נשימה תאית
למה צריך חמצן לנשימה?
למה בלי חמצן אין חיים?

התא הוא היחידה הקטנה היסודית בכל אורגניזם חי. בשל היותו מערכת פתוחה, התא צורך אנרגיה
ובאנרגיה הזאת הוא מקיים תהליכים שונים. הנשימה היא התהליך שבאמצעותו מופקת האנרגיה הדרושה לתהליכים האלה.

לנשימה יש שתי משמעויות בביולוגיה.

1. המשמעות הרווחת היא חילוף גזים (breathing)בין הסביבה החיצונית לאורגניזם.
2. המשמעות האחרת היא חמצון חומרי מזון (גלוקוז) לשם קבלת אנרגיה - נשימה תאית (respiration).

מקור האנרגיה העיקרי במערכות החיים הוא השמש.את אנרגית השמש יכולים לנצל באופן ישיר רק אותם אורגניזמים שמבצעים פוטוסינתזה. אורגניזמים כאלה קולטים את האנרגיה מן השמש ובתהליך הפוטוסינתזה נוצר גלוקוז. בתהליך הנשימה התאית, הגלוקוז הוא המקור לאנרגיה זמינה לאותם אורגניזמים שאינם יכולים לנצל ישירות את אנרגיית השמש.

על הקשר בין אנרגיית השמש לפוטוסינתזה ולנשימה התאית תוכלו לראות באנימציה. לשם כך יש ללחוץ על העגול הירוק. לחיצה על העיגול האדום תעצור את האנימציה.
אנרגיית שמש ונשימה תאית
התאים משתמשים באנרגיה, שאגורה בקשרים הכימיים של הגלוקוז ותוצריו, כדי ליצור מולקולות של
ATP (Adenosine Ttri Phosphate) , שהן המקור לאנרגיה בכל תא חי.

תהליך הנשימה התאית

מה הם השלבים של הנשימה התאית?
האם רק הגלוקוז, שהוא התוצר העיקרי בפוטוסינתזה, יכול לשמש מקור לאנרגיה?
כדי לענות על השאלות האלה , עברו למעבדה הוירטואלית.
כדי להתקדם בשלבי המעבדה יש ללחוץ על הכפתור האדום.
בתום המעבדה, ענו על השאלות האלה:
1. באיזו מבחנה קצב הנשימה היה הגבוה ביותר?
2. לאחר כל התהליך, איזה גז נמצא ב"צוואר" הבקבוק?
3. באיזו טמפרטורה, קצב הנשימה היה הגבוה ביותר?
4. על סמך תוצאות המעבדה, האם אפשר להשתמש בעמילן במצע לתהליך הנשימה?
5. האם תוכל להמליץ על מצע מתאים על סמך תוצאות הניסוי?
6. תכנן ניסוי המשך כדי למצוא את המצע המתאים לתהליך הנשימה. האם התהליך אופייני רק לשמרים? תכנן ניסוי לבדיקת השערה זו.
את התשובה רשמו בקובץ ה- word המצורף.


הנשימה התאית מאופיינת על ידי ארבעה שלבים עיקריים:






לסיכום, מהו תפקידו של החמצן? מדוע ללא חמצן כל תהליך הנשימה לא יכול להתרחש?
  כדי לענות על השאלות האלה היכנסו למאגר האתרים סיכום השלבים השונים בנשימה התאית.
את התשובה רשמו בקובץ ה- word המצורף.

כל התהליכים העיקריים בנשימה התאית: (סיכום)

השלבים השונים בנשימה התאית (סיכום ובו אנימציות).
הנשימה התאית (סכימה)-1
הנשימה התאית (סכימה)-2

חזור לשאלה













שלב הגליקוליזה

הגליקוליזה מתרחשת בציטופלסמה.
חמרי המוצא - גלוקוז, ATP ו- NAD+
תוצרים - פירובאט (pyruvate), ATP, NADH
משימה
היעזרו באתרים הבאים, והכינו משחק או פעילות שבאמצעותם תוכלו ללמד את חבריכם מהו את תהליך הגליקוליזה .
סרט וידאו על גליקוליזה
שלב אחרי שלב בגליקוליזה אנימציה בפלאש _1
שלב אחרי שלב בגליקוליזה אנימציה בפלאש_2
השלבים השונים בנשימה התאית (סכמה מפורטת )_2
חזור לשלבים
















שלב ה- Acetyl coenzyme A
בשלב הזה, הפירובט שנוצר בשלב הקודם נקטע, ועל ידי חיבור ל- coenzyme A יוצר את ה -Acetyl coenzyme A.
חומרי המוצא הם פירובט, coenzyme A
התוצרים הם Acetyl coenzyme A, פחמן דו- חמצני, NADH.


חזור לשלבים













שלב מעגל קרבס
מעגל קרבס או מעגל חומצת לימון, מאופיין בסדרת ריאקציות שבמהלכן האצטיל ב Acetyl coenzyme A מתפרק לפחמן דו-חמצני תוך כדי שחרור מימנים.

חמרי מוצא - Acetyl coenzyme A ומים
התוצרים הם פחמן דו חמצני, NADH, FADH2, ATP.

סיכום למעגל קרבס

חזור לשלבים









שלב מעבר האלקטרונים
שלב מעבר האלקטרונים הוא שרשרת של כמה מולקולות שנושאות אלקטרונים. מולקולות מימן עוברות בשרשרת הזאת, כך שהאנרגיה המשתחררת מנוצלת ליצירת מפל של מימנים. המפל שנוצר מאפשר סינתזה של מולקולות ה ATP.
הקולטן הסופי של מולקולות המימן בשרשרת הזאת הוא החמצן.
כתוצאה מתהליכים אלו, הקו אנזימים NADH ו- FADH2 מחומצנים ל FAD ו NAD . במצב המחומצן הקו-אנזימים עוברים בחזרה למעגל קרבס, ומתחיל תהליך חיזור נוסף, וחוזר חלילה.
חומרי מוצא- NADH, 2FADH, חמצן.
תוצרים הם ATP, מים.
האנימציה הבאה מתארת את שלב מעבר האלקטרונים.
על מעבר האלקטרונים , תוכלו לקרוא ולראות סכימות במאגר האתרים.
סכמה 1
סכמה 2
סכמה 3
סכמה 4
שחרור האנרגיה עם מעבר האלקטרונים (אנימציה)
מעבר אלקטרונים (אנימציה)
שחרור האנרגיה עם מעבר האלקטרונים (סכמה)
על המתרחש במיטוכונדריה (אנימציה)

חזור לשלבים