كيف يحصل التنفس الخلوي

• ذات صلة
• فوائد الترمس المر
• فوائد من صفة صلاة النبي عبد العزيز الطريفي

التنفس الخلوي

مراحل مراحل التنفس الخلوي تشمل إنحلال السكر في الدم، وأكسدة البيروفات، وحامض الستريك أو دورة كريبس وهي عبارة عن سلسلة من التفاعلات الكيميائية المحفزة بالأنزيمات، ولها أهمية بشكل اساسي بجميع الخلايا الحية التي تقوم بإستخدام الأكسجين في التنفس الداخلي والتفسفر التأكسدي، وبحيث يعد التنفس الخلوي أحد أكثر الطرق الأيضية روعةً بالرغم من أنها معقدة قليلاً، ولكن لحسن الحظ فإن التنفس الخلوي ليس مخيفًا جدًا بمجرد التعرف عليه.^[1]

تتمثل الوظيفة الرئيسية للتنفس الخلوي في تكسير الجلوكوز لتكوين الطاقة، ,يمكن تعريف التنفس الخلوي ببساطة على أنه سلسلة من عمليات التمثيل الغذائي التي تحدث داخل الخلية بحيث يتم حصاد الطاقة الكيميائية الحيوية من المواد العضوية (مثل الجلوكوز) ثم تخزينها في الجزيئات الحيوية الحاملة للطاقة (مثل الأدينوزين ثلاثي الفوسفات أو ATP) لاستخدامها في أنشطة الخلية التي تتطلب الطاقة.^[3]

يتم التنفس الخلوي في الخلايا بدائية النواة، ويتم إجراؤه في سيتوبلازم الخلية، في الخلايا حقيقية النواة يبدأ في العصارة الخلوية ثم يتم تنفيذه في الميتوكوندريا في حقيقيات النوى، وتشمل المراحل الأربع للتنفس الخلوي تحلل السكر، والتفاعل الانتقالي (أكسدة البيروفات)، ودورة كريبس (المعروفة أيضًا باسم دورة حمض الستريك)، والفسفرة المؤكسدة من خلال سلسلة نقل الإلكترون.^[3]

إعلان

تتمثل الوظيفة الرئيسية للتنفس الخلوي في تصنيع الطاقة الكيميائية الحيوية، ويعتبر ضروريًا لكل من الخلايا حقيقية النواة والخلايا بدائية النواة لأن هذه الطاقة الكيميائية الحيوية يتم إنتاجها لتغذية العديد من عمليات التمثيل الغذائي، مثل التخليق الحيوي، والتنقل، ونقل الجزيئات عبر الأغشية، ويحدث التنفس الخلوي في العصارة الخلوية والميتوكوندريا للخلايا، فيما يحدث تحلل السكر في العصارة الخلوية، بينما تحدث أكسدة البيروفات ودورة كريبس والفسفرة المؤكسدة في الميتوكوندريا.^[3]

خطوات التنفس الخلوي

أثناء التنفس الخلوي ينقسم جزيء من الجلوكوز تدريجياً لثاني أكسيد الكربون والماء، ويتم إنتاج بعض ATP مباشرًة في التفاعلات التي تقوم بتحويل الجلوكوز، ويتم إنتاج المزيد من الـ ATP لاحقًا في عملية تسمى الفسفرة التأكسدية، ألتي تعمل على حركة الإلكترونات عبر سلسلة نقل الإلكترون، وهي سلسلة من البروتينات المضمنة في الغشاء الداخلي للميتوكوندريون.

يمر التنفس الخلوي بأربعة خطوات أو مراحل وهي تحلل السكر، بيروفات الأكسدة، دورة كربيس وهو حمض الستريك، الفسفرة التأكسدية.^[2]

1. تحلل السكر: بهذه المرحلة يتم تقسيم جزيئات الجلوكوز في السيتوبلازم لجزيئين من البيروفات وهناك حاجة إلى عشرة إنزيمات للمركبات الوسيطة العشرة في هذه العملية.
2. بيروفات الأكسدة: يمكن صنع 38 جزيء ATP ولكل جزيء جلوكوز مؤكسد أثناء التنفس الخلوي اثنان من تحلل السكر، ودورة كريبس و 34 من سلسلة نقل الإلكترون، ومع ذلك، فإن هذه العملية تحقق طاقة أقل (ATP) بسبب الخسائر التي تنجم عن الأغشية المتسربة، وبحيث تتراوح التقديرات من 29 إلى 30 ATP لكل جلوكوز، الأيض الهوائي يعتبر أكثر كفائًة بحوالي 15 مرة من الأيض اللاهوائي، بحيث يتشاركون بالمسار الأولي لتحلل السكر، ولكن الأيض الهوائي يستمر مع دورة كريبس والتفسفر التأكسدي بحيث تحدث تفاعلات تتحلل ما بعد في الميتوكوندريا في خلايا حقيقية للنواة، وفي السيتوبلازم في الخلايا بدائية النواة.
3. دورة كريبس (حمض الستريك): يتحد (Acetyl CoA) وهو أنزيم أسيتيل مع (oxaloacetate) ليشكل مركب يحتوي على ست ذرات من الكربون، وتعتبر هذه الخطوة الأولى في دورة كريبس المتكررة، ونظرًا لإنتاج جزيئين من أسيتيل (COA) من كل جزيء جلوكوز، يلزم وجود دورتين لكل جزيء جلوكوز، وفي نهاية الدورتين فإن المنتجات هي: دورتان (ATP) ستة (NADH) وإثنين من (FADH) وأربعة من (CO2، ATP هو جزيء يقوم بحمل الطاقة في شكل كيميائي ليتم إستخدامه في عمليات الخلايا الأخرى.
4. الفسفرة التأكسدية: تعتبر الفسفرة التأكسدية من أخر المراحل للتنفس الخلوي، بحيث يتم ضخ جميع جزيئات الهيدروجين التي تمت إزالتها في الخطوات السابقة (دورة كريبس، بيروفات الأكسدة) داخل الميتوكوندريا بإستخدام الطاقة التي تطلقها الإلكترونات، وتمتزج في النهاية الإلكترونات التي تشغل ضخ الهيدروجين في الميتوكوندريا مع بعض الهيدروجين والأكسجين لتكوين الماء وتتوقف ضخ جزيئات الهيدروجين، واخيراً يتدفق الهيدروجين مرة أخرى إلى السيتوبلازم في الميتوكوندريا من خلال قنوات البروتين، بينما يتدفق الهيدروجين، ويتكون (ATP) من أيونات (ADP) والفوسفات.