ماذا تسمى العمليه التي ينتج عنها تحرير الطاقه

تسمى العمليه التي ينتج عنها تحرير الطاقه

تسمى العملية التي ينتج عنها تحرير الطاقة عندما لا تتوافر كميات كافية من الأكسجين

بالتنفس الخلوي أو اللاهوائي


، وبخلاف التنفس الهوائي فهي لا تحتاج إلى وجود الأكسجين، وهو عبارة عن إطلاق كمية قليلة نسبيًا من الطاقة في الخلايا من خلال تحلل المواد الغذائية في حالة غياب الأكسجين. [1]

أي أنها عبارة عن عملية لا هوائية يتم من خلالها تحويل الطعام العضوي إلى مركبات بسيطة، ثم يتم تكوين الطاقة الكيميائية (ATP)، وهناك أنواع معينة تقوم باستخدام نظام سلسلة نقل الإلكترون من أجل تمرير الإلكترونات لمتقبل الإلكترون النهائي، والذي من الممكن أن يكون مركبًا ليس عضويًا أو عضويًا، ولكنه ليس أكسجين.

تعريف التنفس الخلوي (اللاهوائي)

إن التنفس الخلوي أو التنفس اللاهوائي عبارة عن عملية تنفسية تتم في كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى، إذ أن الخلايا تقوم بتفكيك جزيئات السكر حتى يتم إنتاج الطاقة بدون وجود الأكسجين، ومن الجدير بالذكر أن بعض أنواع عمليات التنفس الخلوي تقوم باستخدام نظام سلسلة نقل الإلكترون من أجل تمرير الإلكترونات للمتقبل النهائي للإلكترون.

أما تعريف التنفس اللاهوائي في علم الأحياء هو أنه:” عملية لا هوائية يتم فيها تحويل الغذاء العضوي لمركبات أبسط، ويتم إنتاج الطاقة الكيميائية (ATP)، وهناك أنواع معينة تستخدم نظام سلسلة نقل الإلكترون لتمرير الإلكترونات إلى المتقبل النهائي للإلكترون، والذي من المحتمل أن يكون مركبًا عضوي أو غير عضوي، ولكنه ليس أكسجين”.

ماذا يحدث أثناء التنفس الخلوي اللاهوائي

أثناء عملية التنفس الخلوي اللاهوائي

يتكسر الجلوكوز دون وجود الأكسجين


، إذ أن التفاعل الكيميائي يقوم بنقل طاقة الجلوكوز إلى الخلايا، وفي عملية التخمير يتم إنتاج حمض اللاكتيك بدلًا من ثاني أكسيد الكربون والمياه، والذي قد يؤدي إلى حدوث تقلصات عضلية مؤلمة.

ماذا ينتج عن التنفس اللاهوائي

إن ما يتم إنتاجه عن التنفس اللاهوائي يعتمد على نوع عملية التنفس، فمن الممكن أن يكون المنتج النهائي كالتالي:

• N2 (في نزع النتروجين).
• Co (II) في تقليل الكوبالت.
• الميثان (في تكوين الميثان).
• الحديد (II) في اختزال الحديد.
• الأسيتات (في تكوين الأسيتات).
• السكسينات (في التنفس الفوماري).
• HS− (في تنفس الكبريتات واختزال الكبريت).
• أيونات الهاليد، والمركب منزوع الهالوجين (في نزع الهواء).

خطوات عملية التنفس اللاهوائي

تتمثل أول خطوة في عملية التنفس اللاهوائي في تحلل الجلوكوز، إذ يتم فيها تقسيم جزيء الجلوكوز لجزيئين من البيروفات، وبالتالي يساهم في إنتاج الإلكترونات خلال العملية وإنتاج جزيئين ATP، ووفقًا لأن الأكسجين يوجد خلال عملية التنفس الهوائي، فإن بعض جزيئات البيروفات تمر بمرحلتين أخريين بحيث تعملان على إنتاج المزيد من الإلكترونات، والتي يتم استخدامها في وقت لاحق من أجل تشغيل كمية كبيرة جدًا من إنتاج ATP.

إلا أنه عند عدم وجود الأكسجين مثلما يكون في حالة التخمير، فإنه يتم تجاوز المرحلتين النهائيتين، وبدلًا من هذا فإن البيروفات يتم تحويلها إلى منتج ثانوي مختلف، ويتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون كذلك، وفي هذه العملية يُنتج جزيئان من ATP.

وهناك بعض السيناريوهات الأخرى بحيث إن الخلية تدخل في صورة أخرى من صور التنفس، إذ أنه في حين عدم وجود الأكسجين، فإن العملية تكون مستمرة بمسارات مُحددة، ينتج عنها استخدام سلسلة نقل الإلكترونات التي تعمل على تمرير الإلكترونات حتى تصل إلى متقبل الإلكترون النهائي، والذي من الممكن أن يكون غير عضوي أو عضوي مركب.

ما هو التخمير

إن التخمير في علم الأحياء عبارة عن عملية التمثيل الغذائي التي يتم من خلالها تحويل جزيئات الجلوكوز لأحماض، غازات أو كحول في حالة غياب الأكسجين، أو سلسلة نقل إلكترونية أخرى، فمثلًا عن طريق عملية تحويل السكر إلى كحول، فإن الخميرة تقوم بالتخمير من أجل الحصول على الطاقة، ومن الجدير بالذكر أن التخمر يتم من خلال البكتيريا وتحويل الكربوهيدرات إلى حمض اللاكتيك.

الفرق بين التنفس اللاهوائي والتنفس الهوائي والتخمير

إن بعض المراجع تُعتبر التخمير مثال على التنفس اللاهوائي أو أنه جزءً منها، وهذا يرجع لأن الاثنين لا يستخدمان الأكسجين، وهكذا يكون التخمير لا هوائي، ومع هذا هناك بعض المراجع الأخرى التي تعتبرهما عمليتين مختلفتين، وفي ذلك الصدد يتم التفريق بين التنفس الهوائي واللاهوائي والتخمير كالتالي:

اللاهوائية تعني “عدم وجود أكسجين”، إذ أن عملية التنفس الخلوي تلك لا تتطلب وجود الأكسجين من أجل تحرير الطاقة،  وحتى تتنفس الكائنات الصغيرة مع عدم وفرة ما يكفيها من الأكسجين فتكون بحاجة للطاقة من أجل البقاء على قيد الحياة مع غياب الأكسجين، وبالتالي تقوم بالتنفس حتى تنتج الطاقة التي تحتاج إليها، والتي يتم الإشارة إليها باسم عملية التنفس اللاهوائي، وذلك بخلاف التنفس الهوائي الذي يحتاج إلى وجود الأكسجين، كما أنه يعمل كمستقبل نهائي للإلكترون في نظام سلسلة نقل الإلكترون.

أما في عملية التخمير فيتم تخطي تلك الخطوة، وبعد أن يتحلل السكر فإن البيروفات تعمل (في تخمير حمض اللاكتيك) أو الأسيتالديهيد (في التخمير بالكحول) كمستقبل نهائي للإلكترون، وفي تلك العملية تتحول الطاقة من الجلوكوز إلى صورة أخرى تستطيع الخلية استخدامها أو تخزينها للاستخدام في وقت لاحق، وفيها يتم إنتاج حمض اللاكتيك بديلًا لثاني أكسيد الكربون والمياه، ويتم استخدام ذلك النوع من التنفس لفترات قصيرة فقط.

ويتم كتابة تلك العملية على النحو التالي: الجلوكوز ← الكحول + ثاني أكسيد الكربون + الطاقة

أما في حالة غياب الأكسجين فإن تلك العملية لا تؤدي إلى تطوير المزيد من جزيئات ATP، وتحدث تلك العملية بصورة أساسية في الكائنات الحية الدقيقة، إلا أنها تُستخدم كذلك من خلال الكائنات متعددة الخلايا، مثل الإنسان، ولكنها ليست شائعة، بل إنها تكون عبارة عن ردود فعل مؤقتة لظروف نقص الأكسجين.

وخاصة خلال ممارسة التمرينات الشاقة أو الشديدة، كركوب الدراجات، الركض السريع أو رفع الأثقال، فالجسم يحتاج إلى طاقة عالية، وفي تلك الحالات يكون هناك انخفاض في توافر الأكسجين، ولذا تقوم خلايا العضلات داخل الجسم باستخدام تخمير حمض اللاكتيك من أجل تلبية احتياجات الطاقة. [2]

تخمر الخميرة

إن تخمير الخميرة واحدة من العمليات الرئيسية الخاصة بتحويل الجلوكوز لإيثانول وثاني أكسيد الكربون، وتحدث تلك العملية في الغالب من خلال كائنات مجهرية كالبكتيريا وعدد من الفطريات مثل الخميرة، وأيضًا قد تحدث في بعض أنواع الأسماك كالأسماك الذهبية، ويتكسر الجلوكوز بواسطة تحلل السكر، والذي يقوم بإطلاق جزيئين ATP وجزيئين من حمض البيروفات، وبعد هذا يتم التخلص من جزيئات حمض البيروفيك من بعضها من قبل ذرة كربون أخرى، وبالتالي ينتج عنه جزيئين من الإيثانول وجزيئين من ثاني أكسيد الكربون، ولكن لا يتم إنتاج المزيد من ATP من تفاعل تحلل السكر بعد أول اثنين.

ويتم تسمية عملية التخمير اللاهوائي كذلك باسم تخمير الكحول أو تخمير الإيثانول، ويتم إجراء تفاعل التخمير هذا كالتالي: C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H6O + 2ATP أي [الجلوكوز ← ثاني أكسيد الكربون + الإيثانول + 2 ATP].