العمليات التي تنتج الطاقة في جسم الكائن الحي
- تسمى العمليات التي تنتج الطاقة في جسم الكائن الحي التنفس الخلوي.
- يُعرَّف التنفس الخلوي بأنه عملية كيميائية حيوية تحدث في خلايا جميع الكائنات حقيقية النواة وفيها تحدث معظم التفاعلات الكيميائية في الخلية.
- أي يمكن القول أن التنفس الخلوي هو تفاعلات حيوية تحدث في الخلية ليلاً، حيث تقوم النباتات بتفكيك المركبات العضوية والجزيئات التي يصعب تحليلها، وتحويلها إلى طاقة يمكن للنبات الاستفادة منها.
- الجزء الذي يحدث فيه التنفس الخلوي هو الميتوكوندريا، وهي مركز إنتاج الطاقة في الخلية.
- تكمن أهمية عملية التنفس الخلوي في دورها في الحفاظ على درجة حرارة الجسم، وبالتالي توفير الاستقرار للحرارة، بالإضافة إلى إنتاج الطاقة بعد تحلل المركبات العضوية.
- أما الطاقة التي تنتجها عملية التنفس الخلوي فهي الجلوكوز الذي يلعب دورًا في القيام بالأنشطة داخل الخلية، حيث يبني البنية الكربونية اللازمة للنباتات لإجراء عملية التمثيل الضوئي.
مراحل التنفس الخلوي
هناك 4 مراحل يمر بها التنفس الخلوي
مرحلة حال السكر
- تحدث هذه المرحلة في جميع الكائنات الحية، في جزء يسمى العصارة الخلوية، والذي يحتوي على إنزيمات تحفز هذه التفاعلات، والعصارة الخلوية عبارة عن سائل داخل السيتوبلازم.
- في مرحلة التحلل السكري، يتم إنتاج جزأين من حمض البيروفيك بعد دخول الجلوكوز إلى الخلية، حيث تحدث تفاعلات تنتهي بتحلل هذين الجزأين.
- تنتج مرحلة تحلل السكر ناقلات الهيدروجين التي تنتج الطاقة، جنبًا إلى جنب مع حمض البيروفيك والطاقة.
أسيتيل كولينستريز أ. مرحلة الإنتاج
- تحتاج هذه المرحلة إلى وجود الأكسجين، بحيث يتحول حمض البيروفيك إلى مجموعة أسيتيل، ثم يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون، بعد أن يدخل الميتوكوندريا.
- يتحد مع جزيئات الإنزيم A في الميتوكوندريون، وينتج الإنزيم المساعد أ.
- ينتج عن هذه المرحلة مبدئيًا غاز ثاني أكسيد الكربون، ثم ناقلات الهيدروجين، بالإضافة إلى مرافق الإنزيم أ.
مرحلة كريبس
- في هذه المرحلة، يتم دمج مركب به 4 ذرات كربون مع منتجات المرحلة السابقة، وينتج عن هذا الاتحاد مركب جديد مكون من ستة كربون.
- ثم يعاد ترتيب الذرات نتيجة عمليات تفاعلات الأكسدة، وتحدث هذه العملية بشكل مستمر.
- ينتج عن هذه العملية ناقلات الهيدروجين وغاز ثاني أكسيد الكربون وجزيئات الطاقة. تستقبل الناقلات في جميع المراحل نوعين من الناقلات الكيميائية، وبعد أن تتحد مع بعضها البعض، ينتج كل منها منتجًا جديدًا.
مرحلة نقل الإلكترون
- يحتوي الغشاء الداخلي لجزيء الميتوكوندريا على العديد من الإنزيمات والبروتينات، وتعد الإنزيمات مكونات من ناقلات موضعية في هذا الغشاء.
- في هذه المرحلة، يتم إنتاج جزيئات النقل والطاقة في نفس الوقت. في البداية، يتم نقل المواد الكيميائية الحاملة، وهي الإلكترونات وأيونات الهيدروجين، من مكانها، ثم تمر عبر سلسلة نقل الإلكترون.
- خلال هذه المرحلة تفقد الجزيئات جزءًا من طاقتها، ويستخدم الجزء الآخر لنقل أيونات الهيدروجين، لتمرير الفراغ بين الأغشية، وتزداد نسبة التركيز.
- ثم تنتقل أيونات الهيدروجين إلى الجزيئات من خلال إنزيم بناء الطاقة، وتنشيط الجزيئات.
المتفاعلات في التنفس الخلوي
في كل مرحلة من مراحل التنفس الخلوي توجد مواد تساعد على استكمال التفاعلات في كل مرحلة، وهذه المواد هي كالتالي
- الجلوكوز يتفاعل اثنان من ADP واثنان NAD + والنيكوتيناميد من فيتامين B3 مع الجلوكوز، إلى جانب اثنين من الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP).
- نيوكليوتيد الفلافين في التفاعل الثاني في عملية التنفس الخلوي، يجب وجود نيوكليوتيد الفلافين، وهو متقبل إلكتروني عالمي (FAD) مأخوذ من فيتامين B2، ثم تفاعلات أكسدة البيروفات، NAD + و CoA العامل المشترك تحدث.
- رد الفعل الثالث يجب أن يكون هناك واحد من ADP وواحد من FAD، إلى جانب واحد من CoA وواحد من NAD.
- التفاعل الأخير هو عدة تفاعلات يتم خلالها نقل الإلكترون، وتتأكسد FADH 2 و O 2 و ADP و NADH.
يحدث التنفس الخلوي في وجود الأكسجين
- نعم، البيان صحيح.
- التنفس الخلوي هو عملية تحويل الطاقة الكيميائية الحيوية من خلال التفاعلات الأيضية التي تحدث داخل الخلايا الحية.
- يتم إنتاج الطاقة في عملية التنفس الخلوي من خلال التفاعلات التي تحدث مع الأكسجين.
أين يحدث التنفس الخلوي؟
- يحدث التنفس الخلوي في جميع خلايا الكائنات حقيقية النواة، وتحديداً في جزء يسمى الميتوكوندريا.