التنفس الخلوي
التنفس الخلوي : سلسلة منظمة من تفاعلات حيوية يتم فيها تحطيم الجزيئات العضوية لإنتاج الطاقة.
- سميت هذه العملية بالتنفس الخلوي لأنها تحدث في الخلية.
أهمية التنفس الخلوي :
1- الحصول على الطاقة من المركبات العضوية ( الجلوكوز ) للقيام بالنشاطات الخلوية.
2- الحفاظ على ثبات درجة حرارة الجسم.
3- توفير الهيكل الكربوني لعملية البناء الضوئي.
- تحدث عمليات التنفس الخلوي في الميتوكندريا
تركيب الميتوكندريا:
1- تحاط بغشاءين لهما تركيب الغشاء البلازمي نفسه.
أ- غشاء خارجي أملس : منفذ لمعظم المواد الكيميائية.
ب- غشاء داخلي : يحتوي على إنثناءت إصبعية تمتد إلى الداخل وتسمى الأعراف.
2- الحيز بين غشائي : حيز محصور بين الغشاء الداخلي والغشاء الخارجي.
3- الحشوة : منطقة داخلية محاطة بالغشاء الداخلي, تحتوي على الأنزيمات جميعها اللازمة لعملية التنفس, بالإضافة إلى بعض البروتينات ورايبوسومات وكمية من DNA , ويمكن لجزيئات DNA في الميتوكندريا إصدار تعليمات وراثية لبناء بعض الأنزيمات اللازمة دون الرجوع إلى DNA في النواة.
علل :
أ- إحتواء الغشاء الداخلي للميتوكندريون على أعراف ؟
لزيادة مساحة غشاء السطح الداخلي مما يزيد في فعالية الميتوكندريون للقيام بعملياتها الحيوية.
ب- تستطيع الميتوكندريا إصدار معلومات وراثية لبناء بعض الأنزيمات دون الرجوع إلى النواة؟
لإحتوائها على جزيئات DNA وبعض البروتينات والرايبوسومات .
س : لماذا تكون الأغشية المحيطة بالميتوكندريا أغنى بالبروتين منها بالدهون؟
ج : لأن هذه الأغشية تحتوي على أنزيمات التنفس وهي بروتينات.
تقسم عملية التنفس إلى أربع مراحل رئيسية :
1- التحلل السكري ( الغلايكولي ) :
تحدث في الكائنات الحية جميعها بما فيها الكائنات التي تقوم بالتنفس اللاهوائي .
تتم جميع تفاعلاتها في السيتوسول , لوجود الأنزيمات اللازمة.
س: تتبع خطوات التحلل الغلايكولي في الخلية؟
تبدأ هذه المرحلة بدخول جزيء الغلوكوز إلى الخلية حيث يمر بتفاعلات تنتهي بإنتاج جزيئين من حمض البيروفيك.
ينتج من هذه المرحلة جزيئين من ATP , وجزيئين من NAD+ أختزلا إلى 2NADH.
النواتج :
2 حمض بيروفيك
2 ATP
2 NADH تعطي 6 ATP
وبذلك يكون مجموع مركب ATP الناتج يساوي 8 ATP
ملاحظة: النواقل الهيدروجينية : NADH ينتج 3ATP
FADH2 ينتج 2ATP
- مرحلة تحول حمض بيروفيك إلى أستيل مرافق أنزيم – أ
- في نهاية عملية التحلل الغلايكولي وفي حال توافر الأوكسجين يدخل حمض بيروفيك إلى الميتوكندريون ويتحول إلى مجموعة أستيل وينتج غاز ثاني أوكسيد الكربون.
- يتحد الأستيل مع مرافق أنزيم ـ أ ( CO-A) لتكوين أستيل مرافق أنزيم – أ .
شكل اتحاد مرافق أنزيم ـ أ
نواتج هذه المرحلة :
تكون 2CO2
تكون 2NADH
تكون أستيل مرافق أنزيم – أ
- حلقة كربس :
أ- يتحد استيل مرافق الأنزيم ـ أ مع مركب رباعي الكربون لتكوين مركب سداسي الكربون.
ب- تحدث تفاعلات أكسدة وإعادة ترتيب للذرات لتتكرر الدورة من جديد.
شكل لدروة كربس
نواتج هذه المرحلة :
I4 CO2
I18 ATP I6 NADH
I2 ATP I2 ATP
I4 ATP I2 FADH2
ملاحظة : ذرات الهيدروجين التي تنتشر في أثناء خطوات الدورة يستقبلها نوعان من النواقل الكيميائية أحدهما NAD+ ويتحول إلى NADH والآخر FAD ويتحول إلى FADH2.
- سلسلة نقل الإلكترون :
هي سلسلة من النواقل الكيميائية تكون مطمورة في الغشاء الداخلي للميتوكندريا وتتكون من مجموعة من الأنزيمات والبروتينات تعرف بالسيتوكرومات .
س : ما دور سلسلة نقل الإلكترون في نقل الإلكترونات؟ وكيف يتم إنتاج جزيئات ATP؟
أ- تنتقل الإلكترونات والأيونات من النواقل الكيميائية NADH و FADH2 وتمر عبر سلسلة نقل الإلكترون.
ب- أثناء إنتقال الإلكترونات تفقد جزء من طاقتها ويستخدم جزء منها في نقل أيونات الهيدروجين. فتمر عبر الغشاء إلى الحيز بين الغشائي ليصبح تركيزها عالياً.
ج- تعود أيونات الهيدروجين لتنتقل عبر أنزيم بناء ATP فينشط بناء جزيئات ATPحسب المعادلة.
*عملية التخمر:
التخمر : عملية تحلل الأغذية العضوية دون إستخدام الأكسجين وهي نوعان:
أ- التخمر اللبني : يتم فيه إختزال حمض بيروفيك باستخدام الهيدروجين في جزيء NADH لينتج حمض اللبن.
يحدث هذا التخمر في بعض أنواع البكتيريا وفي الخلايا العضلية.
ب- التخمر الكحولي : سمي بالتخمر الكحولي لأنه يكون إيثانول(C2H5OH), يتم التخمر الكحولي في خطوتين :
1- ينتزع جزيء CO2 من جزيء حمض بيروفيك فينتج مركب ثنائي الكربون يسمى أسيتالدهيد.
2- يتم إختزال استيالدهيد بوساطة NADH إلى إيثانول وهذه الخطوة تساعد في إعادة توليد NAD+ اللازم لعملية التحلل الغلايكولي.
- يتم التخمر الكحولي في الخميرة وبعض أنواع البكتيريا. وتستخدم هذه الكائنات في بعض الصناعات الكحولية.
تحياتي ....
