ما اسم العملية التي تستعمل الأكسجين لتحليل الجلوكوز

ما اسم العملية التي تستعمل الأكسجين لتحليل الجلوكوز

هي


عملية التنفس الخلوي

.

إن عملية التنفس الخلوي هي عبارة عن إجراءات وسلسلة منظمة من العمليات التي ينتج عنها طاقة في أشكال مركبات ATP يتم استخلاصها من مركبات الجلوكوز المتواجد داخل الطعام المتناول خلال الوجبات، وفيما يخص كيفية حدوث عملية التنفس الخلوي داخل الخلية يتم خلال ثلاثة مراحل وهي [1] :-

المرحلة الأولى

: يتم حدوث يحدث تكسير لمركبات الجلوكوز داخل حدود سيتوبلازم الخلية ويطلق على هذه الخطوة عملية تحلل السكر.

ما في المرحلة الثانية

: يتم حدوث عملية نقل لجزيئات البيروفات إلى أن تصل للميتوكوندريا  والميتوكوندريا لمن لا يعرفها فهي العضيات التي يطلق عليها اسم مراكز الطاقة داخل دود الخلايا، يقوم البيروفات بالدخول إلى الميتوكوندريا

بعد أن تم تحويلهم إلى مركب جزيء ثنائي الكربون داخل مجموعة تفاعلات يطلق عليها دورة كريبس.

عليك معرفة ان الميتوكوندريا تحتوي على غشاء داخلي يحيط بها متكون من الكثير من الطيات واسمه cristae، وتلك الكريستالات تعمل علي زيادة مساحة السطح الخاص بالغشاء بشكل كبير جدا، حيث ان بداخله تحدث مجموعة كبيرة من تفاعلات التنفس الخلوي.

اخر مرحلة

وهي المرحلة الثالثة تقوم الطاقة المتواجدة داخل ما يسمى بناقلات الطاقة بالدخول في سلسلة تفاعلية ، يطلق عليها سلسلة نقل الإلكترون وهذه المرحلة يحدث فيها استخدام معدلات الطاقة كلها .

حتى يتم التمكن من إنتاج ATP كما أن الأكسجين له دور هام وضروري في عملية تحويل مركب الجلوكوز من صورته المتواجد عليها إلى ATP، وعدد جزيئات ال ATP التي يتم إطلاقهم وخروجهم خلال الخطوة الأولى هم جزيئين فقط من ATP لكل جلوكوز، وبتوالى الخطوات الخاصة بالتفاعل يتم إطلاق المزيد من جزيئات ال ATP.

أين يحدث التنفس الخلوي

داخل حدود الخلية .

يجب ان نتعرف اولا على أن هناك نوعان رئيسيان من الخلايا وهما :

• حقيقيات النوى .
• بدائيات النوى .

سنفسر معني

حقيقيات النوى

حيث انها مجموعة خلايا تحتوي على عدد من الأجزاء ومن الأمثلة عليها النواة والعضيات التي ترتبط بالغشاء [2].

أما بالنسبة

لبدائيات النوى

فهي خلايا تفتقر إلى هذه المميزات وليس بها أي أجزاء، حيث أن داخل حقيقيات النوى يتم حدوث عملية التنفس الخلوي في السيتوبلازم والميتوكوندريا.

الميتوكوندريا هي عبارة عن عضية تقوم بالارتباط بغشاء مع غشاءئين، وتتميز بكون لها غشاء خارجي بالإضافة إلى تواجد مساحة بين الغشاء وبين الغشاء الداخلي.

يحدث طي في الغشاء الداخلي بشكل كبير وعلى مدى واسع إلى ما يسمى بالنتوءات، وهي صغيرة جدا تتشابه في هيئتها مع الأصابع ويطلق عليها cristae.

بالنسبة الجزء الداخلي المتواجد في الميتوكوندريا فيسمي بالمصفوفة، والخلايا النباتية تندرج أسفل نوع حقيقيات النوى مثلها كمثل جميع الخلايا الحيوانية والفطريات، فتستطيع الأن قول أن موقع التنفس الخلوي داخل النباتات يتواجد في السيتوبلازم والميتوكوندريا.

أما بالنسبة لبدائيات النوى فيتم إجراء وحدوث

التنفس الخلوي

داخل سيتوبلازم الخلية بشكل مباشر، حيث أن بدائيات النوى تفتقر إلى وجود العضيات التي ترتبط بالغشاء، وبذلك نستنتج ان هذا النوع لا يمتلك ميتوكوندريا وبالتالي فمن الطبيعي إلا يكون موقع التنفس الخلوي في السيتوبلازم.

معادلة التنفس الخلوي

عليك أن تعلم أن التنفس الخلوي في مُجملة ليس بعملية كيميائية واحدة إنما هي مجموعة أو سلسلة من التفاعلات الأيضية، فلذلك تختلف المسارات والمواقع التي يحدث فيها عملية التنفس داخل الخلية وليس لها مسار محدد، يتم عمل تبسيط لكي نتمكن من فهم التفاعل الكيميائي العام المتعلق بالتنفس الخلوي وهي كالتالي [3]:

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H 2 O + 38ATP

الجلوكوز + 6 أكسجين ← 6 ثاني أكسيد الكربون + 6 ماء + ATP

ملحوظة أن القيم متغيرة دائما وليست ثابتة لجميع الكائنات الهوائية، فربما تنحصر بين عدد أربعة وثلاثين إلى ثمانية وثلاثين ATP، فليس بإمكان أحد أن يوحد عدد يقول العدد محدد وهو كذا.

مخطط التنفس الخلوي

المرحلة الاولي وهي تحلل السكر

إن المسار الأولي الأيضي الذي يحدث خلال عملية التنفس الخلوي، هو تحلل السكر وتم اشتقاقه من كلمة يونانية وهي “glyk” ومعناها اللفظي حلو والمقطع الاخر “lysis” ومعناه الاذابه .

يمكننا أن نضع التعريف الخاص بالتحلل السكري حيث انه تحلل يحدث لجزيء واحد من الجلوكوز أو السكر إلى أن يصبح جزيئين من البيروفات، ومكان حدوث تحلل السكر هو العصارة الخلوية ومعروف عن هذا التحلل السكري أنه تفاعل من النوع الذي تم تحفيزه بعدد إنزيمات بلغ العشرة

و المعادلة الكلية التي تسهل فهم حدوث تحلل السكر هي:

‏ C6H12O6 + 2 NAD + 2 ADP + 2 P → 2 حمض البيروفيك (CH3 (C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H +

الموضح رياضياً من المعادلة أن تحلل السكر من نواتجه جزيئين من ATP، وفي نهاية العملية بعد أن تتم بشكل كلي يكون قد تم إنتاج أربعة جزيئات ولكن هناك جزئين يتم استخدامهم واستهلاكم أثناء المرحلة التحضيرية، فبالتالي الناتج يكون عبارة عن شبكة تتكون من جزيئين فقط من ATP.

بعد ان ننتهي من عملية تحلل السكر يحدث أمر آخر يطلق عليه تفاعل الارتباط، وما يحدث فيه هو يتم نزع الكربوكسيل المؤكسد من البيروفات عن طريق مركب Pyruvate dehydrogenase (PDC).

أي أن يتم حدوث أكسدة للبيروفات الناتجة من مرحلة تحلل السكر وبالتالي فهو يتحول إلى أسيتيل coA وعدد واحد وجزيء من NADH، وهو رمز نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد بالإضافة إلى واحد جزئ من ثاني أكسيد الكربون.

المرحلة الثانية

دورة كريبس أو دورة حمض وهي عملية تتم في 8 خطوات وتشمل وجود 18 إنزيم مختلف، مكان حدوثها مصفوفة الميتوكوندريون وهي سلسلة من تفاعلات الأكسدة والاختزال وينتج عنها أكسدة مجموعة الأسيتيل لتصبح جزيئين ثاني أكسيد الكربون في الدورة والهدف منها توليد إلكترونات ذات طاقة عليه من الكربون.

المرحلة الاخيرة

سلسلة نقل الإلكترون والفسفرة التأكسدية وهي الطريق الأخير في التنفس الخلوي وموقع حدوثها هو عشاء الميتوكوندريا الداخلي.

التدرج الكيميائي التناقضي يقوم بتحديد طريق أكسدة NADH والطريق الذي ستسلكه الإلكترونات من المتبرعين إلى المتقبلات داخل تفاعلات الأكسدة والاختزال.

تُنقل الإلكترونات من معقد لأخر وتقل نسبة الأكسجين وينتج الماء، وهي المسئولية عن وجود أغلب الATP، ينتج ETC الماء و NAD و FAD يُعاد تدويرهما وفي النهاية ينتج 38 ATP او 34 و 36 في كائنات أخري

الفرق بين التنفس الخلوي والتخمر

ان هناك اختلاف رئيسي بين التخمر والتنفس الخلوي لا يمكن أن نهمشه حيث أن عملية التنفس يحدث تأكسد للجلوكوز بشكل كامل في وجود كلاً من الماء وثاني أكسيد الكربون، أما بالنسبة لعملية التخمر فيها يحدث تأكسد جدئي للجلوكوز خلال انتاج مجموعة الجزئيات العضوية الصغيرة [5]

وهكذا نستنتج أن عدد مركبات الطاقة الناتج عن التنفس الخلوي أكثر مما تُنتج عن التخمر.