التنفس الخلوي
تشمل مراحل التنفس الخلوي انحلال السكر في الدم ، وأكسدة البيروفات ، وحامض الستريك أو دورة كريبس وهي هي سلسلة من التفاعلات الكيميائية المحفزة بالأنزيمات، بحيث لها أهمية أساسية في جميع الخلايا الحية التي تستخدم الأكسجين في التنفس الداخلي ، والتفسفر التأكسدي حيث يعد التنفس الخلوي أحد أكثر الطرق الأيضية روعةً وفي الوقت نفسه ، هي أيضًا معقدة ولحسن الحظ ، فإن التنفس الخلوي ليس مخيفًا جدًا بمجرد التعرف عليه، ولنبدأ من خلال النظر إلى التنفس الخلوي على مستوى عالٍ ، والمشي خلال المراحل الرئيسية الأربعة وتتبع كيفية اتصالها ببعضها البعض.
خطوات التنفس الخلوي
أثناء التنفس الخلوي ، ينقسم جزيء الجلوكوز تدريجياً إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. ويتم إنتاج بعض ATP مباشرة في التفاعلات التي تحول الجلوكوز ومع ذلك، يتم إنتاج المزيد من الـ ATP لاحقًا في عملية تسمى الفسفرة التأكسدية، وتعمل الفسفرة المؤكسدة على حركة الإلكترونات عبر سلسلة نقل الإلكترون ، وهي سلسلة من البروتينات المضمنة في الغشاء الداخلي للميتوكوندريون، فالتنفس الخلوي الهوائي له أربع مراحل وكل واحد مهم ، ولا يمكن أن يحدث بدون واحد قبله ومراحل التنفس الخلوية الهوائية هي:
- تحلل السكر.
- بيروفات الأكسدة.
- دورة كريبس (حمض الستريك).
- الفسفرة التأكسدية.
- تحلل السكر: حيث يتم تقسيم جزيئات الجلوكوز في السيتوبلازم إلى جزيئين اثنين من البيروفات وهناك حاجة إلى عشرة إنزيمات للمركبات الوسيطة العشرة في هذه العملية.
- بيروفات الأكسدة: غالبًا ما تشير كتب علم الأحياء إلى أنه يمكن صنع 38 جزيء ATP لكل جزيء جلوكوز مؤكسد أثناء التنفس الخلوي (اثنان من تحلل السكر ، واثنان من دورة كريبس ، وحوالي 34 من سلسلة نقل الإلكترون)، ومع ذلك ، فإن العملية تحقق في الواقع طاقة أقل (ATP) بسبب الخسائر الناجمة عن الأغشية المتسربة حيث تتراوح التقديرات من 29 إلى 30 ATP لكل جلوكوز، الأيض الهوائي أكثر كفاءة بحوالي 15 مرة من الأيض اللاهوائي حيث يتشاركون في المسار الأولي لتحلل السكر ولكن الأيض الهوائي يستمر مع دورة كريبس والتفسفر التأكسدي حيث تحدث تفاعلات تحلل ما بعد في الميتوكوندريا في خلايا حقيقية النواة ، وفي السيتوبلازم في الخلايا بدائية النواة .
- دورة كريبس “حمض الستريك”: يتحد Acetyl CoA “أنزيم أسيتيل” مع oxaloacetate لتشكيل مركب يحتوي على ست ذرات كربون . وهذه هي الخطوة الأولى في دورة كريبس المتكررة، ونظرًا لإنتاج جزيئين من أسيتيل COA من كل جزيء جلوكوز ، يلزم وجود دورتين لكل جزيء جلوكوز ولذلك ، في نهاية الدورتين ، فإن المنتجات هي: دورتان ATP ، ستة NADH ، واثنين من FADH ، وأربعة CO2. ATP هو جزيء يحمل طاقة في شكل كيميائي ليتم استخدامه في عمليات الخلايا الأخرى.
- الفسفرة التأكسدية: الفسفرة التأكسدية وهي تعد آخر مرحلة من مراحل التنفس الخلوي حيث يتم ضخ جميع جزيئات الهيدروجين التي تمت إزالتها في الخطوات السابقة (دورة كريبس ، بيروفات الأكسدة) داخل الميتوكوندريا باستخدام الطاقة التي تطلقها الإلكترونات، وفي النهاية ، تمتزج الإلكترونات التي تشغل ضخ الهيدروجين في الميتوكوندريا مع بعض الهيدروجين والأكسجين لتكوين الماء وتتوقف ضخ جزيئات الهيدروجين، فيتدفق الهيدروجين مرة أخرى إلى السيتوبلازم في الميتوكوندريا من خلال قنوات البروتين . بينما يتدفق الهيدروجين ، يتكون ATP من أيونات ADP والفوسفات.
ما هي الميتوكندريا
هي أحد أجزاء الخلايا حقيقية النواة، حيث يتراوح حجمها ما بين 0.4 إلى 11 ميكروميتراً، وتعد الوظيفة الأساسية لها هي إنتاج الطاقة على شكل ثلاثي الأدينوسين ثلاثي الفوسفات(ATP)، وإضافةً إلى تخزين الكالسيوم وتوليد الحرارة، وهي موجودة في جميع خلايا الجسم ما عدا خلايا كريات الدم الحمراء، وحيث تحتوي الميتوكندريا على غشائين، الغشاء الخارجي القابل لنفاذية الجزيئات الصغيرة مع وجود قنوات لنقل الجزيئات الكبيرة، أما الغشاء الداخلي فهو أقل نفاذية ويسمح فقط للجزيئات الصغيرة بالعبور إلى الكتلة المركزية للميتوكندريا والتي تحتوي على حمض ديوكسيريبونوكلييك (DNA) وحمض الستريك، معظم البروتينات والجزيئات الأخرى التي تشكل الميتوكوندريا تنشأ في نواة الخلية ومع ذلك ، يوجد 37 جين في جينوم الميتوكوندريا البشري ، 13 منها تنتج مكونات مختلفة من ETC، إن الحمض النووي للميتوكوندريا (mtDNA) معرض بدرجة كبيرة للطفرات ، لأنه لا يمتلك آليات إصلاح الحمض النووي القوية الشائعة في الحمض النووي.
إعلان
المراجع
إعلان
هل كان المقال مفيداً؟نعملاشكراً لتقييمك
