المحتوى
التنفس الخلوي هو مجموع مختلف الكيمياء الحيوية يعني أن الكائنات حقيقية النواة تستخدم لاستخراجها طاقة من الطعام ، على وجه التحديد جلوكوز الجزيئات.
تتضمن عملية التنفس الخلوي أربع مراحل أو خطوات أساسية: تحلل، والذي يحدث في جميع الكائنات الحية ، بدائية النواة وحقيق النواة ؛ ال تفاعل الجسرالذي يفسح المجال للتنفس الهوائي ؛ و ال دورة كريبس و ال سلسلة نقل الإلكترون، المسارات التي تعتمد على الأكسجين التي تحدث في التسلسل في الميتوكوندريا.
لا تحدث خطوات التنفس الخلوي بنفس السرعة ، وقد تبدأ نفس مجموعة التفاعلات بمعدلات مختلفة في الكائن نفسه في أوقات مختلفة. على سبيل المثال ، من المتوقع أن يزداد معدل تحلل السكر في خلايا العضلات بشكل كبير خلال فترة التمدد اللاهوائية التمرين ، الذي يتحمل "ديون الأكسجين" ، لكن خطوات التنفس الهوائي لا تتسارع بشكل ملحوظ إلا إذا تم تنفيذ التمرين على مستوى شدة "الدفع عند الذهاب".
معادلة التنفس الخلوي
تبدو صيغة التنفس الخلوي الكاملة مختلفة قليلاً من مصدر إلى آخر ، اعتمادًا على ما يختار المؤلفون تضمينه كمواد تفاعلية ذات معنى. على سبيل المثال ، العديد من المصادر تتجاهل ناقلات الإلكترون NAD+/ NADH و FAD2+/ FADH2 من الميزانية العمومية الكيميائية الحيوية.
بشكل عام ، يتم تحويل جزيء السكر المكون من ستة كربون إلى ثاني أكسيد الكربون والماء في وجود الأكسجين لإنتاج 36 إلى 38 جزيئًا من ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات ، "عملة الطاقة" للخلايا الطبيعية). يتم تمثيل هذه المعادلة الكيميائية بالمعادلة التالية:
C6هيدروجين12O6 + 6 يا2 → 6 شركة2 + 12 ساعة2O + 36 اعبي التنس المحترفين
تحلل
المرحلة الأولى من التنفس الخلوي هي تحللوهو عبارة عن مجموعة من عشرة ردود فعل لا تتطلب أكسجين وبالتالي تحدث في كل خلية حية. تستخدم بدائيات النوى (من المجالات التي تستخدمها البكتيريا والأركيا ، والتي كانت تُعرف سابقًا باسم "الأركابيكات") تحلل السكر بشكل حصري تقريبًا ، بينما تستخدم حقيقيات النوى (الحيوانات والفطريات والبروتينات والنباتات) بشكل أساسي كمضبط للجدول لمزيد من التفاعلات المربحة للغاية في التنفس الهوائي.
يحدث تحلل السكر في السيتوبلازم. في "مرحلة الاستثمار" من العملية ، يتم استهلاك اثنين من ATP عند إضافة فوسفاتين إلى مشتق الجلوكوز قبل أن يتم تقسيمه إلى مركبين بثلاثة كربون. هذه تتحول إلى جزيئين من البيروفات ، 2 NADH وأربعة اعبي التنس المحترفين ل صافي ربح اثنين ATP.
رد فعل الجسر
المرحلة الثانية من التنفس الخلوي انتقال أو تفاعل الجسر، يحصل على اهتمام أقل من بقية التنفس الخلوي. كما يوحي الاسم ، ومع ذلك ، لن يكون هناك طريقة للانتقال من تحلل السكر إلى ردود الفعل الهوائية وراء ذلك دون ذلك.
في هذا التفاعل ، الذي يحدث في الميتوكوندريا ، يتم تحويل جزيئين البيروفات من التحلل إلى جزيئين من أنزيم الأسيتيل A (أسيتيل CoA) ، مع جزيئين من ثاني أكسيد الكربون2 كما تنتج النفايات الأيضية. لا يتم إنتاج ATP.
دورة كريبس
دورة كريبس لا تولد الكثير من الطاقة (اثنين اعبي التنس المحترفين) ، ولكن من خلال الجمع بين جزيء أسيتيل CoA المكون من جزئين من الكربون وجزيء الأكسالاسيتات المكون من أربعة كربون ، وتدوير المنتج الناتج من خلال سلسلة من التحولات التي تقطع الجزيء مرة أخرى إلى oxaloacetate ، ثمانية NADH واثنين من FADH2، حامل إلكترون آخر (أربعة NADH و FADH واحد2 لكل جزيء الجلوكوز يدخل التنفس الخلوي في تحلل السكر).
هناك حاجة إلى هذه الجزيئات لسلسلة نقل الإلكترون ، وأثناء تركيبها ، هناك أربعة أخرى من أول أكسيد الكربون2 يتم إلقاء الجزيئات من الخلية كنفايات.
سلسلة نقل الإلكترون
المرحلة الرابعة والأخيرة من التنفس الخلوي هي المكان الذي يتم فيه "ابتكار" الطاقة الكبرى. الإلكترونات التي يحملها NADH و FADH2 يتم سحبها من هذه الجزيئات بواسطة إنزيمات في غشاء الميتوكوندريا وتستخدم لدفع عملية تسمى الفسفرة المؤكسدة ، حيث يعمل التدرج الكهروكيميائي مدفوعًا بإطلاق الإلكترونات المذكورة أعلاه على إضافة جزيئات الفوسفات إلى مادة ADP لإنتاج ATP.
أكسجين مطلوب لهذه الخطوة ، لأنها متقبل الإلكترون النهائي في السلسلة. هذا يخلق ح2O ، لذلك هذه الخطوة هي المكان الذي يأتي منه الماء في معادلة التنفس الخلوي.
بشكل عام ، يتم إنشاء 32 إلى 34 من جزيئات ATP في هذه الخطوة ، اعتمادًا على كيفية جمع العائد من الطاقة. وهكذا التنفس الخلوي يعطي ما مجموعه 36 إلى 38 اعبي التنس المحترفين: 2 + 2 + (32 أو 34).