تنتج الطاقة عن عملية التخمر دون استخدام

الأكسجين .

تنتج الطاقة عن عملية التخمر دون استخدام الأكسجين وذلك عن طريق تعزيز نشاط عمل الخلايا باستخدام جزئ (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) ويطلق على صنع الطاقة وانتاجها دون الأكسجين مصطلح التنفس اللا هوائي، كما يتم صناعة الطاقة أيضاً في عملية التنفس الخاص بالخلية عن طريق الجلوكوز، ومن أجل أن تتم تلك العملية يجب أن تمر بمراحل ثلاث أولها تحلل السكر ثم الأكسدة البيروفيتية التي تسمح بنقل الإلكترون، وهناك عملية خاصة أخرى بإنتاج الطاقة من التنفس باستخدام (عملية خلوية هوائية) تتطلب مرحلة هامة وهي مرحلة نقل الإلكترون في وجود الأكسجين.

أنواع التخمير

التخمير بتحليل السكر.
التخمير الكحولي.
خمائر حمض اللاكتيك.

التخمير بتحليل السكر:

وتم تسميته بهذا الإسم لأنه يبدأ بتحليل السكر عن طريق التقليل من نسب الجزيئات الخاصة لكل من ناقلات الإلكترون والتي تسمى (NAD) لتقسيمها إلى جزيئين من مادة (NADH) ولكي تتم هذه العملية يجب أن يتم أكسدة الخلية التي تم تقسيمها، ليستمر تحليل السكر ويختلف التخمر في الكائنات الحية الخاص بتحليل السكر، ليتواجد منه نوعان التخمير الكحولي وتخمير اللاكتيك (الذي يتم إجراءه في خلايا البشر).

التخمير الكحولي:

يتم التخمر الكحولي بانقسام الجلوكوز وتحلل السكر ويتطلب التخمر الكحولي وجود الإلكترونات التي يتم استخراجها من NADH وأدل مثال على ذلك التخمير في الخبز وهو نوع من أنواع الخمائر الكحولية التي تنتج ثاني أكسيد الكربون كغاز والذي يتسبب بارتفاع العجينة وحدوث ثقوب متعددة.

خمائر حمض اللاكتيك:

خمائر

حمض اللاكتيك

تتم عن طريق البكتيريا ومثال عليها البكتيريا المتواجدة في الزبادي، ويتم إفراز خمائر اللاكتيك عند الإنسان داخل العضلات، ولهذا وجدت إيجابيات متفاوتة لإنتاج الطاقة بدون أكسجين باستخدام خمائر حمض اللاكتيك، ويمكن القول أن الكائن الحي يستطيع تكوين (36 جُزيئاً) من الطاقة عن طريق الجلوكوز مع وجود الأكسجين، ولكن مع عدم وجود الأكسجين تحتاج الخلايا البشرية إلى القيام بعملية التخمير لإنتاج الطاقة.[1]

كيف يتم انتاج الطاقة

هناك ما يعرف بإسم (ATP) أي ثلاثي فوسفات الأدينوسين والذي له دور هام في تخزين الطاقة ضمن العمليات الخاصة بالخلية، ويتم ذلك باستخدام الطاقة المختزنة، لتخليق احتياجات الخلايا مثل ما يحدث في الأنسجة العضلية في الحيوان، أما عن النبات فتحتاج لما يسمى البناء الضوئي في المرحلة المظلمة (وهي المرحلة التي تمر بها النباتات دون الحاجة إلى ضوء ولها مسمى آخر (دورة كالفين)، وينتج عن عملية البناء الضوئي تفاعل يسمى (NADPH)، أما الخطوة التالية للتنفس الخلوي في النبات أو الخلية عموماً هي إطلاق الطاقة بكسر الكربوهيدرات أو السكر، يتم إنتاج الطاقة عن طريق نقل الإلكترونات في سلسلة على أن تكون تلك الإلكترونات في شكل مختزل لجزئ ثلاثي الفوسفات نيكلوتيد النيكوتين والأدينين بعيداً عن الماء وللتوضيح (يحتاج هذا التفاعل إلى الأكسجين ليتم إستهلاكه) كما يظهر في المعادلة التالية:

O
₂₊
4 electron+ 4H
⁺
_____ 2H
₂
O

ورغم احتياج النبات للأكسجين لإنتاج الطاقة في المرحلة المظلمة أثناء

عملية التمثيل الضوئي

إلا أنه وجد حالات لإنتاج الطاقة دون الأكسجين ويطلق على هذه العملية (عملية التخمر) لأنها لا تستعين بالأكسجين، أما عن الخلايا البشرية فأكثر ما دل على إنتاج الطاقة دون أكسجين ما يحدث للعضلات عندما يمارس الإنسان رياضة شديدة، مما يؤثر على عملية التنفس (أي لا يستطيع الإنسان التنفس بشكل طبيعي) هنا يتم إنتاج حمض اللاكتيك الذي يستخدم في البنية العضلية التي تحتاج إلى أكسجين ولا تجده.[2]

الانقسام الخلوي

يحدث الانقسام الخلوي وهو انقسام خلوي غير مباشر، ليؤدي لتكوين خلايا تتماثل في البنية والوظيفة من انقسام خلية واحدة بعد تضاعف الكروموسومات، وبمعنى آخر تمر الخلية في الانقسام بعمليتين (انقسام نواة الخلية) (انقسام سيتوبلازمي)، ويتضمن انقسام نواة الخلية الانقسام المتساوي الغير مباشر (بالخلايا الجسدية) والانقسام الاختزالي المنصف (الخلايا التناسلية).

أهمية الانقسام المنصف

الانقسام المنصف.
عملية العبور.
عملية التشابك.
عملية التصالب.

الانقسام المنصف:

هو الانقسام الاختزالي الذي يحدث في الخلايا التناسلية (germ cells) ويكون

الأمشاج المؤنثة

اللازمة للتكاثر والأمشاج المذكرة، وذلك لأن الانقسام الاختزالي المنصف يحدث في الخصية للذكر من أجل تكوين الحيوانات المنوية فيما يسمى (spermatogenesis)، أما في الإناث يحدث الانقسام المنصف الاختزالي بخلايا المبيض فيكون البويضات (Oogenesis)، كما يعمل الانقسام الاختزالي المنصف على الحفاظ على التكاثر الجنسي وعدد الكروموسومات مثلما تنتج أمشاج الأنثى (البويضات) حوالي 23 كروموسوم، أما عن البويضة التي يتم تخصيبها تحتوي على 46 كروموسوم وتسمي (الزيجوت)، أما أمشاج الذكور (الحيوانات المنوية) تحتوي على 23 كروموسوم، مما يسبب تبادل المواد الوراثية عن طريق عملية العبور داخل الخلايا التي تساعد على الحفاظ على خلايا غير متماثلة جينياً أي لا تشبه في الصفات أي كرموسوم آخر.

عملية العبور:

نلاحظ أن الكروموسوم في الخلية ينتج عنه انقسام اختزالي، يتميز بالاختلاف الجيني، ويتم ذلك بسبب عملية العبور التي تحدث في الكروموسوم المكون من الكروماتيدات التي تتشابك مع بعضها في أزواج (أربعة كروماتيدات تنقسم إلى زوجين كروماتيدي وتتبادل مع بعضهما في عملية العبور)، وبمعنى آخر العبور يعتبر ظاهرة هامة يحدث فيها تبادل في المواد الوراثية بين كل كروموسوم متجانس وفي أثناء عملية العبور يحدث ما يسمى الانقسام المنصف أو الانقسام الاختزالي، فيما يعرف بإسم عملية التشابك (synapsis).

عملية التشابك:

وهو فيما معناه الاقتران الذي بين الكرموسومات المتماثلة (Homologus Chromosomes)، ويشترط لحدوث الاقتران أن يتم أثناء عملية العبور التي تنقسم فيها الخلايا في الطور الأول من الانقسام المنصف الاختزالي والتي يتم فيها عملية المبادلة للمادة الوراثية.

التصالب:

يحدث التصالب أثناء عملية العبور فهو نقطة الربط بين الكروموسوم المتماثل، فيحدث عند عملية انقسام الخلايا خلال الانقسام الاختزالي بطوره الأول، فيتم من خلاله تكوين الأمشاج من خلال كرموسومات تتماثل في مجموعات مكونة مجموعات رباعية للكروماتيدات (أي كروماتيد من الام وكروماتيد من الأب) والتي تحتوي على مجموعة من التركيبات والجينات المتجانسة، ومع ذلك هناك اختلاف كبير في الانقسام الاختزالي الذي يحدث في الخلايا التناسلية من أجل تكوين الأمشاج المذكر أو الأمشاج المؤنثة.[3]

حقائق هامة عن عملية التخمر

التخمر من العمليات اللا هوائية ولهذا لا تحتاج إلى الأكسجين ومع وجود الأكسجين تعمل الخلايا على التخمر باستخدام التنفس الهوائي، طالما توفر إمدادات من السكر.
تحدث عملية التخمر في الأجهزة الهضمية الخاصة بالحيوانات والبشر.
هناك حالة طبية تسمى متلازمة الأمعاء عند التخمير والتي تتسبب في حدوث التخمير في الجهاز الهضمي الذي قد يسبب التسمم بسبب إنتاج الإيثانول.
عند استخدام العضلات للسكر لا تستخدم الأكسجين، والعكس عند استخدام الأكسجين لا تستخدم السكر في التحلل.
تستخدم أغلب الكائنات الحية عملية التخمير، لإنتاج الطاقة اللاهوائية أو كمستقبل في سلسلة الإلكترون.
عند حدوث عملية التخمير لإنتاج الطاقة، يتم إنتاج غاز الهيدروجين وغاز الميثان.
يعاني البشر من وجود غاز الهيدروجين في البكتريا المعوية.[4]