المحتوى
أثناء التنفس الهوائي ، يتحد الأكسجين الذي يتم الحصول عليه بواسطة خلية مع الجلوكوز لإنتاج الطاقة في شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، وتقوم الخلية بطرد ثاني أكسيد الكربون والماء. هذا هو تفاعل الأكسدة حيث يتأكسد الجلوكوز ويقلل الأكسجين. هذه العملية ضرورية لجميع حقيقيات النوى ، وهي خلايا كبيرة تحتوي على نواة وعضيات أخرى وتشكل كائنات معقدة ، مثل البشر. التنفس في معظم بدائيات النوى ، مثل بعض البكتيريا ، هو اللاهوائية. وهو ينطوي على تفاعلات الأكسدة / التخفيض التي تنتج طاقة بدون أكسجين.
الأكسدة والحد من المعرفة
الأكسدة والاختزال عبارة عن كلمات تشير إلى طريقة تبادل الإلكترونات في تفاعل كيميائي. عندما وصف الكيميائيون لأول مرة تفاعلات الأكسدة / الاختزال ، استخدموا مصطلح "الأكسدة" للإشارة فقط إلى التفاعلات التي كانت فيها مواد كيميائية أخرى مرتبطة بالأكسجين. أشاروا إلى التفاعلات التي حولت مادة كيميائية إلى شكل نقي ، مثل تلك التي أزالت الأكسجين من المغنيسيوم وتركت المغنيسيوم فقط ، كتفاعلات اختزال. عندما اكتشف العلماء المزيد عن الآليات الأساسية ، أصبح من الواضح أنه في الأكسدة ، كان عنصر ما يفقد واحدًا أو أكثر من الإلكترونات إلى الأكسجين ، وفي الحد ، يكتسب عنصر الإلكترونات.
أهمية التنفس الخلوي
إن الـ ATP المنتج في التنفس الخلوي هو وقود كيميائي يشغل كل تفاعل في الخلية ، سواء بشكل مباشر أو غير مباشر. يحدث التنفس في كل خلية في جسم الإنسان ، وكذلك خلايا كل حقيقيات النوى. حقيقة أن خلايانا تعتمد على هذا التفاعل هي السبب في أن البشر يتنفسون الأكسجين ويتنفسون ثاني أكسيد الكربون.
الحد أو الأكسدة
تتضمن عملية التنفس الخلوي خطوتين رئيسيتين. في الخطوة الأولى ، والتي يطلق عليها العلماء تحلل السكر ، ينهار الجلوكوز. في الثانية ، التنفس الهوائية يكسر بقايا الجلوكوز. أثناء التنفس الهوائي ، يتم تقليل الأكسجين ، والتبرع بالإلكترون للهيدروجين لتكوين الماء. العملية الكاملة للتنفس الخلوي تؤكسد الجلوكوز. هذا ينتج غالبية الطاقة المنبعثة في التنفس الخلوي.
عملية التخمير
يشمل التخمير أيضًا الأكسدة والاختزال ، وهو ينتج الـ ATP ، لكنه يفعل ذلك بكفاءة أقل. تستخدم بعض الكائنات البسيطة ، مثل الخمائر ، هذه العملية في غياب الأكسجين. حتى البشر يستخدمون التخمير كنوع من الدعم للتنفس الخلوي في خلايا العضلات المحرومة من الأكسجين. أثناء التخمير ، تتأكسد مادة كيميائية تسمى نيكوتيناميد أدينين دينوكليوتيد + هيدروجين (NADH) وتخفض مادة كيميائية تسمى البيروفات. تنتج هذه العملية جزيئين ATP فقط لكل جزيء جلوكوز ، بينما ينتج التنفس الخلوي 36 جزيء ATP من جزيء جلوكوز واحد.