معلومة

هل توجد أي كائنات حية تؤدي عمليات شبيهة بالتمثيل الضوئي بالطاقة الحرارية وحدها؟

هل توجد أي كائنات حية تؤدي عمليات شبيهة بالتمثيل الضوئي بالطاقة الحرارية وحدها؟


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.

أقرب ما يمكنني العثور عليه هو الحرارة ، ولكن يبدو أنهم يستخدمون المواد الكيميائية الموجودة في البيئة الحارة للحصول على الطاقة ، وليس الحرارة نفسها.


الثرموفيلات هي كائنات قادرة على تحمل درجات الحرارة العالية. هذا لا يعني أنهم يستخدمون أو يجمعون الطاقة الحرارية بأي شكل من الأشكال. تبدأ البروتينات عادةً في الظهور والتحلل عند درجات حرارة تزيد عن 41 درجة مئوية ، وتجد جميع الكائنات الحية الأخرى صعوبة في التأقلم مع التأثيرات. عادة ما يستخدم علم الأحياء الطاقة الكيميائية. التمثيل الضوئي هو الاستثناء الوحيد للنظام البيولوجي الذي يحول طاقة الفوتونات مباشرة إلى طاقة كيميائية مخزنة في جزيئات حيوية معقدة ليستخدمها الآخرون كغذاء. تسمى الكائنات الحية التي لا تعتمد على تلك الجزيئات الحيوية المعقدة ولكن يمكنها دعم نفسها ذاتية التغذية. لذا فإن كائنات التمثيل الضوئي هي كائنات ضوئية ذاتية التغذية والكائنات الدقيقة التي تستخدم الطاقة الكيميائية من المركبات غير العضوية هي كيميائية كيميائية. يمكن أن تكون المركبات غير العضوية المستخدمة بسيطة مثل المياه المتحللة عن طريق التحلل الإشعاعي.


نظرة عامة على ELISA

ELISA (مقايسة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم) هي تقنية فحص قائمة على الصفائح مصممة لاكتشاف وقياس المواد القابلة للذوبان مثل الببتيدات والبروتينات والأجسام المضادة والهرمونات. أسماء أخرى ، مثل الإنزيم المناعي (EIA) ، تستخدم أيضًا لوصف نفس التكنولوجيا. في ELISA ، يتم تجميد المستضد (الجزيء الكبير المستهدف) على سطح صلب (صفيحة دقيقة) ثم يتم تعقيده بجسم مضاد مرتبط بإنزيم مراسل. يتم الكشف عن طريق قياس نشاط الإنزيم المراسل عن طريق الحضانة مع الركيزة المناسبة لإنتاج منتج قابل للقياس. العنصر الأكثر أهمية في ELISA هو تفاعل عالي النوعية بين الجسم المضاد والمستضد.

محتويات الصفحة


النظم البيئية ذات درجات الحرارة العالية

قائمة المصطلحات

تفضل الكائنات أو تتطلب بيئة منخفضة الأس الهيدروجيني.

الكائنات الحية القادرة على تصنيع المركبات العضوية عن طريق أكسدة المصادر غير العضوية الغنية بالطاقة. لا يستخدم الضوء.

مجموعة من البكتيريا تحتوي على الكلوروفيل وقادرة على التمثيل الضوئي.

الكائنات الحية التي تمتلك نواة خلية محددة وغشاء نووي. يشمل جميع الكائنات الحية فوق مستوى البكتيريا بدائية الخلية.

الهيكل الصلب الذي يحتوي على السيليكا من الدياتومات (الطحالب الخضراء).

يسخن الماء في عمق الأرض وينطلق إلى السطح كتدفقات حرارية.

الكائنات الحية التي تعتمد في طاقتها على المركبات العضوية. في حالة التأكسد ، تكون العملية هوائية. عندما يغيب الأكسجين ، تكون العملية اللاهوائية (التخمير).

الكائنات التي يمتلك أفرادها أكثر من خلية واحدة (متعددة الخلايا).

الكائنات الحية قادرة على تصنيع المركبات العضوية من الماء والمواد المغذية غير العضوية ، باستخدام الطاقة في فوتونات الضوء.

الكائنات الحية بدون نواة خلية محددة أو غشاء نووي.

مجموعة من الكائنات حقيقية النواة تصنف عادة على أنها حيوانات وتعتبر بدائية. ولكن توجد بعض المشكلات الرئيسية مع بعض الكائنات الأولية مثل قوالب الوحل وأشكال euglenoid ، والتي تشترك في العديد من خصائص النباتات.

رفع الماء إلى درجات حرارة تتجاوز بدرجة كبيرة درجات الحرارة الإقليمية للبحيرات والجداول. يُعتقد أن العديد من المجموعات الانتهازية الحرارية والمتحملة للحرارة قد تطورت في البرك الضحلة المسخنة بالطاقة الشمسية وهوامش المياه.

الكائنات الحية التي طورت خصائص تاريخ الحياة التي تسمح باستغلال البقع الباردة المؤقتة في الأنظمة الحرارية.

تدفقات المياه الساخنة الجوفية ، وعادة ما يُنظر إليها من حيث تلك الموجودة على سطح الأرض (انظر تنفيس حراري) حيث يوجد الضوء.

المياه المسخنة بالحرارة الجوفية المنبعثة من الشقوق في قاع المحيط. تعتبر درجات الحرارة والضغوط العالية جدًا والغياب التام للضوء من السمات المميزة.

الكائنات الحية قادرة على العيش في درجات حرارة أعلى بكثير من المعيار الإقليمي. يمكن أن توجد أيضًا في درجات حرارة منخفضة ، لكنها قد لا تتنافس بشكل جيد في الحالة الأخيرة.

غالبًا ما يقتصر على تلك الكائنات الحية التي تكيفت مع العيش في درجات حرارة عالية وغير قادرة على البقاء في درجات حرارة منخفضة. في هذا الفصل ، يستخدم المصطلح أيضًا بطريقة أكثر عمومية لوصف أي نوع من التكيف مع الأنظمة الحرارية.


علم الأحياء 171

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

تشير الديناميكا الحرارية إلى دراسة نقل الطاقة والطاقة التي تنطوي على مادة فيزيائية. يتم تصنيف المادة وبيئتها ذات الصلة بحالة معينة من نقل الطاقة كنظام ، وكل شيء خارج هذا النظام هو المحيط. على سبيل المثال ، عند تسخين قدر من الماء على الموقد ، يشتمل النظام على الموقد والوعاء والماء. نقل الطاقة داخل النظام (بين الموقد والوعاء والماء). هناك نوعان من الأنظمة: مفتوحة ومغلقة. النظام المفتوح هو النظام الذي يمكن أن تنتقل فيه الطاقة بين النظام ومحيطه. نظام الموقد مفتوح لأنه يمكن أن يفقد الحرارة في الهواء. النظام المغلق هو النظام الذي لا يمكنه نقل الطاقة إلى محيطه.

الكائنات البيولوجية هي أنظمة مفتوحة. تبادل الطاقة بينهم وبين محيطهم ، حيث يستهلكون جزيئات تخزين الطاقة ويطلقون الطاقة إلى البيئة من خلال القيام بالعمل. مثل كل الأشياء في العالم المادي ، تخضع الطاقة لقوانين الفيزياء. تتحكم قوانين الديناميكا الحرارية في نقل الطاقة بين جميع الأنظمة في الكون.

القانون الأول للديناميكا الحرارية

يتعامل القانون الأول للديناميكا الحرارية مع الكمية الإجمالية للطاقة في الكون. تنص على أن هذا المقدار الإجمالي للطاقة ثابت. بعبارة أخرى ، كان هناك دائمًا وسيظل دائمًا نفس القدر من الطاقة في الكون. توجد الطاقة في العديد من الأشكال المختلفة. وفقًا للقانون الأول للديناميكا الحرارية ، قد تنتقل الطاقة من مكان إلى آخر أو تتحول إلى أشكال مختلفة ، لكن لا يمكن إنشاؤها أو تدميرها. تحدث عمليات نقل وتحولات الطاقة من حولنا طوال الوقت. تحول المصابيح الكهربائية الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية. تعمل مواقد الغاز على تحويل الطاقة الكيميائية من الغاز الطبيعي إلى طاقة حرارية. تقوم النباتات بأحد أكثر تحولات الطاقة المفيدة بيولوجيًا على الأرض: تحويل طاقة ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية مخزنة داخل الجزيئات العضوية (مراجعة). يوضح (الشكل) أمثلة على تحولات الطاقة.

التحدي الذي يواجه جميع الكائنات الحية هو الحصول على الطاقة من محيطها في أشكال يمكنها نقلها أو تحويلها إلى طاقة قابلة للاستخدام للقيام بالعمل. تطورت الخلايا الحية لمواجهة هذا التحدي بشكل جيد للغاية. تتحول الطاقة الكيميائية المخزنة داخل الجزيئات العضوية مثل السكريات والدهون من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية الخلوية إلى طاقة داخل جزيئات ATP. يمكن الوصول بسهولة إلى الطاقة في جزيئات ATP للقيام بالعمل. تتضمن أمثلة أنواع العمل الذي تحتاجه الخلايا القيام به بناء جزيئات معقدة ، ونقل المواد ، وتشغيل حركة الضرب للأهداب أو الأسواط ، وتقلص ألياف العضلات لخلق الحركة ، والتكاثر.


القانون الثاني للديناميكا الحرارية

قد تبدو المهام الأساسية للخلية الحية المتمثلة في الحصول على الطاقة وتحويلها واستخدامها لأداء العمل بسيطة. ومع ذلك ، يشرح القانون الثاني للديناميكا الحرارية سبب كون هذه المهام أصعب مما تبدو عليه. لا تعتبر أي من عمليات نقل الطاقة التي ناقشناها ، إلى جانب جميع عمليات نقل وتحولات الطاقة في الكون ، فعالة تمامًا. في كل عملية نقل للطاقة ، يتم فقد قدر من الطاقة بشكل غير صالح للاستعمال. في معظم الحالات ، هذا النموذج هو الطاقة الحرارية. من الناحية الديناميكية الحرارية ، يعرّف العلماء الطاقة الحرارية على أنها طاقة تنتقل من نظام إلى آخر لا يقوم بعمل. على سبيل المثال ، عندما تطير طائرة في الهواء ، فإنها تفقد بعض طاقتها كطاقة حرارية بسبب الاحتكاك بالهواء المحيط. يؤدي هذا الاحتكاك في الواقع إلى تسخين الهواء عن طريق زيادة سرعة جزيء الهواء مؤقتًا. وبالمثل ، يتم فقدان بعض الطاقة كطاقة حرارية أثناء تفاعلات التمثيل الغذائي الخلوي. هذا جيد للمخلوقات ذوات الدم الحار مثلنا ، لأن الطاقة الحرارية تساعد في الحفاظ على درجة حرارة أجسامنا. بالمعنى الدقيق للكلمة ، لا يوجد نقل للطاقة فعال تمامًا ، لأن بعض الطاقة تُفقد في صورة غير صالحة للاستعمال.

أحد المفاهيم المهمة في الأنظمة الفيزيائية هو مفهوم النظام والفوضى (أو العشوائية). كلما زادت الطاقة التي يفقدها النظام في المناطق المحيطة به ، كلما كان النظام أقل ترتيبًا وأكثر عشوائية. يشير العلماء إلى مقياس العشوائية أو الاضطراب داخل نظام ما على أنه إنتروبيا. الانتروبيا المرتفعة تعني الفوضى العالية والطاقة المنخفضة ((الشكل)). لفهم الكون بشكل أفضل ، فكر في غرفة نوم الطالب. إذا لم يتم وضع أي طاقة أو عمل فيه ، فستصبح الغرفة فوضوية بسرعة. سيكون موجودًا في حالة مضطربة للغاية ، حالة انتروبيا عالية. يجب وضع الطاقة في النظام ، في شكل قيام الطالب بالعمل ووضع كل شيء بعيدًا ، من أجل إعادة الغرفة إلى حالة النظافة والنظام. هذه الحالة هي حالة ذات إنتروبيا منخفضة. وبالمثل ، يجب صيانة السيارة أو المنزل باستمرار مع العمل من أجل إبقائه في حالة منظمة. إذا تُركت بمفردها ، فإن الكون & # 8217s أو السيارة & # 8217s تزداد تدريجياً من خلال الصدأ والتدهور. تحتوي الجزيئات والتفاعلات الكيميائية على كميات متفاوتة من الانتروبيا أيضًا. على سبيل المثال ، عندما تصل التفاعلات الكيميائية إلى حالة التوازن ، تزداد الإنتروبيا ، وعندما تنتشر الجزيئات ذات التركيز العالي في مكان واحد وتنتشر ، تزداد الإنتروبيا أيضًا.

نقل الطاقة والإنتروبيا الناتجة قم بإعداد تجربة بسيطة لفهم كيفية انتقال الطاقة وكيفية التغيير في نتائج الانتروبيا.

  1. خذ كتلة من الجليد. هذا ماء في صورة صلبة ، لذلك له ترتيب بنيوي عالٍ. هذا يعني أن الجزيئات لا يمكنها التحرك كثيرًا وهي في وضع ثابت. درجة حرارة الجليد & # 8217s هي 0 درجة مئوية. نتيجة لذلك ، فإن إنتروبيا النظام & # 8217s منخفضة.
  2. اترك الثلج يذوب في درجة حرارة الغرفة. ما هي حالة الجزيئات في الماء السائل الآن؟ كيف تم نقل الطاقة؟ هل إنتروبيا النظام & # 8217s أعلى أم أقل؟ لماذا ا؟
  3. سخني الماء حتى درجة الغليان. ماذا يحدث للنظام و # 8217s عندما يتم تسخين الماء؟

فكر في جميع الأنظمة الفيزيائية على هذا النحو: الكائنات الحية مرتبة بشكل كبير ، وتتطلب مدخلات طاقة ثابتة للحفاظ على نفسها في حالة انخفاض الانتروبيا. نظرًا لأن الأنظمة الحية تأخذ جزيئات تخزين الطاقة وتحولها من خلال تفاعلات كيميائية ، فإنها تفقد قدرًا من الطاقة القابلة للاستخدام في العملية ، لأنه لا يوجد تفاعل فعال تمامًا. كما أنها تنتج نفايات ومنتجات ثانوية ليست مصادر طاقة مفيدة. تزيد هذه العملية من إنتروبيا محيط النظام. نظرًا لأن جميع عمليات نقل الطاقة تؤدي إلى فقدان بعض الطاقة القابلة للاستخدام ، فإن القانون الثاني للديناميكا الحرارية ينص على أن كل نقل أو تحول للطاقة يزيد الكون & # 8217s الكون. على الرغم من أن الكائنات الحية مرتبة بشكل كبير وتحافظ على حالة منخفضة من الانتروبيا ، فإن الكون في المجموع يتزايد باستمرار بسبب فقدان الطاقة القابلة للاستخدام مع كل عملية نقل للطاقة تحدث. بشكل أساسي ، الكائنات الحية في معركة شاقة مستمرة ضد هذه الزيادة المستمرة في الكون.


ملخص القسم

في دراسة الطاقة ، يستخدم العلماء مصطلح "النظام" للإشارة إلى المادة وبيئتها المتضمنة في عمليات نقل الطاقة. كل شيء خارج النظام هو المحيط. الخلايا المنفردة هي أنظمة بيولوجية. يمكننا التفكير في الأنظمة على أنها تتمتع بقدر معين من النظام. يتطلب الأمر طاقة لجعل النظام أكثر ترتيبًا. كلما كان النظام أكثر ترتيبًا ، انخفض إنتروبيا. الانتروبيا هو مقياس لاضطراب النظام & # 8217s. عندما يصبح النظام أكثر اضطرابًا ، كلما انخفضت طاقته وزادت إنتروبيا.

قوانين الديناميكا الحرارية هي سلسلة من القوانين التي تصف خصائص وعمليات نقل الطاقة. ينص القانون الأول على أن الكمية الإجمالية للطاقة في الكون ثابتة. هذا يعني أنه لا يمكن إنشاء أو تدمير الطاقة ، فقط نقلها أو تحويلها. ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن كل عملية نقل للطاقة تنطوي على بعض فقدان الطاقة بشكل غير قابل للاستخدام ، مثل الطاقة الحرارية ، مما يؤدي إلى نظام أكثر اضطرابًا. بعبارة أخرى ، لا يوجد نقل للطاقة فعال تمامًا ، وكل ذلك ينقل الاتجاه نحو الفوضى.

إستجابة مجانية

تخيل مزرعة نملة متقنة بها أنفاق وممرات عبر الرمال حيث يعيش النمل في مجتمع كبير. تخيل الآن أن زلزالًا هز الأرض ودمر مزرعة النمل. في أي من هذين السيناريوهين ، قبل أو بعد الزلزال ، كان نظام مزرعة النمل في حالة انتروبيا أعلى أو أقل؟

كانت مزرعة النمل تحتوي على نسبة أقل من الانتروبيا قبل الزلزال لأنها كانت نظامًا عالي التنظيم. بعد الزلزال ، أصبح النظام أكثر اضطرابًا وكان له إنتروبيا أعلى.

تتم عمليات نقل الطاقة باستمرار في الأنشطة اليومية. فكر في سيناريوهين: الطهي على الموقد والقيادة. اشرح كيف ينطبق القانون الثاني للديناميكا الحرارية على هذين السيناريوهين.

أثناء الطهي ، يتم تسخين الطعام على الموقد ، ولكن لا تذهب كل الحرارة إلى طهي الطعام ، حيث يتم فقد جزء منه كطاقة حرارية للهواء المحيط ، مما يؤدي إلى زيادة الانتروبيا. أثناء القيادة ، تقوم السيارات بحرق البنزين لتشغيل المحرك وتحريك السيارة. هذا التفاعل غير فعال تمامًا ، حيث يتم فقد بعض الطاقة أثناء هذه العملية كطاقة حرارية ، وهذا هو سبب ارتفاع درجة حرارة غطاء المحرك والمكونات الموجودة تحته أثناء تشغيل المحرك. ترتفع درجة حرارة الإطارات أيضًا بسبب الاحتكاك مع الرصيف ، مما يؤدي إلى فقدان طاقة إضافي. هذا النقل للطاقة ، مثل كل الآخرين ، يزيد أيضًا من الانتروبيا.

قائمة المصطلحات


يحدد التغيير في الطاقة الحرة & # x00394G اتجاه التفاعل الكيميائي

نظرًا لأن الأنظمة البيولوجية يتم الاحتفاظ بها عمومًا عند درجة حرارة وضغط ثابتين ، فمن الممكن التنبؤ باتجاه تفاعل كيميائي باستخدام مقياس للطاقة الكامنة يسمى الطاقة الحرة ، أو ز بعد الكيميائي الأمريكي العظيم جوشيا ويلارد جيبس ​​(1839 & # x02005 & # x02013 & # x020051903) ، مؤسس علم الديناميكا الحرارية. أظهر جيبس ​​أنه في ظل ظروف الضغط ودرجة الحرارة المستمرين ، كما هو موجود عمومًا في الأنظمة البيولوجية ، تتغير أنظمة الاتصال بطريقة تقلل الطاقة الحرة إلى الحد الأدنى. & # x0201d بشكل عام ، نحن مهتمون بما يحدث للطاقة المجانية عندما يتم تغيير جزيء أو تكوين جزيئي إلى آخر. وبالتالي فإن اهتمامنا بالقيم النسبية ، وليس المطلقة ، للطاقة المجانية & # x02005 & # x02014 & # x02005 على وجه الخصوص ، مع الاختلاف بين القيم قبل التغيير وبعده. هذا التغيير الحر للطاقة & # x00394جي، حيث تشير & # x00394 إلى الاختلاف ، بالرمز

من الناحية الرياضية ، Gibbs & # x02019s law & # x02005 & # x02014 & # x02005 تتغير الأنظمة لتقليل الطاقة المجانية & # x02005 & # x02014 & # x02005 عبارة عن مجموعة من العبارات حول & # x00394جي:

قيمة & # x00394جي، مثل ثابت التوازن ، مستقل عن آلية ومعدل التفاعل. ردود الفعل السلبية مع & # x00394جي قد لا تحدث القيم التي لها ثوابت معدل بطيئة جدًا ، لأغراض عملية ، ما لم يكن هناك محفز ، لكن وجود محفز لا يؤثر على قيمة & # x00394جي.


القيود اللاأحيائية على التحولات القطبية في خطوط العرض

عبر كل من العوالم البحرية والبرية ، تعد التحولات في خطوط العرض نحو القطبين من بين أفضل التحولات في النطاق التي يسببها المناخ موثقة والأكثر دراسة على نطاق واسع (Parmesan and Yohe 2003 ، Chen et al. 2011 ، Scheffers et al. 2016) ، في المناطق المعتدلة والشمالية خطوط العرض (كولويل وآخرون 2008). بسبب الميل المحوري للأرض ، تواجه خطوط العرض العالية تحديات غير حيوية فريدة مرتبطة بالموسمية الشمسية. تتميز فترات النهار الطويلة جدًا أو القصيرة جدًا بأجزاء كبيرة من السنة ويمكن أن تتطلب تعديلات محددة. تؤدي الفترات الطويلة بدون الشمس أيضًا إلى أن تكون المياه القطبية هي المياه السطحية الأكثر برودة على الكوكب ، مما يتسبب في احتواء المياه القطبية على المزيد من حمض الكربونيك وتكون المياه الأكثر حمضية على هذا الكوكب (فابري وآخرون 2009). بالإضافة إلى ذلك ، تتناقص زاوية السقوط الشمسية عند خطوط العرض الأعلى ، مما يقلل من الإشعاع الشمسي وإمكانات التمثيل الضوئي في كل من البيئات الأرضية والمائية (Campbell and Aarup 1989، Field et al. 1998). قد تعيق هذه العوامل معًا تحولات نطاق خطوط العرض العالية ، حيث إن درجات الحرارة المرتفعة وحدها لا تضمن نجاح الاستعمار في خطوط العرض العالية (Bjorkman et al. 2017).

الموسمية الشمسية

تظهر خطوط العرض المرتفعة تباينًا سنويًا أكبر في توافر الضوء من خطوط العرض بالقرب من خط الاستواء. عند 60 درجة شمالاً - تقريبًا أوسلو ، النرويج وسيوارد ، ألاسكا - هناك 5 ساعات فقط من ضوء النهار خلال الشتاء مقارنة بـ 18 ساعة خلال فصل الصيف. يمكن تقسيم الضغوط اللاأحيائية المرتبطة بالموسمية الشمسية إلى تحديات أيام الضوء الطويل وأيام الضوء القصير. أيام الضوء الطويل لها تأثيرات فسيولوجية وسلوكية على الكائنات الحية ، حيث يستخدم الضوء غالبًا كمحفز للأحداث اليومية واليومية (Farner et al. 1966، Wingfield 2008). يرتبط إنتاج الميلاتونين ارتباطًا مباشرًا بطول النهار (Lewy وآخرون 1980) وهو الهرمون الأساسي الذي يتحكم في إيقاعات الساعة البيولوجية عند خطوط العرض المنخفضة (Cagnacci وآخرون 1992 ، Zhdanova و Tucci 2003). تمتلك الأنواع الأصلية في خطوط العرض العالية آليات متخصصة للتحكم في إيقاعات الساعة البيولوجية بدون الميلاتونين ، لأن الهرمون يصبح أقل إفادة خلال الأيام القطبية الطويلة (Hau et al.2002). يمكن أن يتسبب اضطراب النظم اليومي في أمراض القلب والأوعية الدموية وأمراض الكلى في الثدييات (Penev وآخرون 1998 ، Martino وآخرون 2008) وانخفاض اللياقة البدنية مدى الحياة في الطيور (Greives et al. 2015). يمكن أيضًا تقييد الكائنات الحية الليلية والشفقية بمقدار الوقت المتاح لها للبحث عن العلف ، مما يحد من حدود النطاق عندما لا يتمكنون من الحصول على طاقة كافية (Alkon and Saltz 1988).

بدلاً من ذلك ، غالبًا ما تكون أيام الضوء القصير مصحوبة بدرجات حرارة أكثر برودة وانخفاض فرص البحث عن العلف للأنواع النهارية (Hill et al.2003). تهرب العديد من الكائنات الحية من مثل هذه الظروف المعاكسة مكانيًا من خلال الهجرة أو مؤقتًا من خلال السبات والسبات (Dingle 2006 ، Ruf and Geiser 2015). بينما توجد الهجرة في مجموعة متنوعة من الكائنات الحية ، ليس لدينا فهم واضح لما إذا كانت يمكن أن تتطور بسرعة (Helbig 2003، Winger et al. 2018). بدلاً من ذلك ، تدخل بعض الأنواع في السبات عن طريق تقليل معدلات التمثيل الغذائي. في حين أن معدلات التمثيل الغذائي تظهر المرونة (Norin and Metcalfe 2019) ، فمن الواضح أن معظم الكائنات الحية لن تكون قادرة على إثبات التغيرات الأيضية الشديدة التي يستخدمها السبات (Geiser 1998) ، حيث يتطلب السبات والسبات آليات خاصة لتجنب التلف الخلوي والعضلات. ضمور (Harlow وآخرون 2001 ، Donahue وآخرون 2003). بالنسبة لتلك الأنواع التي قد يكون من الممكن أن تتطور حالة السبات ، فإن درجات الحرارة المرتفعة تقلل بالفعل من كفاءة السبات (Henshaw 1968، Inouye et al.2000). على سبيل المثال ، تم مقاطعة بعض أجهزة السبات القطبية من السبات بسبب ذوبان الجليد الشتوي غير الطبيعي ، مما يقلل من المدخرات النشطة (MacCannell et al. 2019). وبالمثل ، أدت الترددات المتزايدة لدورات التجميد والذوبان إلى تقليل بقاء أجهزة السبات المتحملة للتجميد (Storey 1987).

تشكل الموسمية الخفيفة أيضًا فسيولوجيا النبات في خطوط العرض العالية. الأنواع النباتية السائدة في خطوط العرض العالية لها تكيفات مع فترات طويلة بدون ضوء الشمس ومواسم نمو قصيرة (فيلد وآخرون ، 1998). لتقليل تكاليف الطاقة ، تحتوي العديد من النباتات على بشرة شمعية تحمي الأوراق لفترات طويلة من الزمن ، مما يجعل هضمها أكثر صعوبة (برنتيس وآخرون 1992) ، وعلى الرغم من ارتفاع درجات الحرارة ، فإن نباتات القطب الشمالي الحالية قد تظل مهيمنة في المستقبل (بيوركمان وآخرون 2017). تعتبر دراسة القيود الفسيولوجية المفروضة على المجتمعات النباتية في خطوط العرض العالية أمرًا مهمًا لأن لديها القدرة على إحداث تأثيرات متتالية على الأنواع الأخرى. يمكن أن يساعد فهم الأسباب المباشرة التي تساعد في تشكيل المجتمعات النباتية (أي الظروف الشمسية والتكوينية) في توسيع نطاق البحث إلى ما وراء العوامل اللاأحيائية وحدها. على سبيل المثال ، قد تواجه الحيوانات العاشبة التي تنتقل إلى القطب الشمالي تحديات في تلبية احتياجاتها الغذائية حيث من المتوقع أن تكون المنافسة المتزايدة على النباتات الصالحة للأكل أو المستساغة محركًا مهمًا للانقراض في الحيوانات العاشبة والمستهلكين عند مستويات غذائية أعلى مع تقدم تغير المناخ (جينكينز وهوكي 2001 ، كاهيل) وآخرون 2013). لذلك ، فإن فهم كيف تساعد العوامل اللاأحيائية غير المناخية في تشكيل المجتمعات سيعزز توقعاتنا حول كيفية تأثير تغير المناخ على التفاعلات الحيوية.

حموضة المحيطات

المحيطات القطبية أكثر حمضية من المحيطات في المناطق الاستوائية والمعتدلة ، مما يخلق تدرجًا في الحموضة القطبية. بصرف النظر عن تدرج الحموضة في خطوط العرض ، أصبحت المحيطات أيضًا أكثر حمضية مع تغير المناخ (Caldeira and Wickett 2003) ، مع زيادة حمضية مياه خطوط العرض العالية بمعدل أعلى من المياه الاستوائية والمعتدلة (Fabry et al. 2009). وبالتالي ، فإن مياه خطوط العرض القطبية لديها القدرة على أن تصبح قريبًا أكثر حمضية من أي وقت آخر في الهولوسين (Hönisch et al. 2012) ، مما قد يحد من قدرة الأنواع على تجنب درجات الحرارة المرتفعة في البيئات الاستوائية والمعتدلة (Deutsch et al. 2015) ).

يوفر تحمض المحيط الحالي بديلاً لما قد تتعرض له الكائنات الحية التي تتحرك باتجاه القطب. تؤثر حموضة المحيط المرتفعة بشكل سلبي على جميع الكائنات المائية تقريبًا (Kroeker et al. 2010) مع الأنواع التي بها هياكل خارجية متكلسة معرضة بشكل خاص (Orr et al. 2005) ، ما لم تنشأ من بيئات تمر بانتظام بنوبات من الحموضة العالية والمنخفضة (Box 2) (Langenbuch and Pörtner 2004، Heinrich et al. 2014، Lefevre et al. 2015، Thor et al. 2018). تؤدي الحموضة العالية إلى الفقس المبكر (روزا وآخرون 2013) ، وانخفاض الحركة ونمو القشرة (بيدنارسك وآخرون ، 2012 ، 2014 ، واتسون وآخرون ، 2014) وارتفاع معدل الوفيات (فروميل وآخرون ، 2012). غالبًا ما يتم اختبار تأثيرات الحموضة بمفردها ، لكن الحموضة تتفاعل مع عوامل غير حيوية أخرى ، مما يجعل العواقب أكثر وضوحًا (Rosa et al. 2014). يكون تحمل الحموضة في الكائنات المائية الأكبر حجمًا ، مثل teleosts و elasmobranchs ، أكثر تنوعًا. تظهر العديد من أنواع الأسماك تحملًا شديدًا للحموضة (Heinrich et al. 2014) ، ولكن هذا التحمل قد ينخفض ​​في مراحل مختلفة من تاريخ الحياة (Frommel et al. 2012) ، مما يؤكد أهمية تضمين مراحل تاريخ الحياة المتعددة ، بدلاً من البالغين وحدهم ، في التحقيق كيف ستستجيب الأنواع لتغير المناخ (Frommel et al. 2012 ، Algueró-Muñiz et al. 2017).

بينما يبدو أن هناك بعض التباين غير المحدد وإمكانية تطورية لتحمل الحموضة (Stapp et al. 2016 ، Thomsen et al. 2017) ، فمن الواضح أن زيادة تحمض المحيطات عند خطوط العرض الأعلى قد تقيد بعض الأنواع من تغيير نطاقاتها لتجنب ارتفاع درجات الحرارة. قد لا تتمكن الأنواع ذات الأصداف الكربونية أو تلك التي لها مراحل تاريخ حياتها المعرضة بشكل خاص للظروف الحمضية من استعمار خطوط العرض المرتفعة أو قد تكون مطلوبة لتحويل نطاقاتها بعيدًا عن المناطق القطبية لتجنب الظروف المميتة.

الإطار 2. أهمية الجغرافيا الحيوية والتطور في فهم تأثير الظروف اللاأحيائية الجديدة

يعد التاريخ الجغرافي الحيوي أداة مفيدة للمساعدة في عمل تنبؤات "مسبقة" حول قدرة الكائن الحي على تحمل التحدي اللاأحيائي أو التأقلم معه ، لأن التاريخ التطوري الحديث والبيئات ذات الخبرة تشكل علم وظائف الأعضاء الحالي (González-Ortegón et al. 2013). قد تساعد البيئة الحالية للأنواع في التنبؤ بما إذا كانت معرضة لخطر التأثر سلبًا بالتحديات اللاأحيائية الجديدة المرتبطة بتحولات النطاق. تظهر الكائنات الحية المتكيفة مع البيئات المتجانسة أو ذات النطاقات المحدودة بشكل عام تحملًا منخفضًا للعوامل اللاأحيائية المختلفة (مثل stenhaline ، stenothermic) ، في حين أن الكائنات الحية التي تكيفت مع بيئات غير متجانسة أو ذات نطاقات واسعة ومتغيرة تظهر بشكل عام تحملًا عاليًا للبيئات المختلفة (مثل euryhaline ، eurythermic). يمكن توضيح قوة التنبؤات المسبقة باستخدام التاريخ الجغرافي الحيوي من خلال مقارنة أسماك الشعاب المدارية ، والتي تُظهر تحملاً عاليًا لنقص الأكسجة ، وأسماك البحيرة الاستوائية ، والتي تُظهر تحملاً منخفضًا لنقص الأكسجة. تكيفت أسماك الشعاب الاستوائية لتعيش في برك المد والجزر ، والتي تمر بنوبات منتظمة من نقص الأكسجة أثناء أحداث المد والجزر المنخفضة ، وغالبًا ما تعيش في الشعاب المرجانية أو بالقرب منها ، مما يقلل محتوى الأكسجين المحيط بها من خلال التنفس. يظهر التمثيل الواسع لأسماك الشعاب المرجانية من سبع عائلات عدم وجود تكاليف فسيولوجية أو ضعف حتى تنخفض مستويات الأكسجين إلى أقل من 10٪ من ظروف الأكسجين الطبيعية (Nilsson and Nilsson 2005). في المقابل ، تُظهر أسماك البحيرة الاستوائية النمط المعاكس ، حيث إنها تتكيف مع درجات حرارة وأنظمة أكسجين معينة ، لأن البحيرات الاستوائية تتمتع بدرجات حرارة ثابتة على مدار العام. وبالتالي ، فإن أسماك البحيرة الاستوائية تظهر تحمل حراريًا منخفضًا ونقص الأكسجة ، ولا توجد إمكانية للتأقلم مع التغيرات المتوقعة في المستقبل (McDonnell and Chapman 2015). من خلال فحص الكائنات المائية التي تعيش في أربعة أنظمة مختلفة لنقص الأكسجة ، قامت دراسة حديثة (Mandic and Regan 2018) بالتحقيق فيما إذا كان التاريخ الجغرافي الحيوي يمكن أن يفسر بشكل أفضل الآليات الفسيولوجية الخاصة بالأنواع ، مقارنةً بتنبؤات علم الوراثة (الشكل 3). تقاربت الأنواع ذات الصلة البعيدة على نفس الآليات الفسيولوجية للتغلب على تحديات نقص الأكسجة المماثلة. وبالتالي ، فإن البيئة التي تم العثور فيها على كل نوع تنبأت بشكل أفضل بالوظائف الفسيولوجية المتعددة وتحمل نقص الأكسجة مقارنة بعلاقات النشوء والتطور.

الكائنات المائية من أربعة أنظمة مختلفة لنقص الأكسجة (نقص الأكسجة الضعيف النادر ونقص الأكسجة القوي النادر ونقص الأكسجة الضعيف الشائع ونقص الأكسجة القوي الشائع) استخدمت آليات فسيولوجية مختلفة تسمح لها بالعيش في بيئاتها الخاصة. تنبأت البيئة التي يعيش فيها كل كائن حي بالآليات المستخدمة بشكل أفضل من العلاقات التطورية ، وكانت هذه الآليات متقاربة عبر مجموعة واسعة من الأصناف. مقتبس من Mandic and Regan (2018). التصنيف التمثيلي لكل طلب متاح في المواد التكميلية الملحق 1 الجدول A2.


الأهمية الفسيولوجية والتوزيع الزمني للأحداث المتطرفة

حتى الآن ، ناقشنا الاختلافات "الطبيعية" التي تحفز الاستجابات الخفية. ومع ذلك ، في تطور على الأقل بعض جوانب الأداء الحراري (مثل CTالأعلى و تياختيار ، stat) ، قد تكون الأحداث الحرارية الشديدة (النادرة والمميتة) هي العامل الدافع للعديد من الأصناف (Clusella-Trullas et al. ، 2011 Hoffmann ، 2010). تم التأكيد على أولوية الحلقات المنفصلة في أدبيات التغيير العالمي ["الأحداث ، وليس الاتجاهات" (Jentsch et al. ، 2007 Parmesan et al. ، 2000 Wethey et al. ، 2011)] وهي تحظى بالدعم من دراسات النمذجة الحرارية. التكيف. على سبيل المثال ، لقد أظهرنا أن متوسط ​​التسامح الحراري في منطقة المد والجزر يبدو أنه يتم تحديده من خلال أحداث نادرة لارتفاع درجة حرارة الجسم والتي من غير المحتمل أن تحدث خلال عمر أي فرد (Denny and Dowd ، 2012). وبالمثل ، خلص آخرون إلى أن التحمل الحراري الحاد قد يكون أكثر صلة بالبقاء في البيئات الطبيعية من الاستجابات للتعرضات المزمنة (Angilletta ، 2009). لسوء الحظ ، نظرًا لأن الأحداث المتطرفة نادرة بحكم تعريفها ، فمن الصعب مراقبتها في الميدان ، مما يجبرنا على الاعتماد على الاستدلال الإحصائي. ومع ذلك ، فإن توزيع الفواصل الزمنية بين الأحداث المستمدة من هذه الأساليب الإحصائية له آثار مهمة.

هذه العلاقة (دالة كثافة الاحتمال ، الشكل 4 أ) تحمل بعض الرسائل غير البديهية. الفترات الأكثر احتمالا بين الأحداث هي الأقصر ، بينما الفترات الطويلة نادرة. نتيجة لذلك ، متوسط ​​الفاصل الزمني بين الأحداث (متوسط ​​وقت العودة ، 1 /ص) بالكاد سمة مميزة لما تختبره الكائنات الحية. ما يقرب من 63 ٪ من الفترات أقصر من المتوسط ​​، ويتم موازنة قصرها بفترات نادرة نسبيًا أطول بكثير من المتوسط. وهكذا ، بالنسبة للأحداث المتطرفة التي تحدث عشوائيًا ، تتكون سلسلة زمنية نموذجية من مجموعات من الأحداث يتم تسليمها في تتابع سريع (مثل موجات الحرارة) ، تتخللها فترات طويلة من الظروف الحميدة (الشكل 4 ب). إذا لعب التاريخ الحراري ، كما هو مقترح أعلاه ، دورًا مهمًا في تحديد الأداء ، فسيكون من الضروري مراعاة النمط العشوائي العرضي للأحداث المتطرفة عند تصميم التجارب وعند التنبؤ بالنتائج الفسيولوجية للتغير الحراري. ومن المحتمل أيضًا أن يؤدي تغير المناخ إلى تغيير احتمالية الأحداث المتطرفة (بارميزان وآخرون ، 2000).

توزيع فاصل Poisson لأوقات عودة الأحداث المتطرفة. (أ) دالة كثافة احتمالية بواسون. لاحظ أن الفترات الأقل من المتوسط ​​هي أكثر احتمالية بكثير من الفترات التي تزيد عن المتوسط. (ب) مثال على الأحداث الموزعة بواسون. تميل الأحداث ، المشار إليها بخطوط عمودية ، إلى الحدوث في مجموعات.

توزيع فاصل Poisson لأوقات عودة الأحداث المتطرفة. (أ) دالة كثافة احتمالية بواسون. لاحظ أن الفترات الأقل من المتوسط ​​هي أكثر احتمالية بكثير من الفترات التي تزيد عن المتوسط. (ب) مثال على الأحداث الموزعة بواسون. تميل الأحداث ، المشار إليها بخطوط عمودية ، إلى الحدوث في مجموعات.

كما هو مذكور أعلاه ، يعتمد توزيع فاصل Poisson على افتراض أن احتمال مواجهة حدث متطرف صغير وثابت: افتراض محتمل من خلال الطريقة التي تنشأ بها التطرف. غالبًا ما لا تكون الأحداث المتطرفة المدفوعة بيئيًا ناتجة عن القيمة الزائدة لأي جانب واحد من جوانب البيئة المادية (مثل درجة حرارة الهواء) ، ولكن بالأحرى عن طريق المحاذاة الوحشية لعوامل متعددة حميدة بشكل فردي (Denny et al. ، 2009). وبالتالي ، هناك احتمال ضئيل بأن القيم المطلوبة لجميع المعلمات ستصل بشكل متزامن لتوليد ظروف قاسية. في الواقع ، أوقات العودة المقدرة للأحداث المتطرفة في منطقة المد الصخرية ، والتي تعتمد على التقاء العديد من المعلمات البيئية (المد المنخفض ، والشمس الساطعة ، وسرعة الرياح المنخفضة ، وعدم تناثر الأمواج) ، تتوافق جيدًا مع تنبؤات Eqn 4 (Denny and دود ، 2012 ديني وآخرون ، 2009). تنطبق الميكانيكا المماثلة في جوانب أخرى من علم وظائف الأعضاء البيئية ، مما يشير إلى أن الاحتمال المستمر للضغط الشديد (وبالتالي توزيع بواسون لأوقات العودة) قد يكون شائعًا.

أداة مفيدة في هذا السياق هي التمهيد البيئي ، الذي يعيد محاكاة سلسلة زمنية قصيرة نسبيًا (على سبيل المثال ، سلسلة زمنية مدتها 7 سنوات من المعلمات البيئية التي تحدد درجات حرارة الجسم للكائنات المدية) لتوليد سلسلة زمنية افتراضية واقعية بأي طول مرغوب. تسمح هذه السلاسل الزمنية للفرد بتقدير احتمالية مواجهة الأحداث الحرارية الشديدة ، والتي بدورها تسمح بحساب الفترات الزمنية بين الأحداث (انظر أعلاه). يمكن العثور على تفاصيل التمهيد البيئي في Denny et al. (2009) وقمنا مؤخرًا بمراجعة السمات البارزة للنهج (Denny and Dowd ، 2012).

يعد التمهيد البيئي مفيدًا بشكل خاص عند دمجه مع النماذج الفيزيائية الحيوية التي تحسب السلاسل الزمنية لدرجات حرارة الجسم بناءً على الظروف البيئية المتغيرة عشوائياً (نهج ecomechanical ، Denny and Gaylord ، 2010). على سبيل المثال ، استخدمنا سلسلة زمنية افتراضية للظروف البيئية مدتها 2000 عام (بيانات لكل فاصل زمني مدته 10 دقائق) تم إنشاؤها بواسطة التمهيد البيئي كمدخل لنموذج ميزانية الحرارة الخاصة بالأنواع لمحاكاة الدورة الزمنية لدرجة حرارة الجسم في سكان المد والجزر. من هذه البيانات ، قمنا بعد ذلك بنمذجة تأثيرات العشوائية البيئية على تطور التحمل الحراري للبطانيات (Denny and Dowd ، 2012). تشير عمليات المحاكاة التي أجريناها إلى أن هذا الاختلاف العشوائي الواقعي في درجة حرارة الجسم البطني يقود إلى تطور "هامش أمان" كبير ، وهو اختلاف قدره 5-7 درجات مئوية بين متوسط ​​درجة الحرارة المميتة في السكان ومتوسط ​​درجة الحرارة القصوى السنوية. يقترب هامش الأمان المتوقع هذا من نتائج دراسات التحمل الحراري على الحيوانات البرية التي تم اصطيادها من موقع دراستنا.


عينة AP 5 مختبر 5 التنفس الخلوي

التنفس الخلوي هو عملية تقويضية منتجة لـ ATP يكون فيها متقبل الإلكترون النهائي عبارة عن جزيء غير عضوي ، مثل الأكسجين. إنه إطلاق الطاقة من المركبات العضوية عن طريق الأكسدة الكيميائية الأيضية في الميتوكوندريا داخل كل خلية. يمكن استقلاب الكربوهيدرات والبروتينات والدهون كوقود ، ولكن غالبًا ما يوصف التنفس الخلوي بأكسدة الجلوكوز ، على النحو التالي:

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

يتضمن التنفس الخلوي تحلل السكر ودورة كريبس وسلسلة نقل الإلكترون. التحلل السكري هو مسار تقويضي يحدث في العصارة الخلوية ويؤكسد الجلوكوز جزئيًا إلى اثنين من البيروفات (3-C). دورة كريبس هي أيضًا مسار تقويضي يحدث في مصفوفة الميتوكوندريا وتكمل أكسدة الجلوكوز عن طريق تكسير مشتق البيروفات (أسيتيل- CoA) إلى ثاني أكسيد الكربون. تنتج هاتان الدورتان كمية صغيرة من ATP عن طريق الفسفرة على مستوى الركيزة و NADH عن طريق نقل الإلكترونات من الركيزة إلى NAD + (تنتج دورة كريبس أيضًا FADH2 عن طريق نقل الإلكترونات إلى FAD). تقع سلسلة نقل الإلكترون في الغشاء الداخلي للميتوكوندريون ، وتقبل الإلكترونات النشطة من الإنزيمات المختزلة التي يتم حصادها أثناء تحلل السكر ودورة كريبس ، وتقرن هذه الشريحة المفرطة من الإلكترونات بتخليق ATP أو الفسفرة المؤكسدة. تنتج هذه العملية 90٪ من ATP.

تستجيب الخلايا للاحتياجات الأيضية المتغيرة من خلال التحكم في معدلات التفاعل. يتم إيقاف تشغيل المسارات الابتنائية عندما تكون منتجاتها متوفرة بكثرة. آلية التحكم الأكثر شيوعًا هي تثبيط التغذية الراجعة. يتم التحكم في المسارات التقويضية ، مثل تحلل السكر ودورة كريبس ، عن طريق تنظيم نشاط الإنزيم في النقاط الإستراتيجية. نقطة التحكم الرئيسية في عملية الهدم هي الخطوة الثالثة من تحلل السكر ، والتي يتم تحفيزها بواسطة إنزيم خيفي ، فسفوفركتوكيناز. تعكس نسبة ATP إلى ADP و AMP حالة الطاقة في الخلية ، ويكون إنزيم الفوسفوفركتوكيناز حساسًا للتغيرات في هذه النسبة. السيترات و ATP مثبطات خيفية للفوسفوفركتوكيناز ، لذلك عندما يرتفع تركيزهما ، يبطئ الإنزيم تحلل السكر. مع تباطؤ معدل تحلل السكر ، تتباطأ دورة كريبس أيضًا نظرًا لانخفاض الإمداد بـ Acetyl-CoA. يؤدي هذا إلى مزامنة معدلات تحلل السكر ودورة كريبس. ADP و AMP هما منشطان خيفانيان للفوسفوفركتوكيناز ، لذلك عندما ترتفع تركيزاتهما بالنسبة إلى ATP ، يسرع الإنزيم تحلل السكر ، مما يسرع دورة كريبس.

يتم قياس التنفس الخلوي بثلاث طرق: استهلاك O2 (كم عدد مولات O2 التي يتم استهلاكها في التنفس الخلوي؟) ، وإنتاج ثاني أكسيد الكربون (كم عدد مولات CO2 التي يتم إنتاجها في التنفس الخلوي؟) ، وإطلاق الطاقة أثناء الخلوي التنفس.

PV = nRT هي صيغة قانون الغاز الخامل ، حيث P هي ضغط الغاز ، و V حجم الغاز ، و n عدد جزيئات الغاز ، و R هو ثابت الغاز ، و T هي درجة حرارة الغاز بالدرجات K. يشير هذا القانون إلى عدة أشياء مهمة حول 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.

يستهلك مقياس التنفس مع البازلاء النابتة فقط أكبر كمية من الأكسجين وسيحول أكبر كمية من ثاني أكسيد الكربون إلى K2CO3 مقارنة بمقاييس التنفس بالخرز والبازلاء الجافة والخرز وحده. تؤثر درجة حرارة الحمامات المائية بشكل مباشر على معدل استهلاك الأكسجين من خلال محتويات أجهزة التنفس (كلما ارتفعت درجة الحرارة ، زاد معدل الاستهلاك).

The following materials are necessary for the lab: 2 thermometers, 2 shallow baths, tap water, ice, paper towels, masking tape, germinating peas, non-germinating (dry) peas, glass beads, 100 mL graduated cylinder, 6 vials, 6 rubber stoppers, absorbent and non- absorbent cotton, KOH, a 5-mL pipette, silicon glue, paper, pencil, a timer, and 6 washers.

أساليب:
Prepare a room temperature and a 10oC water bath. Time to adjust the temperature of each bath will be necessary. Add ice cubes to one bath until the desired temperature of 10oC is obtained.

Fill a 100 mL graduated cylinder with 50 mL of water. Add 25 germinating peas and determine the amount of water that is displaced. Record this volume of the 25 germinating peas, then remove the peas and place them on a paper towel. They will be used for respirometer 1. Next, refill the graduated cylinder with 50 mL of water and add 25 non-germinating peas to it. Add glass beads to the graduated cylinder until the volume is equivalent to that of the expanded germinating peas. Remove the beads and peas and place on a paper towel. They will be used in respirometer 2. Now, refill the graduated cylinder with 50 mL of water. Determine how many glass beads would be required to attain a volume that is equivalent to that of the germinating peas. Remove the beads. They will be used in respirometer 3. Then repeat the procedures used above to prepare a second set of germinating peas, dry peas and beads, and beads to be used in respirometers 4,5,and 6.

Assemble the six respirometers by obtaining 6 vials, each with an attached stopper and pipette. Then place a small wad of absorbent cotton in the bottom of each vial and, using the pipette or syringe, saturate the cotton with 15 % KOH. Be sure not to get the KOH on the sides of the respirometer. Then place a small wad of non-absorbent cotton on top of the KOH-soaked absorbent cotton. Repeat these steps to make the other five respirometers. It is important to use about the same amount of cotton and KOH in each vial.

Next, place the first set of germinating peas, dry peas and beads and beads alone in vials 1,2, and 3. Place the second set of germinating peas, dry peas and beads, and glass beads in vials 4,5, and 6. Insert the stoppers in each vial with the proper pipette. Place a washer on each of the pipettes to be used as a weight.

Respirometer درجة حرارة محتويات
1 غرفة Germinating Peas
2 غرفة Dry Seeds + Beads
3 غرفة Beads
4 10oC Germinating Peas
5 10oC Dry Seeds + Beads
6 10oC Beads

Make a sling using masking tape and attach it to each side of the water baths to hold the pipettes out of the water during the equilibration period of 10 minutes. Vials 1,2, and 3 should be in the bath containing water at room temperature. Vials 4, 5, and 6 should be in the bath containing water that is 10oC. After the equilibration period, immerse all six respirometers into the water completely. Water will enter the pipette for a short distance and stop. If the water does not stop, there is a leak. Make sure the pipettes are facing a direction from where you can read them. The vials should not be shifted during the experiment and your hands should not be placed in the water during the experiment.

Allow the respirometers to equilibrate for three more minutes and then record the initial water reading in each pipette at time 0. Check the temperature in both baths and record the data. Every five minutes for 20 minutes take readings of the water’s position in each pipette, and record.

Table 1: Measurement of O2 Consumption by Soaked and Dry Pea Seeds at Room Temperature and 10˚C Using Volumetric Methods


Are there any organisms that perform photosynthesis-like processes with thermal energy alone? - مادة الاحياء

October 2000
by Robert Novella

Of all the scientific terms that have been usurped by pseudoscientists, the word “energy” would have to be the most abused. This word has a very specific meaning to physicists, but the lay press, and many people who are not familiar with its proper usage, distort its meaning and use it in misleading ways. This is especially true when the term is applied to organic matter such as the human body. This erroneous belief exists, in part, as a remnant of ancient beliefs in vitalism and chi in which a mysterious animating life energy pervades the human body, distinguishing it from non-living matter. Modern concepts of biology and energy, however, are diametrically opposed to this belief, exposing it for what it is, an ancient superstition with no place in modern scientific society.

The concept of vitalism dates back to the 1600’s. It is part of the philosophy of idealism that contends that abstract immaterial aspects of the universe give rise to the material world. Proponents of the vitalism theory believe that the primary distinguishing factor between animate matter and inanimate matter is a “Vital Force” or “energy” that suffuses organic matter, rendering it “alive.” So widespread was the belief in vitalism in the scientific community, that Isaac Newton himself spent years fruitlessly searching for evidence of this energy in his many alchemical experiments.

The concept of a “life energy” itself, however, is not a mere four centuries old. Many ancient cultures have had similar beliefs since recorded time. China’s version, chi or qi, is probably the most well known. It still has millions of faithful adherents. Traditional Chinese Medicine (TCM), itself at least 5,000 years old (Ivker, 1999), is a vast collection of folk-wisdom based on mystical thinking in which chi is one of the central concepts. Practitioners contend that “life-energy” courses through our bodies in pathways or channels called meridians (Homola, 99). These meridians branch off to all the major organs of our body. An inextricable part of the belief in chi is the concept of harmony or balance. All problems with life and health are directly related to an imbalance or interruption of these life-giving energies. Once harmony and balance is achieved, good health inevitably returns.

One of the modalities of TCM most familiar to western society is acupuncture in which needles are inserted into specific “acupuncture points” that are said to be located throughout the body. When performed properly it is claimed that this rebalances and stimulates the body’s pattern of life energy, restoring health and equilibrium in the patient.

Belief in chi is not limited to China, however. The concept exists in many countries and goes by many names such as prana in India and ki in Japan. Franz Anton Mesmer called it animal magnetism, and to philosopher Henri Bergson it was the élan vital (vital force). Many alternative health practices employ the concept of a vital life-energy (or in modern parlance, bio-energetic fields) as the cornerstone of their belief systems.

Chiropractic, developed by Daniel David Palmer in 1895, is entirely based on the vitalistic, chi-like belief that an energy or spiritual life-force pervades the human body. This energy, referred to as “innate-intelligence,” is said to emanate from the brain, travel through the spinal cord and peripheral nerves to all the organs of the body (Novella ‘97). It is only when this energy is intact and its flow is unimpeded that we can attain a healthy state. The primary culprit of illness is seen as spinal misalignments or subluxations that impinge spinal nerves and obstruct the flow of energy resulting in disease. Manipulating and correcting the subluxations is said to restore the flow of innate intelligence, creating a state of optimum health.

Therapeutic Touch, developed in the early 1970’s by Dr. Dolores Krieger, is a relative newcomer to the “life-energy” belief system cavalcade. There are, however, key similarities between it and its older brethren. Therapeutic Touch (TT) posits that there is a human energy field (HEF) that surrounds human bodies and that illness or injury results in an unbalanced or depleted HEF (Turner). Treatment by TT Practitioners includes “centering” to align their field with the patient’s, “unruffling” to smooth out the field and remove knots or blockages, and finally they perform an “energy transfer” to transmit some of their HEF to support and repair the patient’s HEF.

Physical manipulation of the human energy field is a common concept in many alternative healing beliefs. In Andrew Weil’s book, Spontaneous Healing, he comments “…with practice you can learn to feel it move, move it about the body, and even transmit it to another body” (Weil, 1996). Using the hands as a sort of energy conduit is not particular to therapeutic touch alone. In China and Japan alone many alternative practices include this ability such as reiki, jin shin jyutsu, and juhrei.

A quick perusal of the Internet yielded many websites that subscribe to a belief in harnessing the energy of the human body. For example, in “Master” Clyman’s website (http://www.chikung.com/) he claims that by using his “Energy For Life Systems” one can “Never get sick. Never get tired” (Clyman, 2000). Strong similarities to many alternative health practices are evident in claims “…to remove energy blockages related to traumas and negative belief systems stored in the body.” Clyman also claims to that his “healing Energy” can be transmitted from one to another.

The fast and loose usage of the word “energy” in all these alternative health care systems might sound compelling and authoritative but what relationship does it have with the concept of energy as employed by modern physics?

Physics defines energy as the capacity for doing work (Williams, 1980). The concept is not merely fundamental it is the unifying concept of physics. As such it has been deeply studied and the knowledge we have gained after centuries of investigation of the subject would fill many libraries. Much of what we call energy is subsumed under the umbrella term “mechanical energy.” This consists of two broad classes called potential and kinetic energy. Potential energy is the energy of a stationary object solely due to its position in a gravitational field. Kinetic energy is the energy associated with movement. A boulder on a hill has a tremendous amount of potential energy and no kinetic energy. As it starts rolling down the hill the amount of potential energy decreases but the amount of kinetic energy increases. On smaller length scales these concepts go by different names but they are essentially the same. For example, thermal energy (or heat) consists of the microscopic movements of the constituents of a material. Thus, thermal energy is really kinetic energy in the form of heat. Similarly, chemical energy is the stored energy in chemical compounds. This makes it a form of potential energy in that chemical energy can be released from the compound under the right conditions. There are many types of energy including electrical energy, radiant energy (light, x-rays, etc), nuclear energy etc. Biological systems, however, clearly have a preference for chemical energy so it is here where we will delve a little deeper, looking for a possible source of the life energy espoused by many alternative health practices.

Living systems take energy from the environment and convert it into forms that they can use. For many decades it was believed that all life ultimately relied on photosynthesis. Plants create chemical energy from sunlight, animals eat the plants, and other animals eat these animals. This changed, however, when scientists discovered that certain organisms exist completely outside any influence from the sun and photosynthesis instead relying on what is now called chemosynthesis. These chemosynthetic organisms derive energy from the chemicals released from ocean floor vents. We humans, however, are heterotrophs in that the food we ingest is derived from photosynthetic organisms and the animals that eat them. Blood circulation transports the sugars from these food sources to all the cells of our body. From within all our cells the sugars are then metabolized and combined with the oxygen from the air we breathe to produce the energy we need to repair and maintain ourselves, the energy to live. Metabolism is the sum total of all chemical reactions within an organism. It consists of anabolic reactions in which complex molecules are synthesized and new cell protoplasm is created. It also consists of catabolic reactions during which molecules are broken down and energy is released. It is in this domain that the molecule ATP (adenosine triphosphate) reigns supreme. It doles out energy stored in the covalent (electron sharing) phosphate bonds for all catabolic and anabolic reactions in the human body. It is therefore this stored chemical energy that the body makes use of for all the significant processes associated with living matter and is the true energy of life.

Are there any other types of bio-energy that could assume the role of chi or the HEF? Adherents rarely mention specific details about this ephemeral energy but when they do they often talk about electromagnetism. It is true that special infrared cameras can pick up aura-like images surrounding human bodies. This is nothing more than the heat or infrared radiation that all humans emit in copious amounts. This thermal radiation is the end result of all the chemical reactions taking place in our bodies. Indeed, from one perspective, humans can be accurately described as heat producing engines since it is the form of energy we produce the most. It is not only living beings that produce this radiation, however. This heat energy, also called black body radiation, is emitted by all objects with a low albedo (reflectivity) and is caused by the random thermal movements of the charged particles contained in the object. Since all types of matter produce this radiation it cannot seriously be considered a candidate for a form of energy said to be specific to living systems alone.

Electromagnetic radiation at frequencies other than infrared are also emitted by human bodies and have often been cited as evidence for the elusive life-energy I have been discussing. Indeed, this radiation provides invaluable diagnostic information to mainstream medicine in the form of (for example) electro encephalographs (EEGs). This weak radiation, however, “shows no special characteristics that differentiate it from the electromagnetic waves produced by moving charges in any electronic system. Indeed, they can be simulated with a computer. No marker has been found that uniquely labels the waves from organisms “live” rather than “dead”” (Stenger 1999).

Some might be thinking now about the possibility of Kirlian photography that to this day is purported to show evidence of a human energy field vital to life. Discovered in 1939 by Semyon Kirlian, these photographs show a multicolored halo of light surrounding, reportedly, only living objects. These images are created by objects on a photographic plate, which are subjected to a high voltage electric field. Claims have even been made that these photographs produce full images of living objects that are missing parts such as a leaf torn in half. “This is not due to paranormal forces, however, but to residues left from the initial impression made by the whole leaf or to fraud” (Carroll, 2000). The photographs themselves, although genuine, are no mystery. The effect is called a corona discharge and was reported as far back as 1777. This well understood phenomenon is affected by many variables (especially moisture) but living systems are not one of them. I have seen beautiful kirlian images of a penny. Additionally, since a corona discharge requires that the electric charge ionizes the gas surrounding the photographed object, the colorful image naturally disappears when photographed in a partial vacuum. If, however, kirlian photography actually revealed a fundamental living energy field this would not be the case.

The common theme running through all the alternative health care systems I’ve discussed is a belief in a pervasive and mysterious energy that supports and maintains the processes associated with life. For pre-scientific cultures living systems were a complete mystery and it is understandable that in their attempts to comprehend it they built a belief system around a magical form of energy to distinguish living from non-living. But now in the twenty-first century the energy of life is no longer a mystery and has not been for many decades. There is still much to learn about biochemistry and physics but our current knowledge is far beyond needing to resort to mysterious energies to explain why life is so different from non-life. If living systems required an unknown force or energy to exist, this would be such a Grand Canyon gaping hole in our understanding that biochemists would probably talk about little else. There are no experiments, observations or even viable hypotheses that require the fundamental change in our conceptions that chi or the HEF would demand. No proponents of acupuncture, chiropractic, therapeutic touch or any of the others have ever produced the proper double blind, placebo controlled, reproducible scientific evidence to support their energy claims. “The bioenergetic field plays no role in the theory or practice of biology or scientific medicine. Vitalism and bioenergetic fields remain hypotheses not required by the data, to be rejected by Occam’s razor until the data demand otherwise.” (Stenger, 1999)


NEET Biology Organisms and population Question Bank

For a population that is stable in size, the following age distribution indicates that: Mark the correct identification from the following picture. What does the shape of the given age pyramids (A to C) reflect about the growth status of populations? Which of the following statements) is/are incorrect?
(i) Light is essential for life to exist on the earth.
(ii) Many species of small plant under the canopy to tall trees in forest show optimal use of available light due to having large sized antenna and higher number of thylakoids.
(iii) UV-rays is not harmful for many organisms. (iv) Photoperiodic requirement is not essential for many plant for flowering.
(v) Red algae can live in deeper water of sea because of having pigment, phycoerythrin.
The given, examples are associated with which type of adaptation?
(i) Basking by desert lizards in sun.
(ii) Hiding in burrows by some animals.
(iii) Wearing of woollen clothes.
(iv) Thermal gaping
Which of the following statement(s) is/are incorrect?
(i) Plants have no thermoregulation.
(ii) 99% animals and almost all plants are conformers.
(iii) Heat loss or heat gain is a function of surface area.
(iv) Thermoregulation is energetically least expensive process for many organisms like shrews and humming birds.
(v) 99% animals are thermoregulators.
(vi) Archaebacteria cannot tolerate high temperature.
Refer to the graph below, which shows the changes in population size over time. Which part of this graph describes or refers to the exponential growth phase of a new population? In laboratory experiments, two species of the protist Paramoecium were grown alone and in the presence of the other species. The following graphs show growth of species 1 (left) and species 2 (right), alone and when in mixed culture. Interpretation of these graphs shows that:

Explainer: How photosynthesis works

Green plants take in light from the sun and turn water and carbon dioxide into the oxygen we breathe and the sugars we eat.

شارك هذا:

October 28, 2020 at 6:30 am

خذ نفس عميق. Then thank a plant. If you eat fruit, vegetables, grains or potatoes, thank a plant too. Plants and algae provide us with the oxygen we need to survive, as well as the carbohydrates we use for energy. They do it all through photosynthesis.

Photosynthesis is the process of creating sugar and oxygen from carbon dioxide, water and sunlight. It happens through a long series of chemical reactions. But it can be summarized like this: Carbon dioxide, water and light go in. Glucose, water and oxygen come out. (Glucose is a simple sugar.)

Photosynthesis can be split into two processes. The “photo” part refers to reactions triggered by light. “Synthesis” — the making of the sugar — is a separate process called the Calvin cycle.

Both processes happen inside a chloroplast. This is a specialized structure, or organelle, in a plant cell. The structure contains stacks of membranes called thylakoid membranes. That’s where the light reaction begins.

Chloroplasts are found in plant cells. This is where photosynthesis takes place. The chlorophyll molecules that take in energy from sunlight are located in the stacks called thylakoid membranes. blueringmedia/iStock/Getty Images Plus

Let the light shine in

When light hits a plant’s leaves, it shines on chloroplasts and into their thylakoid membranes. Those membranes are filled with chlorophyll, a green pigment. This pigment absorbs light energy. Light travels as electromagnetic waves. The wavelength — distance between waves — determines energy level. Some of those wavelengths are visible to us as the colors we see. If a molecule, such as chlorophyll, has the right shape, it can absorb the energy from some wavelengths of light.

المعلمين وأولياء الأمور ، اشترك في ورقة الغش

تحديثات أسبوعية لمساعدتك في الاستخدام أخبار العلوم للطلاب في بيئة التعلم

Chlorophyll can absorb light we see as blue and red. That’s why we see plants as green. Green is the wavelength plants reflect, not the color they absorb.

While light travels as a wave, it also can be a particle called a photon. Photons have no mass. They do, however, have a small amount of light energy.

When a photon of light from the sun bounces into a leaf, its energy excites a chlorophyll molecule. That photon starts a process that splits a molecule of water. The oxygen atom that splits off from the water instantly bonds with another, creating a molecule of oxygen, or O2. The chemical reaction also produces a molecule called ATP and another molecule called NADPH. Both of these allow a cell to store energy. The ATP and NADPH also will take part in the synthesis part of photosynthesis.

Notice that the light reaction makes no sugar. Instead, it supplies energy — stored in the ATP and NADPH — that gets plugged into the Calvin cycle. This is where sugar is made.

But the light reaction does produce something we use: oxygen. All the oxygen we breathe is the result of this step in photosynthesis, carried out by plants and algae (which are not plants) the world over.

Give me some sugar

The next step takes the energy from the light reaction and applies it to a process called the Calvin cycle. The cycle is named for Melvin Calvin, the man who discovered it.

The Calvin cycle is sometimes also called the dark reaction because none of its steps require light. But it still happens during the day. That’s because it needs the energy produced by the light reaction that comes before it.

While the light reaction takes place in the thylakoid membranes, the ATP and NADPH it produces end up in the stroma. This is the space inside the chloroplast but outside the thylakoid membranes.

The Calvin cycle has four major steps:

  1. carbon fixation: Here, the plant brings in CO2 and attaches it to another carbon molecule, using rubisco. This is an enzyme, or chemical that makes reactions move faster. This step is so important that rubisco is the most common protein in a chloroplast — and on Earth. Rubisco attaches the carbon in CO2 to a five-carbon molecule called ribulose 1,5-bisphosphate (or RuBP). This creates a six-carbon molecule, which immediately splits into two chemicals, each with three carbons.
  2. reduction: The ATP and NADPH from the light reaction pop in and transform the two three-carbon molecules into two small sugar molecules. The sugar molecules are called G3P. That’s short for glyceraldehyde 3-phosphate (GLIH- sur-AAL-duh-hide 3-FOS-fayt).
  3. carbohydrate formation: Some of that G3P leaves the cycle to be converted into bigger sugars such as glucose (C6ح12ا6).
  4. regeneration: With more ATP from the continuing light reaction, leftover G3P picks up two more carbons to become RuBP. This RuBP pairs up with rubisco again. They are now ready to start the Calvin cycle again when the next molecule of CO2 يصل.

At the end of photosynthesis, a plant ends up with glucose (C6ح12ا6), oxygen (O2) and water (H2س). The glucose molecule goes on to bigger things. It can become part of a long-chain molecule, such as cellulose that’s the chemical that makes up cell walls. Plants also can store the energy packed in a glucose molecule within larger starch molecules. They can even put the glucose into other sugars — such as fructose — to make a plant’s fruit sweet.

All of these molecules are carbohydrates — chemicals containing carbon, oxygen and hydrogen. (CarbOHydrate makes it easy to remember.) The plant uses the bonds in these chemicals to store energy. But we use the these chemicals too. Carbohydrates are an important part of the foods we eat, particularly grains, potatoes, fruits and vegetables.

كلمات القوة

الطحالب: Single-celled organisms, once considered plants (they aren’t). As aquatic organisms, they grow in water. Like green plants, they depend on sunlight to make their food.

ذرة: The basic unit of a chemical element. تتكون الذرات من نواة كثيفة تحتوي على بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات غير مشحونة. تدور النواة حول سحابة من الإلكترونات سالبة الشحنة.

ATP: Short for adenosine triphosphate. Cells make this molecule to power almost all of their activities. Cells use oxygen and simple sugars to create this molecule, the main source of their energy. The small structures in cells that carry out this energy-storing process are known as mitochondria. Like a battery, ATP stores a bit of usable energy. Once the cell uses it up, mitochondria must recharge the cell by making more ATP using energy harvested from the cell’s nutrients.

رابطة: (in chemistry) A semi-permanent attachment between atoms — or groups of atoms — in a molecule. It’s formed by an attractive force between the participating atoms. Once bonded, the atoms will work as a unit. To separate the component atoms, energy must be supplied to the molecule as heat or some other type of radiation.

دورة كالفين: Named for Melvin Calvin, the man who discovered it, this cycle is the process by which plants and algae turn carbon dioxide into basic carbohydrates.

الكربوهيدرات: Any of a large group of compounds occurring in foods and living tissues, including sugars, starch and cellulose. They contain hydrogen and oxygen in the same ratio as water (2:1) and typically can be broken down in an animal’s body to release energy.

نشبع: (or CO2) A colorless, odorless gas produced by all animals when the oxygen they inhale reacts with the carbon-rich foods that they’ve eaten. Carbon dioxide also is released when organic matter burns (including fossil fuels like oil or gas). Carbon dioxide acts as a greenhouse gas, trapping heat in Earth’s atmosphere. Plants convert carbon dioxide into oxygen during photosynthesis, the process they use to make their own food.

زنزانة: أصغر وحدة هيكلية ووظيفية في الكائن الحي. عادةً ما تكون صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة ، وتتكون من سائل مائي محاط بغشاء أو جدار. اعتمادًا على حجمها ، تتكون الحيوانات في أي مكان من آلاف إلى تريليونات من الخلايا. تتكون معظم الكائنات الحية ، مثل الخمائر والعفن والبكتيريا وبعض الطحالب ، من خلية واحدة فقط.

السليلوز: A type of fiber found in plant cell walls. It is formed by chains of glucose molecules.

المواد الكيميائية: مادة تتكون من ذرتين أو أكثر تتحدان (الرابطة) بنسب وبنية ثابتة. على سبيل المثال ، الماء مادة كيميائية تُصنع عندما ترتبط ذرتان من الهيدروجين بذرة أكسجين واحدة. صيغته الكيميائية هي H2يمكن أن تكون المواد الكيميائية أيضًا صفة لوصف خصائص المواد التي تنتج عن تفاعلات مختلفة بين المركبات المختلفة.

تفاعل كيميائي: A process that involves the rearrangement of the molecules or structure of a substance, as opposed to a change in physical form (as from a solid to a gas).

الكلوروفيل: Any of several green pigments found in plants that perform photosynthesis — creating sugars (foods) from carbon dioxide and water.

البلاستيدات الخضراء: A tiny structure in the cells of green algae and green plants that contain chlorophyll and creates glucose through photosynthesis.

electromagnetic: An adjective referring to light radiation, to magnetism or to both.

excite: (in chemistry and physics) To transfer energy to one or more outer electrons in an atom. They remain in this higher energy state until they shed the extra energy through the emission of some type of radiation, such as light.

الفركتوز: A simple sugar. Along with glucose, fructose makes up half of each molecule of sucrose (also known as table sugar).

الجلوكوز: A simple sugar that is an important energy source in living organisms. As an energy source moving through the bloodstream, it is known as “blood sugar.” It is half of the molecule that makes up table sugar (also known as sucrose).

glyceraldehyde 3-phosphate أو G3P: A molecule created as part of the chemical steps that form simple carbohydrates. Two molecules of G3P are made in plants and algae as part of the Calvin cycle of photosynthesis. Animals and bacteria also create G3P as part of their own steps of making carbohydrate.

هيدروجين: The lightest element in the universe. As a gas, it is colorless, odorless and highly flammable. It’s an integral part of many fuels, fats and chemicals that make up living tissues. It’s made of a single proton (which serves as its nucleus) orbited by a single electron.

mass: A number that shows how much an object resists speeding up and slowing down — basically a measure of how much matter that object is made from.

غشاء: A barrier which blocks the passage (or flow through) of some materials depending on their size or other features. Membranes are an integral part of filtration systems. Many serve that same function as the outer covering of cells or organs of a body.

مركب: An electrically neutral group of atoms that represents the smallest possible amount of a chemical compound. يمكن أن تتكون الجزيئات من أنواع مفردة من الذرات أو من أنواع مختلفة. على سبيل المثال ، يتكون الأكسجين الموجود في الهواء من ذرتين من الأكسجين (O2) ، لكن الماء يتكون من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين واحدة (H2س).

NADPH or NADP+: Short for nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (but no one calls it that). This molecule is a way for cells to store and transfer energy. When the NADP+ molecule is transformed to NADPH, it contains energy, which it can then use to power other reactions in a cell.

عضية: Specialized structures, such as mitochondria, found within a cell.

الأكسجين: A gas that makes up about 21 percent of Earth's atmosphere. تحتاج جميع الحيوانات والعديد من الكائنات الحية الدقيقة إلى الأكسجين لتغذية نموها (والتمثيل الغذائي).

particle: A minute amount of something.

photon: A particle representing the smallest possible amount of light or other type of electromagnetic radiation.

البناء الضوئي: (verb: photosynthesize) The process by which green plants and some other organisms use sunlight to produce foods from carbon dioxide and water.

بروتين: مركب مصنوع من سلسلة طويلة أو أكثر من الأحماض الأمينية. البروتينات هي جزء أساسي من جميع الكائنات الحية. أنها تشكل أساس الخلايا الحية والعضلات والأنسجة كما أنها تقوم بالعمل داخل الخلايا. من بين البروتينات المعروفة والمستقلة هي الهيموجلوبين (في الدم) والأجسام المضادة (الموجودة أيضًا في الدم) التي تحاول مكافحة العدوى. كثيرا ما تعمل الأدوية عن طريق الالتصاق بالبروتينات.

reduction: (v. reduce) A chemical reaction that adds one or more electrons. It’s also viewed as the opposite of oxidation. As rust oxidizes iron, the process reduces those nearby oxygen atoms. That means that they gain electrons, which have a negative charge.

ribulose 1,5-bisphosphate: (RuBP) A molecule that completes the first and last steps of the Calvin cycle, which creates sugar out of carbon dioxide. This molecule contains five carbons and binds to the enzyme rubisco. Rubisco hooks up RuBP with carbon dioxide from the air, the first step in making a carbohydrate.

روبيسكو: This acronym stands for ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase. It is the most common protein on Earth. In its role as an enzyme, it plays a pivotal role in photosynthesis.

نشاء: A soft white chemical made by all green plants. It’s a relatively long molecule made from linking together a lot of smaller, identical building blocks — all of them glucose, a simple sugar. Plants and animals use glucose as an energy source. Plants store that glucose, in the form of starch, as a reserve supply of energy. Animals that consume starch can break down the starch into glucose molecules to extract the useful energy.

سدى: (in botany) The colorless fluid inside a chloroplast, where the Calvin cycle portion of photosynthesis takes place. (in anatomy) The supportive structure surrounding an organ. It includes the connective tissue that holds the organ in place and the blood vessels that bring the organ oxygen and sugars.

نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة: (v. synthesize) The production of a substance by the combining of simpler chemical building blocks.

أغشية الثايلاكويد: An internal system of connected membranes inside a chloroplast. The membranes contain not only the green pigment chlorophyll, but also proteins. These membranes are where the light reaction portion of photosynthesis takes place, producing oxygen and energy to power the sugar-making portions of photosynthesis.

الطول الموجي: The distance between one peak and the next in a series of waves, or the distance between one trough and the next. It’s also one of the “yardsticks” used to measure radiation. Visible light — which, like all electromagnetic radiation, travels in waves — includes wavelengths between about 380 nanometers (violet) and about 740 nanometers (red). Radiation with wavelengths shorter than visible light includes gamma rays, X-rays and ultraviolet light. Longer-wavelength radiation includes infrared light, microwaves and radio waves.

Citations

Book:​ ​​N.A. Campbell, J.B. Reese and L.G. Mitchell. Biology, 5 th Edition. Benjamin-Cummings Publication Co., 1999.

حول بيثاني بروكشاير

كان بيثاني بروكشاير كاتبًا قديمًا في أخبار العلوم للطلاب. هي حاصلة على دكتوراه. في علم وظائف الأعضاء وعلم الصيدلة ويحب أن يكتب عن علم الأعصاب وعلم الأحياء والمناخ وأكثر من ذلك. إنها تعتقد أن Porgs هي من الأنواع الغازية.

موارد الفصل الدراسي لهذه المقالة مزيد من المعلومات

تتوفر موارد المعلم المجانية لهذه المقالة. سجل للوصول:


شاهد الفيديو: عرض طاقة الحرارية الجوفية (قد 2022).


تعليقات:

  1. Jeramy

    موضوع لا مثيل له ، إنه ممتع بالنسبة لي :)

  2. Maular

    الجواب المختص

  3. Telephus

    هل تسمح لي بالمساعدة؟

  4. Fitz James

    أنا في النهاية ، أعتذر ، هناك اقتراح بأنه يجب علينا أن نأخذ طريقًا مختلفًا.

  5. Gugis

    إنه لأمر مؤسف جدًا بالنسبة لي ، لا يمكنني مساعدتك لك. لكن من المؤكد أنك ستجد القرار الصحيح.

  6. Kazrazilkree

    أعط أين يمكنني العثور على مزيد من المعلومات حول هذا الموضوع؟



اكتب رسالة