منتديات المستقبل
أخي الزائر ، نرجو منك أن تسجل عضويتك في المنتدى بالضغط على زر التسجيل ، وإن كنت مسجلا مسبقا
فنرجو منك الدخول بالضغط على زر الدخول

التنفس الخلوي

اذهب الى الأسفل

التنفس الخلوي

مُساهمة من طرف MaxHacker في الخميس فبراير 26, 2009 8:13 pm




التنفس الخلوي


التنفس الداخلي أو التنفس الخلوي (بالإنجليزية Cellular respiration) أو (بالإنجليزية Internal respiration ) هي مجموعة من التفاعلات الأيضية (الأيض) تحدث بالخلايا الحية لتحويل الطاقة الكيميائية الحيوية (التي تستمد من الغذاء و الهواء) إلى أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، كما يتم فيها اخراج بعد الفضلات من الخلايا ، يتضمن التنفس الداخلي نوع من التفاعلات يسمى "التفاعلات التقويضية" (و هي تفاعلات تستعمل الطاقة لتبسيط جزئيئات معينة) حيث تستعمل الطاقة لتبسيط جزيء الأكسجين ( O2 ) .

تحدث عملية التنفس الداخلي لـ الخلايا الحيوانية و الخلايا النباتية أيضاً ، خلال هذه العملية تستعمل المواد الغذائية لانتاج مركبات هامة منها الجلوكوز و الأحماض الأمينية و الدهون بالاضافة إلى مادة متقبل الأكسجين (المادة التي تؤكسد أو تختزل في تفاعلات الأكسدة و الاختزال) ، الجدير بالذكر أن هناك بعض الكائنات الحية ذاتية التغذية مثل البكتريا تتمكن من انتاج هذه المركبات من خلال وسائل أخرى حيث تستمل المركبات اللاعضوية كمتقبل للأكسجين ، و من ضمن هذه المركبات اللاعضوية الكبريت و الميثان و الأيونات الناتجة من المعادن ، توجد العديد من الكائنات الحية تحتاج للأكسجين في عملية التنفس الذاتي تسمى "الهوائيات" ، بينما بعضها لا يعتمد عليه و تسمى "اللاهوائيات" ، و بهذا يقسم التنفس الداخلي إلى التنفس الهوائي و التنفس اللاهوائي .


تستعمل الطاقة الناتجة عن التنفس الداخلي لانتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات و هي صورة الطاقة التي يستطيع الجسم استعمالها ، الطاقة الكامنة في مركب أدينوسين ثلاثي الفوسفات تستعمل لعدة وظائف منها التخليق البيولوجي (عملية انتاج المواد الكيميائية)و حركة و تنقل الجزيئات عبر غشاء الخلية ، نظراً لوجود أدينوسين ثلاثي الفوسفات الدائم في جسم الانسان يطلق عليه أيضاً اسم "الطاقة الشاملة الدائمة ".


التنفس الهوائي:
تحدث عملية التنفس الهوائي في الهوائيات ، التنفس لهوائي (aerobic respiration) يحتاج إلى أكسجين لتوليد الطاقة (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) ، في عملية التنفس الهوائي تتعطل البايروفات (مركب كيميائي صيغته CH3COCOOH) عن العمل عن طريق تحليل السكر و يستنفد هنا بعضاً من أدينوسين ثلاثي الفوسفات لانتاج بايروفات جديدة ، بعد ذلك تذهب البايروفات إلى المتقدرة (الميتوكندريا) حيث تحدث للبايروفات عملية الأكسدة و هو ما يعرف بـ دورة كريبس ، بعد انتقال البايروفات إلى المتقدرة تتولد بعض الطاقة من تحلل السكر على شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات عن طريق عملية الفسفتة (اضافة الفوسفور إلى أدينوسين ثنائي الفوسفات مع ملاحظة بلا تأكسدها) و مركب ثنائي نيكليوتيدة الأدنين وأميد النيكوتنك (FAD - ناتج من FADH2) و مركب ثنائي نوكليوتيد الأدنين و النيكوتيناميد (NADH2) .

المعادلة الكيميائية التالية تضع شكلاً مبسطاً جداً للتفاعلات التي تحدث أثناء التنفس الداخلي :




يتفاعل الأكسجين مع المركبين (NADH2) و (FADH2) (الموجودان أعلاه) حيث يلعب الأكسجين دور المستقبل للاكترونات بأحد أنواع التفاعلات الكيميائية تسمى سلسلة نقل الإلكترون ، و بطريقة سلسلة نقل الالكترون يتكون معظم أدينوسين ثلاثي الفوسفات في الهوائيات خلال هذا التفاعل بالتنفس الهوائي ، كما ذكرنا .. الطاقة اللازمة لهذه التفاعلات توفرها عملية أكسدة البايروفات حيث تنتج طاقة كامنة تدفع البروتونات للحركة عبر الغشاء الخلوي ، الجدير بالذكر أن أكسدة جلوكوز واحد فقط نظرياً و أركز على كلمة نظرياً كفيل بانتاج 38 جزيء من أدينوسين ثلاثي الفوسفات ( 2 من تحلل الجلوكوز (علماً أن الجلوكوز هو أحد أنواع السكر) ، 2 من دورة كريبس ، 34 من عملية سلسلة نقل الالكترون ) ، أما عملياً فانه ينتج حوالي 29 إلى 30 مركب أدينوسين ثلاثي الفوسفات و ذلك بسبب نفاذية الغشاء الخلوي ، حيث يحدث أن ترشح بعض مركبات البايروفات أدينوسين ثنائي الفوسفات مما يقلل من كفاءة انتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات .

الطاقة الهوائية تعد ذات كفاءة أكبر بـ19 ضعفاً من الطاقة اللاهوائية (ينتج فقط 2 أديونسين ثلاثي الفوسفات لكل جزيء جلوكوز) ، يبدأ التنفس الهوائي و اللاهوائي بنفس الأسلوب حيث ينتج كلاً منهما جزيئا أدينوسين ثلاثي الفوسفات عن طريق تحلل السكر (الجلوكوز) ، الا أن التنفس اللاهوائي يتوقف عند هذا الحد بسبب افتقاره للأكسجين و النقاط التالية تبين الخطوات الثلاث لانتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات .

تحلل السكر (تحلل الجلوكوز) : هو تفاعل أيضي يحدث في السيتوبلازم للكائنات الحية اللاهوائية و تحدث أيضاً في السيتوبلازم في الكائنات الحية الهوائية في حال عدم وصول الأكسجين ، عملية تحلل السكر ينتج عنها جزيئان من البايروفات لكنها تستنفد جزيئان من أدينوسين ثلاثي الفوسفات ، لذلك تظهر أهمية تحلل السكر في انتاج البايروفات اللازمة لبقية عملية التنفس الهوائي ، ان عملية الفسفتة (اضافة فوسفور لأدينوسين ثنائي الفوسفات) يلزمها أيضاً تحلل الجلوكوز( هو أحد أنواع السكر) ، و عند تحلل الجلوكوز تبدأ معادلة مهمة تدخل في عملية تكوين البايروفات و الأكسجين لأدينووسين ثلاثي الفوسفات ، تتحد 4 مجموعات من الفوسفور مع 4 مركبات من ADP التكوين 4 ATP (و هي عملية الفسفتة اللاتأكسدية) .
المعادلة التالية توضح كيفية تحلل السكر مكونةً بذلك 4 أدينوسين ثلاثي الفوسفات (هناك خطأ بسيط في المعادلة حيث يوجد 4 فوسفور و 4 ADP و 4 ATP )





أكسدة مجموعة الكربوسكيل من البايروفات : تتأكسد البايروفات لتنتج التميم الأنزيمي A و ثاني أكسيد الكربون ، تتم عملية الأكسدة هذه بواسطة نازعة هيدروجين البايروفات (و هي مجموعة من الأنزيمات توجد في الميتوكندريا للخلايا حقيقية النواة أو في العصارة الخلوية للكائنات الحية أحادية الخلية) ، خلال عملية الأكسدة ينتج أيضاً جزيء NADH (مختصر ثنائي نوكليوتيد النيكوتين و الأدنين المختزل) بالاضافة إلى مركبين من أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، يطلق على هذه الخطوة أحياناً "حلقة الوصل" لأنها تصل بين تحلل السكر و دورة كريبس (دورة حمض السيتريك).
دورة كريبس (دورة كريبس) : هنا تحدث عمليتان مختلفتان في حال تواجد الأكسجين أو عدم تواجده (للكائنات الحية الهوائية فقط) ، اذا لم يتوفر الأكسجين تحدث عملية تخمر البايروفات (أي لا تتأكسد لعدم توفر الأكسجين) ، أما اذا توفر الأكسجين فتحدث عمليات عديدة في الميتوكندريا ، في وجود الأكسجين ينتج التميم الأنزيمي A بعد تأكسد البايروفات كما ذكرنا في الخطوة السابقة ، يدخل هذا المركب خطوة دورة كريبس ، عند دخول التميم الأنزيمي A فانه يحفز تفاعل الهيدروجين (الذي تكون في عملية تحلل السكر) مع NAD لانتاج NADH و تحويل FAD إلى FADH ، المركب الأخير يدخل عملية تسمى سلسلة نقل الإلكترون التي تستعمل لانتاج ATP خلال عملية أكسدة الفوسفور التي ستذكر لاحقاً ، ينتج عن دورة كريبس أيضاً اثنان من التميم الأنزيمي A ، كما تنتج عنه بعض الفضلات تطلق خارجاً عن طريق الزفير أهمها ثاني أكسيد الكربون ، اما أنواع الطاقة الناتجة عن دورة كريبس فهي على ثلاثة أشكال : ATP 2 ، FADH 2 ، NADH 6 (مباشرة) .
فسفتة تأكسدية (فسفتة تأكسدية) : تحدث عملية الفسفتة الأكسدية في الكائنات الحية أحادية الخلية في أعراف المتقدرات (أعراف الميتوكندريا) ، بينما تحدث على غشاء خلية الكائنات عديدة خلية ، تتضمن عملية الفسفتة الأكسدية عملية سلسلة نقل الالكترون من خلال مرورها عبر غشاء الداخلي مرات عديدة ، يتحرك أدينوسين ثنائي الفوسفات خروجاً و دخولاً غشاء الخلية عدة مرات حتى يتأكسد ، عملية الأكسدة هذه تساعد تحول أدينوسين ثنائي الفوسفات إلى أدينوسين ثلاثي الفوسفات كما قلنا سابقاً .. ، و يتكون أيضاً بروتونين ( 2 هيدروجين) و ماء خلال هذه العملية


محصول الطاقة الناتجة
الجدول الموجود أدناه يمثل الطاقة النظرية (و ليس العملية) الناتجة عن تحلل جلوكوز واحد



مراجع
تنفس هوائي تحلل الغليكوز ← نزع كربوكسيل البيروفات ← دورة حمض الليمون ← فسفرة تأكسدية (سلسلة نقل الإلكترون + تخليق ال ATP)

تنفس لاهوائي تحلل الغليكوز ← Lactic Acid Formation أو Ethanol Formation


avatar
MaxHacker
مدير المنتدى
مدير المنتدى

عدد المساهمات : 471
العمر : 25
المهنة :
الأوسمة :
نقاط : 155
السٌّمعَة : 3
تاريخ التسجيل : 12/01/2009

http://futur.ahlamountada.com

الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل

الرجوع الى أعلى الصفحة


 
صلاحيات هذا المنتدى:
لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى