العمليات التي تنتج طاقه في جسم المخلوق الحي
- تُسمى العمليات التي تنتج طاقه في جسم المخلوق الحي باسم التنفس الخلوي.
- ويُعرف التنفس الخلوي بأنه عملية بيوكيميائية، تحدث في خلايا جميع الكائنات الحية ذات النواة الحقيقية، والتي يقع بها أغلب التفاعلات الكيميائية في الخلية.
- أي يمكن القول أن التنفس الخلوي هو تفاعلات حيوية تحدث في الخلية ليلًا، حيث تحطم النباتات المركبات والجزيئات العضوية التي يصعب تحليلها، فتحولها إلى طاقة يستطيع النبات الاستفادة منها.
- والجزء الذي يحدث فيه عملية التنفس الخلوي هو الميتوكندريا، وهو المركز الذي ينتج الطاقة في الخلية.
- وتتمثل أهمية عملية التنفس الخلوي، في دورها في الحفاظ على درجة حرارة الجسم، وبالتالي إعطاء الثبات للحرارة، إلى جانب إنتاج الطاقة بعد تحليل المركبات العضوية.
- أما عن الطاقة المُنتجة من عملية التنفس الخلوي فهي الجلوكوز، والذي يلعب دورًا في القيام بالأنشطة داخل الخلية، حيث يبني الهيكل الكربوني الضروري لقيام النباتات بعملية البناء الضوئي.
مراحل التنفس الخلوي
هناك 4 مراحل تمر بها عملية التنفس الخلوي وهي:
مرحلة التحلل السكري
- تحدث تلك المرحلة في كافة الكائنات الحية، في جزء يُسمى السيتوسول، وهو يحتوي على إنزيمات تحفز تلك التفاعلات، والسيتوسول هو سائل داخل السيتوبلازم.
- وفي مرحلة التحلل السكري يتم إنتاج جزأين من حمض البيروفيك بعد دخول الجلوكوز للخلية، حيث تحدث تفاعلات تنتهي بتحلل الجلوكوز لهذين الجزأين.
- وينتج عن مرحلة التحلل السكري نواقل هيدروجينية تقوم بإنتاج الطاقة، إلى جانب حمض البيرفيك والطاقة.
مرحلة إنتاج أستيل مرافق إنزيم أ
- وتحتاج تلك المرحلة إلى وجود الأكسجين، حتى يتحول حمض البيروفيك إلى مجموعة أستيل، ومن ثم يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون، بعد أن يدخل الميتوكندريون.
- ويتحد مع الجزيئات مرافق الإنزيم أ الموجود في الميتوكندريون، فيتم إنتاج مرافق الإنزيم.
- وينتج عن هذه المرحلة في البداية غاز ثاني أكسيد الكربون، ثم النواقل الهيدروجينية، إلى جانب مرافق إنزيم أ.
مرحلة كربس
- وفي هذه المرحلة، يحدث اتحاد بين مركب فيه 4 ذرات كربون ونواتج المرحلة السابقة، وينتج عن هذا الاتحاد مركب جديد سداسي الكربون.
- ثم يتم إعادة ترتيب الذرات، نتيجة عمليات تفاعلات الأكسدة، وتحدث تلك العملية بكل مستمر.
- وينتج عن تلك العملية نواقل هيدروجينية وغاز ثاني أكسيد الكربون وجزيئات طاقة، ويستقبل النواقل الموجودة في كافة المراحل نوعين من النواقل الكيميائية، وبعد أن يتحدا مع بعضهما البعض ينتج كلًا منهما منتج جديداً.
مرحلة نقل الإلكترونات
- يحتوي الغشاء الداخلي لجزيء الميتوكندريا على عدة إنزيمات وبروتينات، والإنزيمات عبارة عن مكونات لنواقل تتمركز في هذا الغشاء.
- وفي هذه المرحلة يتم إنتاج جزيئات النقل والطاقة في نفس الوقت، ففي البداية يتم نقل النواقل الكيميائية من مكانها وهي الإلكترونات وأيونات الهيدروجين، ثم تمر من خلال سلسلة نقل الإلكترون.
- وخلال تلك المرحلة تفقد الجزيئات جزءًا من طاقتها، وجزأها الآخر يُستخدم في نقل أيونات الهيدروجين، لمرورها في الحيز بين الغشائي فتزداد نسبة التركيز.
- وبعد ذلك تنتقل أيونات الهيدروجين في الجزيئات من خلال إنزيم بناء الطاقة، فتنشط الجزيئات.
المواد المتفاعلة في التنفس الخلوي
في كل مرحلة من مراحل التنفس الخلوي، يوجد مواد تساعد على إتمام التفاعلات في كل مرحلة، وتتمثل تلك المواد فيما يلي:
- الجلوكوز: ويتفاعل مع الجلوكوز اثنان من ADP واثنين من NAD + ونيكوتيناميد مأخوذ من فيتامين ب 3، إلى جانب اثنين من الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP).
- نيوكليوتيد فلافين: وفي التفاعل الثاني في عملية التنفس الخلوي، يجب وجود نيوكليوتيد فلافين وهو متقبل إلكتروني عالمي FAD مأخوذ من فيتامين ب 2، ومن ثم تحدث تفاعلات أكسدة البيروفات و NAD + و CoA العنصر المساعد.
- التفاعل الثالث: وفيه لا بد من وجود واحدة من ADP وواحدة من FAD، إلى جانب واحدة من CoA، وواحدة من NAD.
- التفاعل الأخير: وهو عبارة عن عدة تفاعلات يتم خلالها نقل الإلكترون، فيتأكسد FADH 2 و O 2 وADP و NADH .
يحدث التنفس الخلوي في وجود الأكسجين
- نعم، العبارة صحيحة.
- فالتنفس الخلوي هو عملية تحويل الطاقة الكيميائية الحيوية عبر تفاعلات أيضية تحدث داخل الخلايا الحية.
- ويتم إنتاج الطاقة في عملية التنفس الخلوي من خلال التفاعلات التي تحدث مع الأكسجين.
أين تحدث عملية التنفس الخلوي
- تحدث عملية التنفس الخلوي في جميع خلايا الكائنات الحية حقيقية النواة، وبالتحديد في جزء يُسمى الميتوكندريا.
