العملية التي تتم في جسم الحيوان لإطلاق الطاقة المختزنة في جزيئات الجلوكوز

تُسمى العملية التي تتم في جسم الحيوانات لإطلاق الطاقة اللازمة

بالتنفس.

يُطلق على الآلية التي تحصل بها الكائنات الحية على الأكسجين من خلال الهواء، وإطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون اسم التنفس، فبشكل عام تحتاج الحيوانات إلى الغذاء حتى تتمكن من الحصول على الطاقة اللازمة المختزنة في جزيئات الجلوكوز لديها، ولكي تحافظ أيضًا على التوازن، تتم عملية إنتاج الطاقة في الحيوانات بشكل بعدة مصادر ولكن من المهم أولًا أن نفهم أن لإنتاج الطاقة من خلال جسم الحيوان يجب أن يكون هناك نظام عملي للحفاظ على البيئة الداخليه له وذلك يكون من خلال درجات الحرارة فإذا قارنه بين الحيوان والإنسان سوف نجد أن الإنسان يستطيع أن يحصل على الطاقة الازمه للحفاظ على درجة حرارة جسمه من خلال الطعام الذي يتناوله، وتبلغ درجة حرارة الإنسان في الطبيعي 37 درجة مئوية، بينما نجد أن المصدر الرئيسي للطاقة بالنسبة للحيوانات هو الكربوهيدرات وخاصة الجلوكوز، الذي يعتبر وقود الجسم بالنسبة لهم، فيتم تحويل الكربوهيدرات القابلة للهضم إلى جزيئات من الجلوكوز ومن ثم إلى طاقة وذلك من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية الناتجة داخل جسم الحيوان، ومن ضمن تلك التفاعلات التي تحدث تفاعل مادة الأدينوزين ثلاثي الفوسفات، أو ATP، وهي العملية المسؤولة عن إنتاج وتخزين الطاقة في الخلايا، تقوم ATP بتخزين الطاقة في روابط إستر الفوسفات، من ثم يتم إطلاقها عند كسر تلك الروابط والتي حينها تُسمى بروابط الفوسفوديستر، ومن هنا يتم تحويل طاقة ATP إلى ADP، وذلك يكون عن طريق التفاعلات المؤكسدة في سيتوبلازم وميتوكوندريا الخلية، وتعتبر هذه العملية التي يتم فيها خضوع الكربوهيدرات والبروتينات والدهون إلى سلسلة من التفاعلات الأيضية باسم التنفس الخلوي.

دور ATP في إنتاج الطاقة

الطعام.
ATP.
الجلوكوز.
ثلاثي فوسفات الأدينوزين.
الفوسفوديستر:

الـ ATP ضروري جدًا لجميع الوظائف الخلوية، وذلك لأنه له دور في بناء الجزيئات العضوية المهمة والمطلوبة للخلايا والأنسجة، كما أنه يعمل على توفير الطاقة اللازمة لتقلص العضلات، وإرسال الإشارات الكهربائية في الجهاز العصبي، فعندما تكون كمية الـ ATP المتوفرة في جسم الحيوان أكثر من متطلبات الجسم، حينها يقوم الكبد باستخدام الفائض من الـ ATP والجلوكوز الزائد، وذلك يكون بهدف إنتاج جزيئات تُسمى الجليكوجين وهو عبارة عن شكل بوليمري من الجلوكوز، والتي يتم تخزينها في خلايا الكبد والعضلات الهيكلية، كما أن ATP لها دور في تنفس العضلات أو إرسال الأكسجين إليها عند تعرض العضلات لإجهاد ، وعندما ينخفض سكر الدم يقوم الكبد حينها بإفراز الجلوكوز من مخازن الجليكوجين، التي تم إنتاجها مسبقًا، كما تقوم العضلات الهيكلية بتحويل الجليكوجين إلى جلوكوز أثناء التمارين المكثفة وذلك ما تم التنويه عنه مسبقًا، فتعتبر عملية تحويل الجلوكوز والأديون ثلاثي الفوسفات الزائد، إلى جليكوجين وتخزين الطاقة الزائدة، من الخطوات المهمة جدًا والتي تعمل على مساعدة الحيوانات على التنقل وحمايتهم من المجاعة أو التعرض لنقص الغذاء الذي يؤدي بدوره إلى الضعف العام للجسم وبالتالي إهدار صحة الحيوان ثم موته أو انقراضه، ولحصول كل ذلك يجب أن تتوفر بعض الشروط الأساسية التي يتم من خلالها الحفاظ على الحيوان وطاقته وتلك الشروط هي:

الطعام:

تحصل الحيوانات على الطاقة من خلال الطعام الذي تقوم بأكله، ومن خلال تلك الطاقة التي يتم الحصول عليها من الطعام، يتم الحفاظ على درجة حرارة الجسم وبالتالي الحصول على أداء وظيفي ممتاز وتأدية وظائف التمثيل الغذائي بشكل جيد، وكل ذلك يتم من خلال تكسير الجلوكوز الموجود في الطعام والذي يتم تحويله إلى ATP والتي سوف نتحدث عنها فيما بعد، وكل ذلك يحدث من خلال عملية التنفس الخلوي.

ATP:

كما وضحنا من قبل أنه عند وجود فائض من ATP والجلوكوز يقوم حينها الكبد بتحويلهما إلى جزيئات صغيرة من الجليكوجين المخزن حتى يتم استخدامه عند الحاجة.

الجلوكوز:

يعد الجلوكوز المصدر الرئيسي للطاقة وذلك يتم من خلال عملية التمثيل الغذائي للخلايا، والذي يتكون من أحادي السكاريد والصيغة الجزيئية C6H12O6.

ثلاثي فوسفات الأدينوزين:

يتم استخدامه داخل الخلايا كإنزيم مساعد ويُطلق عليه اسم الوحدة الجزئية لعملة الطاقة والتي بدورها تنقل الطاقة إلى داخل الخلايا، ويُطلق عليه أيضًا اسم نوكليوزيد ثلاثي الفوسفات.

الفوسفوديستر:

يعتبر من المركبات النشطة بيولوجيًا والتي يتكون فيها كحولان وروابط الإستر مع الفوسفات التي لهما دور في إنتاج الطاقة. [1]

أنواع التنفس عند الحيوانات

التنفس الهوائي.
التنفس اللاهوائي.

التنفس هو العملية التي تتم في جسم الكائن الحي لإنتاج الطاقة اللازمة له للقيام بالعمليات الحيوية داخل الخلايا، والتي تتضمن إدخال الأكسجين المتحصل عليه من الهواء إلى داخل الخلايا، ثم بعد ذلك استخدامه لإطلاق الطاقة والذي يتم عن طريق إحراق الطعام المتناول، ثم بعد ذلك التخلص من النفايات الزائدة بالجسم وهي غاز ثاني أكسيد الكربون والماء، وبذلك تعتبر عملية التنفس من العمليات الضرورية لحياة الكائن الحي نظرًا إلى أنها تقوم بتوفير الطاقة اللازمه له والتي بدونها لا يستطيع الحيوان القيام بأي عمليات حيوية وبالتالي لا يستطيع البقاء على قيد الحياة، تعتبر عملية التنفس من العمليات المعقدة وذلك لأنها تشمل عملية أكسدة الطعام داخل الخلايا وذلك لإنتاج الطاقة، يُطلق على عملية التنفس أيضًا أنها من العمليات الفيزيائية بينما هي في الأصل من العمليات الكيميائية نظرًا لعملية أكسدة الطعام الموجودة خلاله، تتم عملية التنفس في الكائن الحي من خلال الرئتين وذلك في أي كائن حي، بينما تتم عملية التنفس في الميتوكوندريا من خلال الخلايا نفسها حيث يتأكسد الطعام لإنتاج الطاقة ومنها تتم عملية التنفس.

كما وضحنا من قبل أن عملية تخزين الطاقة تتكون في شكل جزيئات ATP والتي يستخدمها جسم الكائن الحي عند الحاجة إليها، ثم تحويلها إلى ADP وهو الأدينوزين ثنائي الفوسفات، أما ATP فهو عبارة عن أدينوزين ثلاثي الفوسفات، أما الفوسفات الغير عضوي فهو عبارة عن مادة تحتوي على مجموعة فوسفات، تتكون من عنصر الفوسفور والأكسجين، وفي ظل كل تلك العمليات نجد في النهاية أن عملية التنفس تنقسم إلى نوعين وهما:

التنفس الهوائي :

التنفس الهوائي هو الذي يتم فيه استخدام الأكسجين، ويتم فيه أيضًا تكسير الغذاء المكون من الجلوكوز إلى ثاني أكسيد الكربون والماء، وذلك عن طريق عملية الأكسدة ، وفيه أيضًا يتم تخزين الطاقة الناتجة إلى جزيئات ATP، عادًة يحصل الكائن الحي على الطاقة من خلال عملية التنفس الهوائي وخاصًة الإنسان، ولكن سوف نرى أن في بعض الأحيان تحدث عملية التنفس اللاهوائي في العضلات وذلك يكون أثناء التمارين أو حدوث إجهاد للعضلة وفيها يتم استخدام الأكسجين المخزن في خلايا العضلات بشكل كبير وسريع لتوفيره لجسم الإنسان.

التنفس اللاهوائي:

التنفس اللاهوائي هو الذي يحدث بدون استخدام الأكسجين، وتحدث دائمًا في الكائنات الحية الدقيقة مثل الخميرة، التي تقوم بتكسير الجلوكوز في الإيثانول وثاني أكسيد الكربون المتواجدين في خلاياها وتحويلهم إلى طاقة، فنجد أن عملية التنفس اللاهوائي تحدث بشكل كامل داخل سيتوبلازم الخلايا. [2]