ما هو التنفس الخلوي؟ وما هي مراحله وأنواعه؟

ن عملية التنفس الخلوي من العمليات المهمة التي تحدث في معظم أنواع الخلايا، وتتضمن مجموعة من المراحل التي سيتم ذكرها في هذا المقال.

ما هو التنفس الخلوي؟ وما هي مراحله وأنواعه؟

دعونا نتعرف ما هو التنفس الخلوي؟ وأبرز المعلومات حوله فيما يأتي:

ما هو التنفس الخلوي؟

تعد عملية التنفس الخلوي عملية بيوكيميائية تقوم على تحرير الطاقة من الروابط الكيميائية في جزيئات الغذاء من أجل توفيرها لعمليات الحياة الأساسية.

إذ أنها تحدث في جميع خلايا الكائنات الحية حقيقية النواة تحديدًا في الميتوكوندريا (Mitochondria) والتي تعد موقع معظم التفاعلات الكيميائية في الخلية.

كما أن عملية تحلل الغلوكوز الموجود في الجسم إلى شكل من الممكن أن تستخدمه الخلية من أجل الحصول على الطاقة يتم عن طريق عملية التنفس الخلوي، ومن الممكن أن تحدث عملية التنفس الخلوي بوجود الأكسجين أو حتى بعدم وجوده.

مراحل التنفس الخلوي

لقد اختلف علماء الأحياء فيما يتعلق بالأسماء وعدد مراحل عملية التنفس الخلوي، ومع ذلك من الممكن شرح ووصف العملية بشكل كامل من خلال ثلاث مراحل رئيسية كما الاتي:

  • تحلل الغلوكوز (Glycolysis)

تبدأ عملية التنفس الخلوي من خلال عملية تحلل الغلوكوز أو التحلل السكري، وهي التي تتكون من سلسلة مكونة من عشرة تفاعلات كيميائية تحدث في معظم أنواع الخلايا.

وفي هذه المرحلة يحدث الاتي:

  1. يتم تحلل الغلوكوز إلى جزئين من حمض البيروفيك (Pyruvic acid) في سيتوبلازم الخلية، بالإضافة إلى تحول ثنائي النوكليوتيد الأدنين وأميد النيكوتين (NAD+) إلى الشكل المختزل (NADH)، وينتج عن هذه المرحلة جزئين من الطاقة أو الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP).
  2. ينتقل حمض البيروفيك بعد الانتهاء من هذه المرحلة إلى الميتوكوندريا ويتحول إلى أستيل مرافق الإنزيم-أ (Acetyl-CoA)، ويمكن اعتبار عملية تحول حمض البيروفيك إلى أستيل مرافق الإنزيم-أ مرحلة مستقلة تعرف باسم التفاعل الانتقالي، أو أكسدة حمض البيروفيك.
  • حلقة كريبس (Krebs cycle)

تعد هذه الحلقة أو الدورة المرحلة الثانية من عملية التنفس الخلوي، ومن خلالها تتحد جميع ذرات الهيدروجين الموجودة في الأسيتيل المرافق الإنزيم-أ مع ذرات الأكسجين من أجل إنتاج الاتي:

  1. أربعة جزيئات من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات.
  2. جزيء واحد من ثنائي النوكليوتيد الأدنين وأميد النيكوتين المختزل.
  3. بعض النواتج الثانوية، مثل: ثاني أكسيد الكربون، والماء.
  • سلسلة نقل الإلكترون (Electron transport chain)

تعد سلسلة نقل الإلكترون سلسلة من التفاعلات المعقدة التي تنتقل من خلالها الإلكترونات التي يحررها جزيء ثنائي النوكليوتيد الأدنين وأميد النيكوتين المختزل عن طريق سلسلة من نواقل الإلكترونات من أجل أن تصل في النهاية إلى ذرات الأكسجين ليتكون الماء ويتحرر.

وخلال عملية انتقال الإلكترونات عبر السلسلة تفقد جزءًا من طاقتها، ويتم استخدام هذه الطاقة من أجل إنتاج 32 جزيئًا من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات ويطلق على هذه المرحلة أيضًا اسم مرحلة الفسفرة التأكسدية.

أنواع عملية التنفس الخلوي

تحدث عملية التنفس الخلوي على طريقتين أو نوعين، وذلك بالاعتماد على وجود الأكسجين أو عدم وجوده ويوضح الجدول الاتي أهم أوجه التشابه والاختلاف بين كل منهما:

وجه المقارنة

التنفس الهوائي (Aerobic respiration)

التنفس اللاهوائي (Anaerobic respiration)

التعريف هي العملية التي تحدث فقط بوجود الأكسجين، وهي تعد ميزة وسمة تتميز بها الخلايا حقيقية النواة، خاصةً عندما تمتلك كمية كافية من الأكسجين. هي العملية التي تحدث دون وجود الأكسجين، والتي تعد المصدر الوحيد لبعض أنواع البكتيريا اللاهوائية من أجل الحصول على الطاقة

المتفاعلات

الغلوكوز، والأكسجين.

الغلوكوز.

النواتج

ماء، وثاني أكسيد الكربون، وطاقة

حمض اللاكتيك وطاقة في الحيوانات، أو إيثانول وثاني أكسيد الكربون وطاقة في الخميرة

الموقع

السيتوبلازم في مرحلة التحلل السكري، والميتوكوندريا. 

الجزء السائل من السيتوبلازم.

المراحل

التحلل السكري، وحلقة كريبس، والفسفرة التأكسدية.

التحلل السكري، وعملية التخمير.

إنتاج الطاقة

كمية عالية (36 جزيئًا).

كمية قليلة (جزيئان).

من قبل ثراء عبدالله - الثلاثاء ، 2 يونيو 2020
آخر تعديل - الأحد ، 5 سبتمبر 2021