اكثر عمليات التنفس اللاهوائي شيوعا

اكثر عمليات التنفس اللاهوائي شيوعا

وفقاً لأنواع  المنتج الذي يتواجد في الشكل النهائي

التنفس اللاهوائي

هناك أكثر من عملية وهم [1]:-

• 
  تخمر حمض عضوي
  

هي عملية  تساعد  تقليل البروفات الخاصة بالمنتج في تحلل السكر إلى أن يصبح منتج نهائي للتنفس اللاهوائي، يحدث تأكسد ل NADH إلى NAD + البروتون المنطلق يتم استخدامه  يقلل  البيروفات داخل وسط يتواجد فيه إنزيم مختلف.

التخمير ربما يكون متجانس وينتج عن طريق تقليل البيروفات نوع واحد فقط من المنتجات وقد يكون  التخمير غير متجانس وينتج  منتجين نهائيين أو ربما أكثر  مع تقليل البيروفات.

المنتج النهائي من تخمير  حمض اللاكتيك هو حمض اللاكتي ، كما أن المنتج النهائي من تخمير الكحول هو الإيثانول، ومن أنواعها كلا من الأحماض الآتية اللاكتيك أو البروبيونيكاو حمض الزبد بالإضافة إلى تخمر حمض مختلط وهناك مجموعة تخمرات أخرى:

1. 1. تكوين الميثان.
   2. تكوين الأسيتات.
   3. نزع النتروجين.
   4. اختزال الكبريت.
   5. تخمير الكحول أو ما يعرف بالإيثانول.
   6. تخمير البوتانيديول

ما ينتمي إلى الأنواع الرئيسية الخاصة بالتنفس اللاهوائي.

• 
  تخمير الإيثانول
  

انه يندرج اسفل قائمة عمليات التنفس اللاهوائي الشائعة يحدث فيها استقلاب لجزيئات السكر، وهو الجلوكوز والسكريات الستة الكربونية الأخرى إلى أن يصبح إيثانول، وتنطلق نتيجة لهذا التفاعل الطاقة الكيميائية على هيئة جزيئات ATP.

دورة حال السكر تقوم بإنتاج ما يسمى بالبروفات الذي يتم تحويلها إلى إيثانول في حالة تواجد إنزيم نازع الهيدروجين الكحولي، وهذا يطلق عليه التخمير الكحولي أيضا.

• 
  التخمير بحمض اللاكتيك
  

احد أنواع التنفس اللاهوائي فيحدث فيه استقلاب جزيئات السكر وهي الجلوكوز والسكريات الأخرى الستة الكربونية إلى اللاكتات، وتنطلق مركبات الطاقة الكيميائية على هيئة  جزيئات ATP.

تلك هي عملية التخمير ومن النتائج هو تخليق البيروفات بعد الانتهاء منه كلية تحلل السكر ويتحول  إلى لاكتات عن طريق إنزيم نازعة هيدروجين اللاكتات ويطلق عليه أيضا  تخمير اللاكتات.

المعادلة العامة الخاصة بتخمير  حمض اللاكتيك تكتب كالتالي

ADP + NADH → حمض اللاكتيك + ATP + NAD +الجلوكوز

عملية التخمر تلك الحاصلة على الانتشار الواسع والشيوع بين طرق عديدة لحفظ الأغذية والإنتاج الخاص بالأغذية المخمرة، في العصور القديمة كان يتم إنتاج منتجات الفواكه والخضروات والحبوب والحليب بالإضافة إلى اللحوم حتى تكون محفوظة وهناك فرصة لاستخدامها في وقت آخر .

تلك العملية تحدث في شكلها  الرئيسي داخل  السيتوبلازم البكتيري، ويطلق على  البكتيريا التي تقوم بتخمير  الجلوكوز ليصبح حمض اللاكتيك بكتيريا حمض اللاكتيك  ويتم استخدامها  على نطاق ذَا مدى واسع  في مجالات صناعة الأغذية والتكنولوجيا الحيوية.

بكتريا حمض اللاكتيك  المشتركة هي Lactobacillus و Lactococcus و

‏Leuconostoc و Streptococcus Pediococcus و Enterococcus بالإضافة إلى حدوثه داخل  سيتوبلازم الحيوانات العُليا والتي تتضمن البشر.

خلال الفترة التي يتم ممارسة  الأنشطة العضلية الشاقة فيها  تحدث عملية  تخمر حمض اللاكتيك داخل عضلات الجسم، ويعود ذلك إلى  نقص نسبة الإمدادات  الأكسجينة التي تقود إلى حدوث  تقلصات عضلية أو الشعور بالألم  وإحساس بالتعب الذي يصيب  العضلات  بعد  الانتهاء من ممارسة الأنشطة.

بعيداً  عن العضلات هذا النوع من التنفس يكون شائع  في كرات الدم الحمراء لأنها تفتقر وجود  الميتوكوندريا.

خطوات عملية التنفس اللاهوائي

وهي تتم خلال  خطوتين الأولى هو تحلل السكر والثانية هو التخمير [2].

• 
  أولا تحلل السكر
  

يتم تعريف تحلل الجلوكوز بأنه تسلسل للتفاعلات التقويضية التي تقوم بتحويل جزيء الجلوكوز أو الجليكوجين إلى حمض البيروفيك عن طريق استخدام مجموعة  إنزيمات.

يتم هذا داخل  السيتوبلازم المتواجد في  كل خلية ويتم تحفيز جزيء الجلوكوز لكي ينتج  جزيئين من حمض البيروفيك وجزيئين من NADH و جزيئين من ATP.

التنفس الهوائي واللاهوائي يحدث سوياً داخل سيتوبلازم الخلية.

وهي  عملية تعويضية يتم وصفها بكونها  معقدة مكونة من  10 خطوات لأنه يحدث  تقسيم ستة كربون من السكر الجلوكوز إلى هيئة جزئين و 3 من بيروفات الكربون.

• 
  مرحلة الاستثمار في الطاقة
  

وهي أولى المراحل التي يتم فيها استثمار الطاقة  ويتم فيها تحويل الجلوكوز إلى فركتوز – 1 ، 6 – بيس فوسفات عن طريق استخدام جزيئين من ATP في  تفاعل يتم في  ثلاث خطوات.

فيبدأ  حدوث فسفرة الجلوكوز إلى جلوكوز – 6 – فوسفات (G-6-P) عن طريق  إنزيم هكسوكيناز، وبعدها  تتحول  G – 6 – P بطريقة  عكسية إلى الفركتوز – 6 – الفوسفات (F-6-P)، وبعد تدخل إنزيم الجلوكوز – 6 – أيزوميراز الفوسفات بجانب وجود أيون Mg ++ ستحدث الفسفرة F – 6 – P إلى الفركتوز – 1.6 – بيسفوسفات في وجود إنزيم فسفوفركتوكيناز.

• 
  مرحلة الانقسام
  

ثاني المراحل التي يتم بها  تقسيم جزيء 6-كربون الفركتوز – 1.6 – ثنائي الفوسفات إلى أن يصبح جزئين 3 – مركبات الكربون glyceraldehyde – 3 – الفوسفات (G – 3 – P).

هذا  التفاعل يتم على  خطوتين أولهما تكسير الفركتوز – 1.6 – ثنائي الفوسفات  إلى G – 3 – P و dihydroxyacetone phosphate في وجود  إنزيم يطلق عليه  aldolase أي فركتوز ثنائي فوسفات الدوليز.

بعد ذلك يُحول ثنائي هيدروكسي أسيتون فوسفات بشكل عكسي إلى أن يصبح G – 3 – P عن طريق  إنزيم ثلاثي فوسفات أيزوميراز.

• 
  مرحلة توليد الطاقة
  

آخر المراحل  من عملية تحلل السكر يتم فيها  أكسدة  G – 3 – P لكي تُنتج البيروفات ويطلق جزيئين من الطاقة ATP.، العملية تسير كالتالي  يتأكسد G – 3 – P إلى 1.3 – أن يصيح  فوسفو جليسات في وجود  إنزيم glyceraldehyde – 3 – phosphate dehydrogenase المسؤول عن إنتاج جزيء NADH.

إنزيم كيناز دورة تحفيز الفوسفوجليسيرات بشكل عكسي يحول  1.3 – ثنائي الفوسفات إلى أن يصبح 3 – جلسات الفوسفو جليسات وهي مسئولة عن إطلاق  جزيء ATP ولن يتوقف عند هذه الخطوة بل  سيتم تحفيز إلى 2 – فسفوجليسرات بمساعدة  إنزيم ثاني  يسمى مطفرة فسفوجليسيرات.

يحدث  تجفيف الفوسفو جليسات إلى أن تصبح phosphoenolpyruvate خلال تفاعل مرن قابل  للعكس عن طريق enolase” 2- بعد ذلك تحدث  إزالة الفوسفين البيروفات في وجود  البيروفات كيناز فبالتالي يتم إنتاج جزيء بيروفات و ATP.

معادلة التنفس اللاهوائي

[3]الجلوكوز + 2 ATP + 2ADP + 2Pi + 2 NADH + → 2 Pyruvate + 2 NADH + 2 ATP