العملية التي تؤدي إلى إطلاق الطاقة عندما لا تتوفر كميات كافية من الأكسجين تسمى؟وهي من الأسئلة الشائعة التي يطرحها الكثير من الناس ، وخاصة طلاب العلوم والبيولوجيا ، والمتعمقين في دراسة الخلايا ، حيث تعتمد الخلية على الأكسجين في عملية التنفس الهوائي ، حيث يتم تحويل الطاقة الكيميائية. إلى طاقة يمكن للخلية استخدامها ، ولكن ماذا يحدث إذا لم تتوفر كمية كافية من الأكسجين؟ هذا ما سنجيب عليه بشيء من التفصيل.
تسمى العملية التي تؤدي إلى إطلاق الطاقة عند عدم توفر كمية كافية من الأكسجين
الجواب هو التنفس اللاهوائي، نظرًا لأن هذه العملية تحدث في غياب الأكسجين ، فإن التنفس اللاهوائي هو المصدر الوحيد للطاقة في الخلية لأنواع معينة من البكتيريا اللاهوائية. تحدث هذه العملية في الجزء السائل من السيتوبلازم ، والذي يختلف عن التنفس الهوائي الذي يحدث في الميتوكوندريا وينتج المزيد من جزيئات الطاقة.
خصائص التنفس الهوائي
التنفس الهوائي هو العملية التي تحصل بها الخلية على الطاقة اللازمة لها في وجود كمية كافية من الأكسجين. يتميز التنفس الهوائي بعدة خصائص وهي:
- يحدث التنفس الهوائي في جميع النباتات والحيوانات والطيور والبشر ، باستثناء بعض بدائيات النوى البدائية.
- في التنفس الهوائي ، يعمل الأكسجين كمتقبل للإلكترون مما يساعد على إنتاج الطاقة بشكل أكثر كفاءة وسرعة.
- تتمتع الرابطة المزدوجة في الأكسجين بطاقة أعلى من الروابط الأخرى مما يساعد على إنتاج المزيد من ATPs.
- التنفس الهوائي هو الطريقة المفضلة لتحلل البيروفات بعد تحلل السكر. يدخل البيروفات إلى الميتوكوندريا ليتأكسد بالكامل خلال دورة كريبس.
- يستخدم التنفس الهوائي بشكل أساسي في أكسدة الكربوهيدرات. لكن مواد مثل الدهون والبروتينات تستخدم أيضًا كمواد متفاعلة.
- ثاني أكسيد الكربون والماء هما نتاج التنفس الهوائي إلى جانب الطاقة المستخدمة لإضافة مجموعة فوسفات ثالثة إلى ADP وتشكيل ATP.
- يتم تحويل الجزيئات الأخرى الغنية بالطاقة مثل NADH و FADH2 إلى ATP عبر سلسلة نقل الإلكترون مع الأكسجين والبروتونات.
- أثناء التنفس الهوائي ، يتم إنتاج معظم ATPs أثناء الفسفرة المؤكسدة حيث يتم استخدام طاقة جزيء الأكسجين لضخ البروتونات من غشاء الخلية.
- ينتج التنفس الهوائي 38 جزيءًا من الطاقة ، وهو عدد كبير مقارنة بالتنفس اللاهوائي.
خصائص التنفس اللاهوائي
التنفس اللاهوائي هو عملية تحدث عندما لا تحتوي الخلية على كمية كافية من الأكسجين أو لا تحتوي على أكسجين على الإطلاق. يتميز التنفس اللاهوائي بعدة خصائص مثل:
- في التنفس اللاهوائي ، يمكن أن يكون متقبل الإلكترون هو أيون الكبريتات (SO4–) ، أو أيون النترات (NO3–) ، أو مجموعة متنوعة من الجزيئات الأخرى.
- من المعروف أن بعض الكائنات الحية ، التي تسمى الميثانوجينات ، تستخدم ثاني أكسيد الكربون كمتقبل للإلكترون ، مما ينتج الميثان كمنتج ثانوي.
- وبالمثل ، تستخدم مجموعة أخرى من بكتيريا الكبريت الأرجواني الكبريتات كمستقبل للإلكترون ، وبالتالي تنتج كبريتيد الهيدروجين كمنتج ثانوي.
- تعيش هذه الكائنات الحية في بيئات منخفضة الأكسجين ، وبالتالي تختار مسارات لاهوائية لتفكيك الطاقة الكيميائية.
- يشبه التنفس اللاهوائي التنفس الهوائي حيث تدخل الجزيئات في سلسلة نقل الإلكترون لتمرير الإلكترونات إلى متقبل الإلكترون النهائي.
- تمتلك مستقبلات الإلكترون النهائية المشاركة في التنفس اللاهوائي إمكانات اختزال أصغر لجزيئات الأكسجين مما يؤدي إلى إنتاج طاقة أقل. ومع ذلك ، فإن التنفس اللاهوائي ضروري للدورات البيوجيوكيميائية للكربون والنيتروجين والكبريت.
- تعمل النترات كمستقبل للإلكترون في التنفس اللاهوائي وتنتج غاز النيتروجين كمنتج ثانوي. هذه العملية هي الطريقة الوحيدة لوصول النيتروجين الثابت إلى الغلاف الجوي.
- التخمر هو مسار آخر للتنفس اللاهوائي ، حيث يكون المسار الوحيد لاستخراج الطاقة هو التحلل السكري ولا يتأكسد البيروفات مرة أخرى عبر دورة كريبس.
- يحدث التنفس اللاهوائي في العديد من البيئات مثل المياه العذبة والتربة وأسطح البحار العميقة. تستخدم بعض الميكروبات في البيئات المؤكسجة أيضًا التنفس اللاهوائي لأن الأكسجين لا يمكن أن ينتشر بسهولة عبر سطحها.
أخيرًا ، لقد أجبنا على سؤال تسمى العملية التي تؤدي إلى إطلاق الطاقة عند عدم توفر كمية كافية من الأكسجين؟كما تعلمنا أيضًا عن عملية التنفس الهوائي والتنفس اللاهوائي وخصائص كل منهما ببعض التفاصيل.