر عرضة للبقاء والتكاثر ، وبالتالي نقل السمات إلى الأبناء.

التحقيق 1:
الانتقاء الاصطناعي

& quot؛ هل يمكن للانتقاء الشديد أن يغير التعبير عن سمة كمية في مجتمع ما في جيل واحد؟ & quot

تنمو النباتات السريعة لمدة 1-2 جيلين ، وتحديد السمات واختيار الآباء للجيل القادم

معمل التطور - محاكاة توضح كيف تتطور الكائنات الحية بمرور الوقت استجابة للظروف البيئية

الانتقاء الطبيعي في PHET - محاكاة أخرى تظهر مجموعات الذئب والأرانب

Sex and the Single Guppy - محاكاة تفحص الاختيار الجنسي (لم تعد مستندات فلاش تعمل مع معظم المتصفحات)

تطور طائر الأوريجامي - يستخدم هذا نموذجًا ورقيًا يطير ، وتمثل تقليب العملات المعدنية الاختلافات في موضع الجناح وطوله

من السهل نمو النباتات السريعة ، ولدى Fastplants.org العديد من التلميحات والاقتراحات لزراعة النباتات بتكلفة زهيدة

يمكن إجراء عمليات المحاكاة ودراسات الحالة خارج الفصل الدراسي

التحقيق 2:
النمذجة الرياضية: هاردي واينبرغ

& quot كيف يمكن استخدام النماذج الرياضية لفحص العلاقة بين ترددات الأليل في مجموعات الكائنات الحية والتغير التطوري؟ & quot

عد الأفراد واستخدم معادلة HW لتحديد ترددات الأليل

محاكاة هاردي واينبرغ - تستخدم الخرزات لتمثيل الأليلات وتتبع التغييرات في الأجيال باستخدام الطلاب كـ & quents & quot

Hardy Weinberg و Rock Pocket Mouse - يستخدمان البيانات الحقيقية لتحليل كيفية تغير ترددات الأليل في مجموعة سكانية

مختبر تيدي جراهام - يمكن استخدام تيدي جراهام الحزين والسعيد لجمع البيانات وتحليل ترددات الأليل

يستخدم AP Lab جدول بيانات لنمذجة ترددات الأليل ، وتشارك تعليمات إدخال البيانات بشكل كبير ، ولكنها يمكن أن تكون وسيلة لتعريف الطلاب بجداول البيانات

تم تضمين معادلة هاردي واينبرغ في اختبار AP ، ولا يحتاج الطلاب إلى حفظها ، ولكن يجب أن يعرفوا كيفية استخدامها

التحقيق 3:
مقارنة تسلسلات الحمض النووي لفهم العلاقات التطورية مع بلاست

كيف يمكن استخدام المعلوماتية الحيوية كأداة لتحديد العلاقات التطورية وفهم الأمراض الوراثية بشكل أفضل؟

معمل معرف البكتيريا في HHMI - يتضمن ذلك قسم بلاست ومحاكاة للبكتيريا المعزولة والمحددة باستخدام تضخيم تفاعل البوليميراز المتسلسل

اسم هذا الجين - باستخدام الانفجار ، حدد الجينات باستخدام تسلسل الحمض النووي

إنشاء مخطط Cladogram - تُستخدم الرسومات لاستنتاج العلاقات وإنشاء مخطط cladogram

تحليل Cladogram - صورة مخطط cladogram للمفصليات حيث يقوم الطلاب بتحديد الخصائص المشتقة وإنشاء مخطط cladogram الخاص بهم

فحص السجل الأحفوري - يتم ترتيب الحفريات على ملصق لإظهار كيفية ارتباط كل منها وكيف يمكن حدوث الانتواع

هل الخفافيش طيور؟ - نسخة قصيرة باستخدام متواليات البروتين من Uniprot لإنشاء نسالة

يمكن أن يستغرق استخدام بلاست وقتًا طويلاً ، على الرغم من أنه يمكن إجراء الكثير من المعمل خارج الفصل الدراسي

يجب أن يعرف الطلاب بالتأكيد كيفية تحليل مخطط cladogram قبل إجراء اختبار AP Biology


ارتباطات المعايير

مستشعر ثاني أكسيد الكربون اللاسلكي

يقيس مستشعر ثاني أكسيد الكربون اللاسلكي مستويات غاز ثاني أكسيد الكربون ويدفق البيانات لاسلكيًا إلى أجهزة الكمبيوتر والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية.

يمكن إجراء العديد من الأنشطة المعملية باستخدام أجهزة الاستشعار والمعدات اللاسلكية أو PASPORT أو حتى ScienceWorkshop. للمساعدة في استبدال الأجهزة المتوافقة ، اتصل بالدعم الفني لـ PASCO. نحن هنا للمساعدة.
حقوق النشر والنسخ 2019 PASCO


نموذج Lab 5 Ap 2 Cell Resp

مقدمة:
التنفس الخلوي هو إطلاق الطاقة من المركبات العضوية عن طريق الأكسدة الكيميائية الأيضية في الميتوكوندريا في كل خلية. يتضمن التنفس الخلوي عددًا من التفاعلات بوساطة الإنزيم. معادلة جلوكوز الأكسدة هي C6H12O6 + O2 à CO2 + H2O + 686 سعر حراري لكل مول من الجلوكوز المؤكسد. هناك ثلاث طرق يمكن من خلالها قياس التنفس الخلوي. استهلاك O2 (كم عدد مولات O2 التي يتم استهلاكها في التنفس الخلوي). إنتاج ثاني أكسيد الكربون (كم عدد مولات ثاني أكسيد الكربون التي يتم إنتاجها في التنفس الخلوي؟) وإطلاق الطاقة أثناء التنفس الخلوي. في هذا المعمل ، سيتم قياس حجم O2 المستهلكة عن طريق البازلاء النابتة وغير النابتة عند درجتي حرارة مختلفتين.

PV = nRT هو قانون الغاز الخامل. P هو ضغط الغاز. V هو حجم الغاز. ن هو عدد جزيئات الغاز. R هو ثابت الغاز. T هي درجة حرارة الغاز بالدرجات K. يخبرنا هذا القانون بالعديد من الأشياء المهمة عن الغازات. إذا تم الحفاظ على درجة الحرارة والضغط ثابتين ، فإن حجم الغاز يتناسب طرديًا مع عدد جزيئات الغاز. إذا ظلت درجة الحرارة والحجم ثابتًا ، فإن ضغط الغاز يتغير بالتناسب المباشر مع عدد جزيئات الغاز. إذا ظل عدد جزيئات الغاز ودرجة الحرارة ثابتًا ، فإن الضغط يتناسب عكسًا مع الحجم. إذا تغيرت درجة الحرارة وظل عدد جزيئات الغاز ثابتًا ، فإن الضغط أو الحجم أو كليهما سيتغيران بالتناسب المباشر مع درجة الحرارة.

في هذا المختبر ، تتم إزالة ثاني أكسيد الكربون ، المصنوع أثناء التنفس الخلوي ، بواسطة هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) وسيصنع كربونات البوتاسيوم (K2CO3). تتم إزالة ثاني أكسيد الكربون بحيث يكون التغيير في حجم الغاز في مقياس التنفس متناسبًا طرديًا مع كمية الأكسجين التي يتم استهلاكها. في التجربة ، سيتحرك الماء باتجاه منطقة الضغط المنخفض. أثناء التنفس ، سيتم استهلاك الأكسجين وسيقل حجمه إلى مادة صلبة. والنتيجة هي انخفاض في حجم الغاز داخل الأنبوب ، وما يرتبط بذلك من انخفاض في الضغط في الأنبوب. سيسمح مقياس التنفس المزود بخرز زجاجي فقط بتغييرات في الحجم بسبب التغيرات في الضغط الجوي أو تغيرات درجة الحرارة.

فرضية:
مقياس التنفس مع البازلاء النابتة فقط سيكون له استهلاك أكبر للأكسجين وسيحتوي على كمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون التي يتم تحويلها إلى K2CO3 مقارنة بجهاز التنفس المزود بالخرز والبازلاء الجافة ومقياس التنفس بالخرز وحده.

المواد:
المواد المستخدمة في المختبر هي كما يلي: مقياس حرارة ، حمامان مائيان ، ماء الصنبور ، شريط لاصق ، بازلاء نبتة ، بازلاء غير نامية (جافة) ، 100 مل أسطوانة n متدرجة ، 6 قوارير ، 6 سدادات مطاطية ، ماصة وغير قطن ماص ، KOH ، حقنة 5 مل ، 6 ماصات ، ثلج ، و 6 غسالات.

أساليب:
أولاً ، قم بإعداد حمام مائي بدرجة حرارة الغرفة 25 درجة مئوية وحمامًا مائيًا بدرجة حرارة 10 درجة مئوية. تأكد من إتاحة الوقت لضبط درجة الحرارة في كل حمام. للحصول على درجة حرارة 10 درجات مئوية ، أضف الثلج إلى الحمامات حتى تصل درجة الحرارة في الحمام إلى 10 درجات مئوية. بعد ذلك ، احصل على أسطوانة مدرجة سعة 100 مل واملأها بـ 50 مل من الماء. قم بإسقاط 25 حبة من البازلاء النابتة وحدد كمية الماء التي يتم تهجيرها. سجل حجم 25 حبة بازلاء. ثم قم بإزالة هذه البازلاء وضعها على منشفة ورقية. سيتم استخدامها في مقياس التنفس 1. بعد ذلك ، قم بإعادة ملء الأسطوانة المتدرجة بـ 50 مل من الماء وإسقاط 25 حبة بازلاء غير منبتة فيها. ثم قم بإسقاط الخرز الزجاجي في مقياس التنفس حتى يصبح الحجم مساويًا لحجم البازلاء المنبتة الموسعة. قم بإزالة الخرز والبازلاء. سيتم استخدامها في مقياس التنفس 2. بعد ذلك ، قم بإعادة ملء الأسطوانة المتدرجة بـ 50 مل من الماء. حدد عدد الخرزات الزجاجية المطلوبة للوصول إلى حجم يعادل حجم حبة البازلاء النابتة. قم بإزالة الخرز. سيتم استخدامها في مقياس التنفس 3. ثم كرر الإجراءات المستخدمة أعلاه لإعداد مجموعة ثانية من البازلاء والبازلاء الجافة والخرز لاستخدامها في أجهزة قياس التنفس 4،5 و 6.

قم بتجميع أجهزة قياس التنفس الستة عن طريق الحصول على 6 قوارير ، كل منها مزود بسدادة وماصة مرفقة. ثم ضع حشوة صغيرة من القطن الماص في قاع كل قنينة ، وباستخدام المحقنة ، اشبع القطن بنسبة 15٪ KOH مع التأكد من عدم وصول KOH على جوانب مقياس التنفس. ثم ضع حشوة صغيرة من القطن الجاف فوق القطن الماص المنقوع بـ KOH. كرر هذه الخطوات لعمل أجهزة قياس التنفس الخمسة الأخرى. تأكد من استخدام نفس الكمية تقريبًا من القطن في كل قنينة.

بعد ذلك ، ضع المجموعة الأولى من البازلاء النابتة والبازلاء الجافة + الخرزات والخرز في قوارير 1،2 و 3. ضع المجموعة الثانية من البازلاء النابتة والبازلاء الجافة + الخرزات والخرز في قوارير 4،5 و 6. أدخل السدادات في كل قنينة مع الماصة المناسبة. ضع غسالة على كل من الماصات لاستخدامها كوزن.

اصنع حبالًا باستخدام شريط التقنيع وثبته على كل جانب من حمامات الماء لإخراج الماصات من الماء خلال فترة الموازنة البالغة 10 دقائق. يجب أن تكون القوارير 1 و 2 و 3 في الحمام الذي يحتوي على ماء 25 درجة مئوية. بعد فترة الموازنة ، اغمر جميع مقاييس التنفس الستة في الماء تمامًا. سوف يدخل الماء إلى الماصة لمسافة قصيرة ويتوقف. إذا لم يتوقف ، فهناك تسرب. تأكد من مواجهة الماصات حتى تتمكن من قراءتها. يجب عدم تحريك القوارير أثناء التجربة ويجب عدم وضع يديك في الماء أثناء التجربة.

اسمح لمقاييس التنفس بالتوازن لمدة ثلاث دقائق أخرى ثم سجل الماء الأولي في كل وقت ماصة 0. تحقق من درجة الحرارة في كلا الحمامين وسجل في الجدول 5.1. كل خمس دقائق لمدة 20 دقيقة ، خذ قراءات لوضع الماء في كل ماصة ، وسجل البيانات في الجدول 5.1.

الجدول 5.1: قياس استهلاك الأوكسجين بواسطة بذور البازلاء الجافة والجافة عند درجة حرارة الغرفة 25 درجة مئوية و 10 درجة مئوية باستخدام طرق القياس الحجمي.

درجة الحرارة س ج الوقت (دقيقة) القراءة في الوقت X الفارق. القراءة في الوقت X الفارق. الفرق المصحح. القراءة في الوقت X الفارق. الفرق المصحح.
25 الأولي- 0 14.4 13.9 14.2
25 0 إلى 5 14.1 .3 13 .9 .6 14.1 .1 -.2
25 من 5 إلى 10 14.0 .4 11.1 2.8 2.4 13.9 .3 -.1
25 من 10 إلى 15 13.9 .5 10.3 3.6 3.1 13.7 .5 0
24 من 15 إلى 20 13.9 .5 8.8 5.1 4.6 13.5 .7 .2
10 الأولي - 0 14.2 14.2 14.7
10 0 إلى 5 14.8 -.6 14.0 .2 .8 15.2 -.5 .1
10 من 5 إلى 10 14.6 -.4 13.5 .7 1.1 15 -.7 -.3
10 من 10 إلى 15 14.8 -.6 13.2 .9 1.5 15 -.7 -.1
10 من 15 إلى 20 14.9 -.7 12.6 1.6 2.3 15 -.7 0

الرسم البياني: استهلاك الأكسجين لإنبات البازلاء والبازلاء الجافة عند 10 درجة مئوية و 25 درجة مئوية.

1. في هذا النشاط ، تقوم بفحص تأثير الإنبات مقابل عدم الإنبات ودرجة الحرارة الدافئة مقابل درجة الحرارة الباردة على معدل التنفس. حدد الفرضية التي يتم اختبارها في هذا النشاط.
الفرضية التي يتم اختبارها في هذا النشاط هي أن البازلاء النابتة في حمام مائي 25 درجة مئوية سيكون لديها معدل تنفس أعلى من القوارير الأخرى.

2. يستخدم هذا النشاط عددًا من الضوابط. حدد ثلاثة على الأقل من عناصر التحكم ، ووصف الغرض من كل عنصر تحكم.

عنصر تحكم واحد هو أن كل قنينة لها نفس الحجم. أظهر هذا أن حجم القارورة لم يؤثر على معدل التنفس. كان التحكم الآخر هو القارورة بالخرز وحده. لم تنفذ الخرزات التنفس. كان التحكم النهائي هو فترة الموازنة البالغة 10 دقائق. سمح ذلك لمحتويات القوارير بإجراء التنفس لفترة قصيرة من الزمن قبل غمرها بالكامل في الماء.

3 قم برسم النتائج من عمود الفرق المصحح للبازلاء المنبتة والجافة في درجة حرارة الغرفة وعند 10 درجة مئوية.

4. اشرح العلاقة بين كمية الأكسجين المستهلكة والوقت.

مع مرور الوقت زاد استهلاك الأوكسجين.

5. من منحدر الخطوط الأربعة على الرسم البياني ، حدد معدل استهلاك الأكسجين للبازلاء المنبتة والجافة أثناء التجارب في درجة حرارة الغرفة وعند 10 درجة مئوية.

شرط إظهار العمليات الحسابية المعدل في مل O / دقيقة
إنبات البازلاء عند 10 درجة مئوية 2.3-1.5=.8/5 .16 مل O2 / دقيقة
إنبات البازلاء في درجة حرارة الغرفة 4.6-3.1/5 .3 مل O2 / دقيقة
البازلاء الجافة عند 10 درجة مئوية (.1)/5= .02 مل O2 / دقيقة
البازلاء الجافة في درجة حرارة الغرفة (.2-0 )/5= .04 مل O 2 / دقيقة

6. لماذا من الضروري تصحيح قراءات البازلاء مع قراءات من الخرز؟

لم تنفذ الخرزات التنفس الخلوي. فعلت البازلاء. التغييرات في الضغط الجوي يمكن أن تسببت في تغييرات في معدل التنفس وتصحيح القراءات قدمت أكثر النتائج دقة في ظل الظروف المعينة.

7. اشرح تأثير الإنبات مقابل عدم الإنبات على تنفس بذور البازلاء.

يسبب الإنبات معدل تنفس أعلى من البازلاء غير النابتة.

8. بيان النتائج المتوقعة خلال 45 درجة مئوية. اشرح تنبؤاتك.

مع زيادة درجة الحرارة في التنفس الخلوي ، ولكن بعد درجة حرارة معينة سيبدأ معدل التنفس في الانخفاض. الذروة هي درجة الحرارة المثلى.

9. ما هو الغرض من KOH في هذه التجربة؟

يزيل KOH ثاني أكسيد الكربون المتكون أثناء التنفس الخلوي.

10. لماذا يجب أن تكون القارورة محكمة الغلق حول السدادة.

تم إغلاق السدادة تمامًا لمنع دخول الماء إلى مقياس التنفس.

11. إذا استخدمت نفس التصميم التجريبي لمقارنة معدلات تنفس 25 جرام. الزواحف و 25 غ. الثدييات عند 10 درجات مئوية ما النتائج التي تتوقعها؟ اشرح أسبابك.

ستنفذ الثدييات معدل أعلى من التنفس الخلوي. وذلك لأن الثدييات تحافظ على درجة حرارة ثابتة أعلى من درجة حرارة الزواحف ذوات الدم البارد التي ستبلغ درجة حرارتها 10 درجة مئوية.

12. إذا تمت دراسة التنفس في حيوان ثديي صغير في درجة حرارة الغرفة 21 درجة مئوية و 10 درجة مئوية ، فما هي النتائج التي تتوقعها؟ اشرح أسبابك.

سيكون معدل التنفس الخلوي أعلى عند 21 درجة مئوية لأن درجة حرارة 10 درجات مئوية يمكن أن تتسبب في انخفاض درجة حرارة الجسم الكلي للثدييات أكثر من غيرها.

13. اشرح سبب انتقال الماء إلى ماصات أجهزة قياس التنفس.

انتقل الماء إلى الماصات لأن الأكسجين كان يُستهلك وسمح للماء بالتحرك جزئيًا فقط في الماصة.

14. تصميم تجربة لفحص معدلات التنفس الخلوي في البازلاء التي تنبت لمدة 0 و 24 و 48 و 72 ساعة. ما هي النتائج التي تتوقعها؟ لماذا ا؟

سأستخدم نفس الشكل باستخدام أجهزة قياس التنفس لقياس معدل التنفس الخلوي للبازلاء. البازلاء التي كانت تنبت لمدة 72 ساعة سيكون لديها معدل تنفس أعلى لأن لديها طلبًا أعلى على الطاقة.

تحليل الأخطاء:
يمكن أن تسببت عدة عوامل في نتائج غير دقيقة في هذه التجربة. أولاً ، قد يؤدي عدم الحفاظ على درجة حرارة ثابتة في الحمام المائي إلى نتائج غير دقيقة. كما يمكن أن يؤدي تحريك القوارير في الماء بعد بدء التجربة إلى نتائج غير دقيقة. قد يؤدي وضع يديك في حمام مائي أثناء وجود القوارير في الماء إلى نتائج غير دقيقة. قد يؤدي السماح للبازلاء بالتلامس مع KOH إلى نتائج غير دقيقة. أخيرًا ، قد يؤدي عدم وجود نفس الكمية من القطن في كل قنينة إلى حدوث خطأ في النتائج.

استنتاج:
في هذه التجربة ، كانت القارورة التي تحتوي على البازلاء النابتة هي الأكثر استهلاكًا للأكسجين. هذا لأن البازلاء المنبتة نفذت عملية تنفس خلوي أسرع من البازلاء غير النابتة. لم تنفذ الخرزات التنفس الخلوي. تتطلب البازلاء غير النابتة طاقة أقل من البازلاء النابتة لذلك تقوم البازلاء الجافة بعملية تنفس خلوي أبطأ. وهذا بدوره تسبب في استهلاك كمية أقل من الأكسجين في قوارير البازلاء غير النابتة مقارنة بالقوارير التي تحتوي على البازلاء النابتة. تسبب ارتفاع درجة الحرارة في حدوث التنفس الخلوي بمعدل أعلى مما أدى بدوره إلى زيادة استهلاك الأكسجين.


مختبر 5 التنفس الخلوي بواسطة كريس لاير

مقدمة
التنفس الخلوي هو إجراء لتغيير الطاقة الكيميائية للجزيئات العضوية إلى نوع يمكن أن تستخدمه الكائنات الحية. قد يتأكسد الجلوكوز تمامًا في حالة وجود كمية كافية من الأكسجين.

معادلة التنفس الخلوي

C6H12O6 + 6O2 - & GT 6CO2 + 6H2O + طاقة

يتكون ثاني أكسيد الكربون عند استخدام الأكسجين. قد يؤدي الضغط الناتج عن ثاني أكسيد الكربون إلى إلغاء أي تغيير بسبب استهلاك الأكسجين. للتخلص من هذه المشكلة ، ستتم إضافة مادة كيميائية ستخرج ثاني أكسيد الكربون بشكل انتقائي. سيتفاعل هيدروكسيد البوتاسيوم كيميائيًا مع ثاني أكسيد الكربون بالمعادلة التالية:

C02 + 2 KOH - & gt K2CO3 + H20

مقياس التنفس هو النظام المستخدم لقياس التنفس الخلوي. ترتبط تغيرات الضغط في مقياس التنفس ارتباطًا مباشرًا بالتغير في كمية الغاز في مقياس التنفس ، طالما أن حجم ودرجة حرارة مقياس التنفس لا يتغيران. للحكم على استهلاك الأكسجين في مقياسين مختلفين للتنفس ، يجب أن تصل إلى التوازن في كلا مقياسي التنفس.

هناك عدد من القوانين الفيزيائية المتعلقة بالغازات مهمة لفهم كيفية عمل المعدات التي ستستخدمها في هذا التمرين. يتم تلخيص القوانين في قانون الغاز العام الذي ينص على: PV = nRT حيث:
P & # 8211 ضغط الغاز
V & # 8211 حجم الغاز
n–the number of molecules of gas
R–the gas constant
T= the temperature of the gas

فرضية
In this experiment, the rate of cellular respiration in the germinating peas, in both water baths, will be much higher than that of the beads and non-germinating peas. The cooler temperatures in the other water bath should cause the rate to be much slower in all three respirometers.

المواد
A Water bath, thermometer, masking tape, washers, beads, germinating peas, non-germinating peas, beakers, graduated cylinder, ice, paper, and pencil are needed for this lab.

أساليب
Begin the experiment by setting up two water baths, one at room temperature and the other at 10 degrees Celsius. Next, find the volume of germinating peas, non- germinating peas and bead, and beads alone. Repeat these steps for another set of peas and beads. Assemble the six respirometers, placing enough KOH pellets to cover the bottoms of the respirometers. Put non-absorbent cotton balls in each respirometer above the KOH pellets and then add the peas and beads. Place one set of respirometers in the room temperature water bath and the other set into the 10 degree water bath. Slightly elevate the respirometers, supporting them with masking tape, for 5 minutes while they equilibrate. Then lower the respirometers into the water bath and take a reading at 5, 10, 15, 20, 25, and 30 minute time intervals. Record the data into the table.

Data:
أسئلة
1. In this activity, you are investigating both the effect of germination versus non-germination and warm temperature versus cold temperature on
respiration rate. Germinating peas should consume more oxygen than non-germinating peas. Peas germinating at warm temperatures should consume more oxygen than peas germinating at cold temperatures.
2. This activity uses a number of controls. Identify at least three of the control, and describe the purpose of each control.
Water baths held at constant temperature
Volume of KOH is the equal in every tube
Equilibration time is identical for all respirometers

3. Graph the results from the corrected difference column for the germinating peas and dry peas at both room temperature and 10 degrees Celsius.

4. Describe and explain the relationship between the amount of oxygen consumed and time. The amount of oxygen consumed was greatest in germinating peas in warm water. The oxygen consumption increased over time in germinating peas.
5. Complete the following table:


Cell Respiration STEM Case

As a medical toxicologist, students learn about cell respiration to save the life of a CIA agent that has been poisoned.

STEM CASE

Student progress is automatically saved so that STEM Cases can be completed over multiple sessions.

LevelوصفEstimated Time
المدرسة الثانوية This version is for general biology classes 40-50 min
AP This version is for AP level classes 60-80 min

Expanded Handbook

Most content from the Expanded Handbook is included in the corresponding STEM Case.

LevelوصفEstimated Time
المدرسة الثانوية The Expanded Handbook covers balancing the equation for inputs and outputs of cell respiration, and the connection between cell respiration and photosynthesis, in addition to the concepts covered in the handbook section of the High School Case 20-30 min
AP This Handbook is identical to the handbook section in the AP Case 20-30 min

FROM OUR COMMUNITY

User Submitted Lesson Materials (showing 5 of 7):

Cell Respiration Gizmo

Brief check for understanding, HS Bio level.

Best For: STEM Case, High School Level

STEM Investigation Worksheet (AP Biology edition)

This modified worksheet includes additional questions that ask AP Biology students to answer questions sp. (more) ecific to Unit 3 Topics 3 and 6 Learning Objectives of the curriculum framework.

Student Guide Cell Respiration STEM Case and Handbook

This student guide is intended to allow students to focus on curriculum-related concepts in the case stud. (more) y. It is based on the AP case but can be used in SBI4U to allow for exploration of electron carriers.

CER: STEM CASE Cell Respiration

This is a CER template for a scientific explanation based on the case. The template can be used by the s. (more) tudents to prove their decision based on evidence collected during the case.

Best For: STEM Case, High School Level

Graphic Organizer blank examples

There are three graphic organizer examples that are for student note-taking purposes as they work through. (more) the case.

Best For: Handbook, High School Level

Assisted worksheet

This worksheet has tables and questions that relate to the lab.

Best For: STEM Case, High School Level

Cell respiration STEM Case Handbook outline

Note sheet for students to take notes if you assign Handbook first. I then let them use these notes when. (more) I assign the whole STEM Case. Can be used for AP or regular Bio

Gizmo / User Lesson Materials

Subscribing teachers can download lesson materials contributed by other teachers, as well as contribute their own lesson materials for Gizmos. For information on how to subscribe, please contact us.

If you are a current subscriber, please login.

User Recommendations (showing 5 of 6):

Fun, easy to follow.
Handbook is incredibly useful for teaching the concept.
AP students engaged and motivated!
A great way to apply science!
Loved this as a way to engage students on what can be a tough, tedious concept.
The new format on these is great. The STEM courses are game changers.

More STEM Cases

Find more activities like Cell Respiration:

About STEM Cases

Students assume the role of a scientist trying to solve a real world problem. They use scientific practices to collect and analyze data, and form and test a hypothesis as they solve the problem.

  • Each STEM Case uses realtime reporting to show live student results. Introduction to the Heatmap
  • STEM Cases take between 30 - 90 minutes for students to complete, depending on the case.
  • Student progress is automatically saved so that STEM Cases can be completed over multiple sessions.
  • Multiple grade appropriate versions, or levels, exist for each STEM Case.
  • Each STEM Case level has an associated Handbook. These are interactive guides that focus on the science concepts underlying the case.

About Handbooks

Handbooks contain the same content, including questions and assessments, from the Handbook inside the STEM Case.


Mitochondrial DNA (mtDNA)

The human mitochondrion contains 5&ndash10 identical, circular molecules of DNA. Each consists of 16,569 base pairs carrying the information for 37 genes which encode:

  • 2 different molecules of RNA الريبوسوم (الرنا الريباسي)
  • 22 different molecules of نقل الحمض النووي الريبي (الحمض الريبي النووي النقال) (at least one for each amino acid)
  • 13 proteins

ال الرنا الريباسي و الحمض الريبي النووي النقال molecules are used in the machinery that synthesizes the 13 proteins.

  • 7 subunits that make up the mitochondrial نازعة هيدروجين NADH (complex I)
  • cytochrome b, a subunit of cytochrome c reductase (complex III)
  • 3 subunits of cytochrome c oxidase (complex IV)
  • 2 subunits of سينسيز ATP (complex V)

Each of these protein complexes also requires subunits that are encoded by nuclear genes, synthesized in the cytosol, and imported from the cytosol into the mitochondrion. Nuclear genes also encode

1,000 other proteins that must be imported into the mitochondrion. [More]

Mutations in mtDNA cause human diseases.

Although many different organs may be affected, disorders of the muscles and brain are the most common. Perhaps this reflects the great demand for energy of both these organs. (Although representing only

2% of our body weight, the brain consumes

20% of the energy produced when we are at rest.)

Some of these disorders are inherited in the germline. In the vast majority of cases, the mutant gene is received from the mother because only very rarely do the mitochondria in sperm survive in the fertilized egg.

Other disorders are somatic that is, the mutation occurs in the somatic tissues of the individual. These disorders can be caused not only by mutations in mtDNA, but also by mutations in the 228 نووي genes that have also been implicated in human mitochondrial diseases. These latter mutations can be inherited from the father as well as the mother.

Example: exercise intolerance

A number of humans who suffer from easily-fatigued muscles turn out to have a mutations in their cytochrome b الجين. Curiously, only the mitochondria in their muscles have the mutation the mtDNA of their other tissues is normal. Presumably, very early in their embryonic development, a mutation occurred in a cytochrome b gene in the mitochondrion of a cell destined to produce their muscles.

The severity of mitochondrial diseases varies greatly. The reason for this is probably the extensive mixing of mutant DNA and normal DNA in the mitochondria as they fuse with one another. A mixture of both is called heteroplasmy. The higher the ratio of mutant to normal, the greater the severity of the disease. In fact by chance alone, cells can on occasion end up with all their mitochondria carrying all-mutant genomes &mdash a condition called homoplasmy (a phenomenon resembling genetic drift).

Mitochondrial Replacement Techniques

Mutations in some 228 نووي genes have also been implicated in human mitochondrial diseases, but mitochondrial replacement techniques will not be able to help with these.

Why do mitochondria have their own genome?

Many of the features of the mitochondrial genetic system resemble those found in bacteria. This has strengthened the theory that mitochondria are the evolutionary descendants of a bacterium that established an endosymbiotic relationship with the ancestors of eukaryotic cells early in the history of life on earth. However, many of the genes needed for mitochondrial function have since moved to the nuclear genome.

The recent sequencing of the complete genome of the endosymbiotic alpha-proteobacterium الريكتسيا prowazekii has revealed a number of genes closely related to those found in mitochondria. This suggests a shared ancestry.


شاهد الفيديو: ثانوية أون لاين. حصة الاحياء تدفق الطاقه التنفس (شهر نوفمبر 2022).