التنفس الخلوي

التنفس الخلوي 

هي مجموعة من التفاعلات الأيضية (الأيض) تحدث في الخلايا الحية لتحويل الطاقة الكيميائية الحيوية (و هي تفاعلات تستعمل الطاقة لتبسيط جزيئات معينة) حيث تستعمل الطاقة لتبسيط جزيء الأكسجين.

تحدث عملية التنفس الداخلي للخلايا الحيواني والخلايا النباتية أيضاً، خلال هذه العملية تستعمل المواد الغذائية لإنتاج مركبات هامة منها الجلوكوز والأحماض الأمينيةوالدهون. الجدير بالذكر أن هناك بعض الكائنات الحية ذاتية التغذية مثل البكتريا تتمكن من إنتاج هذه المركبات من خلال وسائل أخرى حيث تستمل المركبات اللاعضويةكمتقبل للأكسجين، ومن ضمن هذه المركبات اللاعضويةالكبريت والميثان والأيونات الناتجة من المعادن، توجد العديد من الكائنات الحية تحتاج للأكسجين في عملية التنفس الذاتي تسمى "الهوائيات"، بينما بعضها لا يعتمد عليه وتسمى "اللاهوائيات"، وبهذا يقسم التنفس الداخلي إلى التنفس الهوائي والتنفس اللاهوائي.

تستعمل الطاقة الناتجة عن التنفس الداخلي لإنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات وهي صورة الطاقة التي يستطيع الجسم استعمالها، الطاقة الكامنة في مركب أدينوسين ثلاثي الفوسفات تستعمل لعدة وظائف منهاالتخليق البيولوجي (عملية إنتاج المواد الكيميائية) وحركة وتنقل الجزيئات عبر غشاء الخلية، نظراً لوجود أدينوسين ثلاثي الفوسفات الدائم في جسم الإنسان يطلق عليه أيضاً اسم "الطاقة الشاملة الدائمة ".

التنفس الهوائي

تحدث عملية التنفس الهوائي في الهوائيات، التنفس الهوائي (aerobic respiration) يحتاج إلى أكسجين لتوليد الطاقة (أدينوسين ثلاثي الفوسفات)، في عملية التنفس الهوائي تتعطل البايروفات (مركب كيميائي صيغته CH3COCOOH) عن العمل عن طريق تحليل السكرويستنفد هنا بعضاً من أدينوسين ثلاثي الفوسفات لإنتاج بايروفات جديدة، بعد ذلك تذهب البايروفات إلى المتقدرة(الميتوكندريا) حيث تحدث للبايروفات عملية الأكسدة وهو ما يعرف بـ دورة كريبس، بعد انتقال البايروفات إلى المتقدرة تتولد بعض الطاقة من تحلل السكر على شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات عن طريق عملية الفسفرة(إضافة الفوسفور إلى أدينوسين ثنائي الفوسفات مع ملاحظة بلا تأكسدها) ومركب ثنائي نيكليوتيدة الأدنين وأميد النيكوتنك (FAD - ناتج من FADH2) ومركب ثنائي نوكليوتيد الأدنين والنيكوتيناميد (NADH2).

التنفس اللاهوائيعدل

لا يستطيع البايروفات الدخول بالتفاعلات الأيضية السابقة دون وجود الأكسجين.. لكنها تمر في عملية تسمى التخمر، في التنفس اللاهوائي البايروفات لا تنتقل إلى المتقدرة (الميتوكندريا) بل تبقى في السيتوبلازم، تتعرض البايروفات لمجموعة من التحولات تؤدي إلى تغيير تركيبها وتحويلها إلى فضلات تتخلص منها الخلية فيما بعد، ان عملية تحويل البايروفات إلى فضلات مفيد للخلايا حيث أنه يسرع عملية استغلال جلوكوز آخر فيزيد من سرعة الحصول على طاقة (أدينوسين ثلاثي الفوسفات)، في العضلات الهيكلية تتحول البايروفات إلى نوع من الفضلات يسمى حمض اللاكتيكوكما يسمى تخمرها تخمر حمض اللاكتيك، في الخميرة (نوع من الفطريات) تتحول البايروفات إلى فضلات منالايثانول وثاني أكسيد الكربون ويسمى تخمرها تخمر الايثانول، ان طريقة جلب أدينوسين ثلاثي الفوسفات الوحيدة في التخمر هي عن طريق سلسلة طويلة من العمليات تسمى (ركيزة الفسفتة) وهي (تحدث أيضاً في التنفس الهوائي)، حيث لا تحتاج ركيزة الفسفتة إلى أكسجين، الطريقة الوحيدة التي بإمكان التنفس اللاهوائي إنتاج ATP هي فقط عملية سلسلة نقل الكترون، أي أنها تستنفد 2 ATP لتحلل الجلوكوز وتنتج 4 ATP خلال عملية سلسلة نقل الالكترون

ان كفاءة التنفس اللاهوائي أقل بكثير من التنفس الهوائي حيث أن التنفس اللاهوائي ينتج فقط 2 ATP مقارنةً بـ38 ATP في التنفس الهوائي، يحدث هذا بسبب إنتاج التنفس اللاهوائي لفضلات تحمل بعض الطاقة لكنها لا تستغلها، الايثانول مثلاً يمكن انتج منه صورة من صور الطاقة تسمىمحلول الجازولين، فيما يخص الخلايا بدائية النواة عندما تنتقل هذه الخلايا من وسط هوائي (يحتوي على أكسجين) إلى وسط لاهوائي (لا يحتوي على أكسجين) تبدأ هذه الخلايا بالتنفس اللاهوائي وهذا يلزمها مزيداً من الجلوكوز وسرعة أكبر في العمليات الأيضية لتبقى الخية على قيد الحياة، كما يمكن أن تتنفس الخلايا العضلية تنفساً لاهوائياً مثل ما يحدث عندما نمارس الرياضة، فأثناء ممارستنا لها إذا قمنا بتمرين متعب يصبح الجسم غير قادر على امداد الخلية بسرعة بالأكسجين فتبدأ عملية التنفس اللاهوائي، وبالمناسبة حمض اللاكتيك هو سبب الآلام التي نشعر بها في العضلات عند التعب.