السرداب ما لا يخطر على بال
عملية التنفس الخلوي
تعد عملية التنفس الخلوي العملية الأساسية لإنتاج الطاقة في الخلية، وهي عملية معقدة تتضمن سلسلة من الخطوات الكيميائية التي تؤدي إلى تحويل الجلوكوز إلى ثاني أكسيد الكربون والماء وإطلاق الطاقة.
الخطوة الأولى: تحلل السكر (السيتوبلازم)
تبدأ عملية التنفس الخلوي بتحلل الجلوكوز في السيتوبلازم.
ينقسم الجزيء -بفعل الإنزيمات التحللية- إلى جزيئين من البيروفات، تطلق هذه الخطوة طاقة مخزنة في روابط كيميائية على شكل جزيئات ATP.
ينتج عن هذه المرحلة أيضًا جزيئات NADH التي تعمل كناقلات للإلكترونات.
الخطوة الثانية: تفاعلات حمض الستريك (المصفوفة الميتوكوندريا)
تدخل جزيئات البيروفات إلى الميتوكوندريا وتتفاعل مع جزيئات الإنزيم المساعد A لتكوين أسيتيل CoA.
يتأكسد أسيتيل CoA ويُدمج في حلقة حمض الستريك.
يتم إطلاق جزيئات ثاني أكسيد الكربون وثلاث جزيئات NADH وجزيء واحد من FADH2 أثناء دوران حلقة حمض الستريك في هذه المرحلة.
الخطوة الثالثة: نقل الإلكترون وسلسلة نقل الإلكترون (الغشاء الداخلي للميتوكوندريا)
تمرر ناقلات الإلكترون (NADH و FADH2) الإلكترونات إلى سلسلة نقل الإلكترون الواقعة في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا.
تتحرك الإلكترونات من خلال هذه السلسلة من الناقلات، مما يضخ أيونات الهيدروجين إلى الفضاء بين الغشاء الميتوكوندريا الداخلي والخارجي.
أثناء انتقال الإلكترون عبر السلسلة، تفقد طاقتها، وتستخدم الطاقة المتحررة لضخ أيونات الهيدروجين عبر الغشاء.
الخطوة الرابعة: التخليق الفسفوري (الغشاء الداخلي للميتوكوندريا)
تتراكم أيونات الهيدروجين التي يتم ضخها في الفضاء بين الغشاء في اتجاه مركب التخليق الفسفوري.
عندما يتدفق الهيدروجين مرة أخرى عبر التوربينات في مركب التخليق الفسفوري، يتم استخدام الطاقة المنبعثة لخلق جزيئات ATP عن طريق ربط جزيئات ADP بمجموعات الفوسفات.
يحدث معظم إنتاج ATP في عملية التنفس الخلوي في هذه المرحلة.
الخطوة الخامسة: أكسدة النهاية (المصفوفة الميتوكوندريا)
تتلقى الإلكترونات التي مرت عبر سلسلة نقل الإلكترون بواسطة الأكسجين الجزيئي.
تتفاعل الإلكترونات والأكسجين مع أيونات الهيدروجين لتكوين الماء.
تعمل الأنزيمات في هذه المرحلة على منع تكوين أنواع الأكسجين التفاعلية الضارة.
الأهمية البيولوجية للتنفس الخلوي
التنفس الخلوي هو عملية حيوية لجميع الكائنات الحية تقريبًا.
توفر الطاقة لجوانب مختلفة من وظائف الخلية، مثل النمو والحركة وتنظيم درجة الحرارة.
يؤدي اضطراب عملية التنفس الخلوي إلى مجموعة واسعة من الأمراض والحالات الصحية.
الخلاصة
عملية التنفس الخلوي هي عملية معقدة ومتعددة المراحل تنتج الطاقة اللازمة لجميع أشكال الحياة تقريبًا. من خلال سلسلة من الخطوات الكيميائية، يحول التنفس الخلوي الجلوكوز إلى ثاني أكسيد الكربون والماء، ويطلق الطاقة المخزنة على شكل جزيئات ATP. وتتضمن هذه العملية تحلل الجلوكوز، وتفاعلات حمض الستريك، ونقل الإلكترون، والتخليق الفسفوري، وأكسدة النهاية. يعد التنفس الخلوي ضروريًا لبقاء وانتشار الحياة على الأرض.