مراحل التنفس الخلوي

بواسطةفوري


ما هو التنفس الخلوي



التنفس الخلوي هو



العملية التي يقوم فيها الكائنات الحية بتحويل الطعام إلى مصدر للطاقة


، حيث تقوم فيها الخلايا بتفكيك الجلوكوز ، وإطلاق الطاقة المخزنة ، واستخدام الطاقة لإنتاج ATP ، فكل جزيء جلوكوز يخضع لهذه العملية ، ويتم إنتاج ما يصل إلى 38 جزيءًا من ATP ، ويتكون كل جزيء ATP عند إضافة فوسفات إلى ADP ، أو ثنائي فوسفات الأدينوزين ، وهذا يتطلب طاقة مخزنة في جزيء ATP ، فعندما تحتاج الخلايا للطاقة ، يمكن إزالة الفوسفات من ATP ، وهذا يعمل على أطلاق الطاقة ويشكل ADP مرة أخرى.

أين تحدث عملية التنفس الخلوي


يحدث التنفس الخلوي في خلايا جميع الكائنات الحية

، ويبدأ التنفس الخلوي في سيتوبلازم الخلايا ، ويكتمل في الميتوكوندريا ، والميتوكوندريا هي عضية محاطة بغشاء في السيتوبلازم ، يطلق عليه أحيانًا “مركز القوة” للخلية نظرًا لدوره في التنفس الخلوي.


يحدث التنفس الخلوي في وجود


يمكن أن يحدث التنفس الخلوي في وجود



الأكسجين



أو بدونه. لذلك ، هناك نوعان من التنفس ، أولاً التنفس الهوائي الذي يحدث في وجود الاكسجين ، بينما يحدث التنفس اللاهوائي في غياب الأكسجين .


مكان حدوث التنفس الخلوي داخل الخلية في


مكان حدوث التنفس الخلوي داخل الخلية في

الميتوكندريا



، حيث تحدث معظم تفاعلات التنفس الخلوي في أجزاء مختلفة منها ويتم إطلاق الطاقة بشكل أساسي في شكل ATP ، ينتج عن تكسير جزيئات الطعام المختلفة عددًا متفاوتًا من جزيئات ATP. ، يتم تحرير الطاقة من ATP عندما تنكسر الرابطة بين مجموعتين من الفوسفات ، ثم يتم استخدام هذه الطاقة من قبل خلايا مختلفة ، مثل الخلايا العضلية والخلايا العصبية ، للقيام بوظائفها الطبيعية.


معادلة التنفس الخلوي


يتضمن التنفس الخلوي العديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية ، ومع ذلك يمكن تلخيص العملية الكلية في معادلة كيميائية واحدة وهي:


C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + طاقة (مخزنة في ATP)


  • يستخدم التنفس الخلوي الأكسجين بالإضافة إلى الجلوكوز ، ويطلق ثاني أكسيد الكربون والماء كمخلفات.

  • التنفس الخلوي في الواقع “يحرق” الجلوكوز من أجل الطاقة.

  • تُستخدم هذه الطاقة لتكوين عشرات الجزيئات من [ATP . [1


مراحل التنفس الخلوي

  • تحلل السكر
  • دورة كريبس
  • نقل الإلكترون


تحدث عملية التنفس الخلوي على ثلاث مراحل  وهي تختلف عن

مراحل عملية البناء الضوئي

، فيما يلي سوف نعرض مراحل التنفس الخلوي ومقدار أشكال ATP في كل مرحلة :


تحلل السكر :


يحدث الانهيار الأول للجلوكوز في سيتوبلازم الخلية ، وهذا رد فعل لا هوائي للتنفس الخلوي ، مما يعني أنه لا يحتاج إلى أكسجين.


وفي سلسلة من ثمانية تفاعلات فردية ، يتم استقلاب جزيء جلوكوز من ستة كربون باستخدام جزيئين من أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لتكوين جزيئين من ثلاثة كربون بيروفات ، وجزيئين H 2 O (الماء) وأربعة جزيئات ATP لشبكة ، كسب اثنين من جزيئات ATP ، ATP هو مصدر رئيسي للطاقة في التمثيل الغذائي البشري.


يحدث هذا التفاعل في المصفوفة أو داخل الميتوكوندريا للخلايا ، ويتم دمج جزيئي البيروفات من تحلل السكر مع جزيئين من الإنزيم المساعد ( CoA) لإنتاج جزيئين من الأسيتيل CoA وجزيئين من ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) ، ويحدث هذا التفاعل في خطوة واحدة ، وهو مثل تحلل السكر فهو لا هوائي.


دورة كريبس :


تدخل جزيئات البيروفات من تحلل السكر بعد ذلك مصفوفة الميتوكوندريا ، وهذا هو المكان الذي تحدث فيه المرحلة الثانية من التنفس الخلوي ، و


هذه المرحلة تسمى دورة كريبس ، وخلال هذه المرحلة يتم إنتاج جزيئين آخرين من ATP.


يتم أيضًا إنتاج جزيئات تخزين الطاقة الأخرى لاستخدامها في إنتاج المزيد من ATP في المرحلة الثالثة ، وتتطلب دورة كريبس الأكسجين ، وأي شيء يحتاج إلى أكسجين يوصف بأنه هوائي ، و


يتحد الأكسجين مع الكربون من جزيئات البيروفات ، وهذا يشكل ثاني أكسيد الكربون منتج النفايات.


نقل الإلكترون :


المرحلة الثالثة والأخيرة من التنفس الخلوي تسمى نقل الإلكترون ، ويتم استخدام طاقة جزيئات تخزين الطاقة الأخرى من تحلل السكر ودورة كريبس في هذه المرحلة لصنع المزيد من جزيئات ATP.


وخلال هذه المرحلة ، يتم إنتاج ما يصل إلى 34 جزيءًا من ATP ، يتطلب نقل الإلكترون الأكسجين ، لذا فإن هذه المرحلة هي أيضًا هوائية ، و


يتحد الأكسجين مع الهيدروجين من جزيئات تخزين الطاقة ، وهذا يشكل الماء منتج نفايات آخر. [2]


التنفس الخلوي والبناء الضوئي



الفرق بين البناء الضوئي والتنفس الخلوي

يكمن في أن عملية البناء الضوئي والتنفس الخلوي هما وجهان لعملة واحدة ،  حيث تكون منتجات البناء الضوئي ضرورية للتنفس الخلوي ، ومنتجات التنفس الخلوي ضرورية أيضا لعملية التمثيل الضوئي ، وتعمل العمليتان معًا على تخزين الطاقة وإطلاقها في جميع الكائنات الحية تقريبًا.


التنفس الخلوي في النبات


تستخدم جميع الكائنات الحية عملية تسمى التنفس للحصول على الطاقة للبقاء على قيد الحياة ، والتنفس الخلوي في النباتات هو العملية التي تستخدمها النباتات لتحويل الجلوكوز الناتج أثناء عملية التمثيل الضوئي إلى طاقة تغذي الأنشطة الخلوية للنباتات.


ويتضح



اختلاف عملية البناء الضوئي عن التنفس

الخلوي ، من خلال التعرف على البناء الضوئي ، فهي العملية التي يتم فيها تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية مخزنة في الجلوكوز والتي يمكن استخدامها لاحقًا في التنفس ، ومعرفة

كيف تحدث عملية البناء الضوئي

في النبات ، حيث تحدث على الأجزاء الخضراء من النبات التي تحتوي على الكلوروفيل.[3]


فوائد التنفس الخلوي

عند ال

بحث عن التنفس الخلوي

سوف نجد أن له عدة فوائد كما يلي :


  • التنفس الخلوي يزود الخلايا بالطاقة التي تحتاجها لكي تعمل ، إذا لم تستطع الكائنات الحية الحصول على الطاقة التي تحتاجها من الطعام ، فسوف تموت جميع الكائنات الحية ، بغض النظر عن جودة وكمية الطعام.

  • يستخدم التنفس الخلوي لتوليد طاقة قابلة للاستخدام من خلال الأطعمة التي تأكلها الكائنات الحية ، والتفاعلات التي ينطوي عليها التنفس الخلوي تقويضية ، مما يعني أنها تكسر الجزيئات إلى جزيئات أصغر ، فهذا يختلف عن التفاعلات الابتنائية ، التي تبني جزيئات أكبر من الجزيئات الأصغر.

  • التنفس الخلوي ينطوي على تفاعل تقويضي من أجل تحطيم الطعام إلى طاقة قابلة للاستخدام بحيث يمكن للخلايا والكائنات الحية التي تحتويها أن تعيش وتنمو.[4]


التنفس الهوائي واللاهوائي


هناك قسمين من التنفس الخلوي ، حيث يشمل التنفس الهوائية واللاهوائية ، وتتطلب عملية التنفس الهوائي الأكسجين لتعمل بشكل صحيح ، ومع ذلك ،فإن التنفس اللاهوائي هو عكس ذلك وهو سريع نسبيًا:


التنفس الهوائي


يتطلب التنفس الهوائي الأكسجين ، وهذا هو السبب الذي يجعلنا نستنشق الأكسجين من الهواء ، ويطلق هذا النوع من التنفس كمية كبيرة من الطاقة من الجلوكوز والتي يمكن تخزينها على شكل ATP ، و


يحدث التنفس الهوائي طوال الوقت في الحيوانات والنباتات ، حيث تحدث معظم التفاعلات في الميتوكوندريا.


حتى بعض بدائيات النوى يمكنها إجراء التنفس الهوائي على الرغم من أن بدائيات النوى لا تحتوي على ميتوكوندريا ، فإن التفاعلات تختلف قليلاً.


التنفس اللاهوائي


يحدث التنفس اللاهوائي في غياب الأكسجين ، ويطلق كمية أقل بكثير من الطاقة من التنفس الهوائي ، لا يطلق التنفس اللاهوائي طاقة كافية لتشغيل الخلايا البشرية لفترة طويلة .


يحدث التنفس اللاهوائي في خلايا العضلات أثناء التمارين الشاقة (بعد استهلاك الأكسجين) ، كما يحدث أيضًا في الخميرة عندما تخمتر ، العديد من بدائيات النوى تؤدي إلى التنفس اللاهوائي.


يعتبر التنفس الهوائي أكثر كفاءة من التنفس اللاهوائي ، حيث يمكن لجزيء جلوكوز واحد أن يولد ما يصل إلى 38 جزيءًا من ATP إذا تم استخدام التنفس الهوائي ، وفي المقابل ، يتم إنشاء جزيئين فقط من ATP في التنفس اللاهوائي.


التنفس اللاهوائي يعتمد فقط على الكربوهيدرات لتوليد الطاقة ، في حين أن العملية الهوائية سوف تستخدم الدهون والكربوهيدرات لتوليد الطاقة . [5]