التخمر نمط آخر للحصول على الطاقة ص 82 و83 علوم طبيعية للسنة الأولى متوسط: تجربة الخميرة والفرق بين التنفس والتخمر

يقوم الإنسان والنبات الأخضر بوظيفة التنفس للحصول على الطاقة، وذلك بوجود ثنائي الأكسجين: يتحد الأكسجين مع الجلوكوز فيحدث هدم وتنتج الطاقة التي يستعملها الكائن في نشاطه، ويطرح بخار الماء وغاز ثنائي أكسيد الكربون. لكن توجد كائنات حية تعيش في وسط لا هوائي، أي بغياب الأكسجين، وهي تحتاج إلى الطاقة أيضا. فكيف تحصل عليها؟ وما الفرق بين التنفس والتخمر؟ هذه هي إشكالية الدرس 23 (الصفحتان 82 و83). تعرض الصفحة التجارب التي يعتمد عليها الدرس واستنتاجاتها، وتنتهي بجدول المقارنة وتمارين.

الخميرة كائن حي

يظن كثير من التلاميذ أن خميرة الخبز مادة كيميائية يصنعها الإنسان في المصنع، لكنها في الحقيقة كائن حي. فخميرة الخبز نوع من الفطريات المجهرية التي لا ترى بالعين المجردة، وهي وحيدة الخلية، وبعضها يعيش في وسط لا هوائي.

وللتأكد نقارن عجينتين محضرتين بالكميتين نفسهما من الفرينة والماء: الأولى بلا خميرة، والثانية مع خميرة. فتنتفخ الثانية لأن الخميرة كائن حي يقوم بنشاط حيوي.

تجربة الخميرة والمحلول السكري

نضع في قارورة مغلقة محلولا سكريا (ماء دافئ وسكر) وكمية من الخميرة، ونوصل القارورة بأنبوب ينتهي في أنبوب اختبار مقلوب فيه ماء الجير (رائق الكلس). فإذا انطلق غاز من القارورة مر عبر الأنبوب ودخل إلى ماء الجير، ويكشف ماء الجير عن ثنائي أكسيد الكربون إذ يتعكر بوجوده.

الملاحظات

1. تعكر رائق الكلس.
2. صعود فقاعات غازية في الأنبوب.
3. تكاثر كبير للخميرة.
4. نقص كمية المحلول السكري.
5. وعند نزع السدادة تظهر رائحة كحول لم تكن في بداية التجربة (الكشف عن الكحول الإيثيلي سالب في البداية وموجب في النهاية).

التفسير

• تعكر ماء الجير يدل على أن الغاز المنطلق هو ثنائي أكسيد الكربون، وقد جاء من الخميرة التي طرحته.
• نقصان السكر يعني أن الخميرة استهلكت الجلوكوز (السكر)، وأنتجت منه طاقة استعملتها في التكاثر.
• ظهور الكحول يعني أن الخميرة أنتجت كحولا إيثيليا.
• القارورة مغلقة، فالعملية جرت في غياب الأكسجين، فهي ليست تنفسا، بل ظاهرة أخرى هي التخمر، ويسمى هنا التخمر الكحولي لأنه ينتج الكحول الإيثيلي.

نلخص بالمعادلة الكلامية: الجلوكوز (في غياب الأكسجين) يعطي طاقة وثنائي أكسيد الكربون وكحولا إيثيليا.

مقارنة الوسطين الهوائي واللاهوائي

زرعت الخميرة في وسطين: هوائي (فيه الأكسجين) ولا هوائي (دون أكسجين)، بالشروط الابتدائية نفسها لتكون التجربة دقيقة: كتلة الخميرة الابتدائية 1 غرام، وحجم المحلول 3000 ملليلتر، وكمية السكر الابتدائية 150 غراما.

الاستنتاج

• في الوسط الهوائي استهلكت الخميرة كل السكر في تسعة أيام وأنتجت كمية كبيرة من الخميرة، فهي تقوم بالتنفس.
• في الوسط اللاهوائي استهلكت قليلا من السكر رغم المدة الطويلة وأنتجت قليلا من الخميرة، فهي تقوم بالتخمر.
• التنفس ينتج طاقة كبيرة، والتخمر ينتج طاقة قليلة.
• الخميرة إذا أعطيت الأكسجين تتنفس، وإذا لم تعطه لا تموت بل تقوم بالتخمر.

الفرق بين التنفس والتخمر

تمارين

1. بم يكشف ماء الجير؟ (عن ثنائي أكسيد الكربون)
2. لماذا نغلق القارورة في تجربة التخمر؟ (لنمنع دخول الأكسجين)
3. ماذا تنتج الخميرة في غياب الأكسجين؟ (طاقة وثنائي أكسيد الكربون وكحولا)
4. لماذا يزداد حجم الخميرة في الوسط الهوائي؟ (لأن الطاقة الكبيرة تسمح بتكاثرها)

نصائح

• اربط كل ملاحظة بتفسيرها كما في الدرس.
• احفظ جدول المقارنة بين التنفس والتخمر.
• تذكر أن الخميرة كائن حي وليست مادة كيميائية.

أخطاء شائعة

• القول إن الخميرة تموت بغياب الأكسجين.
• الخلط بين ماء الجير وكاشف الكحول.
• القول إن التخمر ينتج طاقة كبيرة.

الشرح المصوّر

لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، يقدم الأستاذ زادت سيداحمد في قناة «دروس العلوم الطبيعية» فيديو «الدرس 23: التخمر نمط آخر للتحصل على الطاقة، صفحة 82 و83، علوم طبيعية سنة أولى متوسط» في نحو ثلاث وعشرين دقيقة.