بحث عن التنفس الهوائي

تتمثل عمليات التمثيل الغذائي واكتساب الغذاء والطاقة أو فقدها والعمليات الحيوية الأخرى في أساس العلوم النباتية. تم مقارنة هذه العمليات في النباتات مع جميع أنواع الحيوانات، وتحدث بشكل مستمر ليلا ونهارا، بما في ذلك العمليات داخل الخلية، مثل التنفس الهوائي وغيرها. تعتبر عملية التنفس الخلوي أو التنفس الهوائي هي أهم هذه العمليات. ماذا تعني هذه العملية؟ ما يحدث في مراحلها؟ وما هي المنتجات التي تنتجها؟ .

المقصود بعملية التنفس

عملية التنفس هي سلسلة من التفاعلات الحيوية التي تحدث في الخلية وتتم بشكل مترابط ومرتب. تحدث هذه العملية في النباتات أثناء الليل وتتم في هيكل يسمى الميتوكوندريا، وهو المركز الرئيسي لإنتاج الطاقة في الخلية. تتضمن هذه العملية للنباتات ما يلي

تقوم بتحطيم الجزيئات العضوية والمركبات الصعبة التحليل وتحويلها إلى طاقة. تقوم النباتات باستخدام هذه الطاقة للحفاظ على درجة حرارتها وتوفير الثبات الحراري. هناك سبب رئيسي وأساسي للقيام بهذه العملية، وهو الحصول على الطاقة المتولدة من تحلل تلك المركبات العضوية. يتم استخدام الجلوكوز كشكل من أشكال هذه الطاقة، ويساعد الجلوكوز في تنشيط النشاطات داخل الخلية. يلعب الجلوكوز دورا هاما في توفير وبناء الهيكل الكربوني الضروري لعملية البناء الضوئي في النباتات .

تعريف التنفس الهوائي

التنفس الهوائي وكيفية حدوثه، أحد الأمور الأساسية التي يجب أن تعرفها عن التنفس الهوائي هو أنه يحدث في جميع الكائنات الحية التي تتنفس الأكسجين. يحتاج التنفس الهوائي إلى عدة عناصر، بما في ذلك الأكسجين، لأن الأكسجين يساعد في إنتاج الطاقة (ATP). يهدف التنفس الهوائي إلى إنتاج الطاقة من الجلوكوز .

وتوجد بهذه العملية أيضاً بعض المواد المتفاعلة وهم : يحتاج عملية التنفس الهوائي إلى سكر الجلوكوز وغاز الأكسجين، ويتطلب وجود مادة متفاعلة لتنتج المواد اللازمة، وتشمل هذه المواد ثاني أكسيد الكربون والماء والطاقة العالية .

ومن الجديرِ ذكرهِ أنَّ عمليةَ التنفسِ الهوائيِّ لا تتمُّ على مرحلةٍ واحدةٍ بل تتمُّ على عدةِ مراحلِ، وقامَ العلماءُ بتقسيمِ هذهِ المراحلِ إلى عددٍ معينٍ ليسهل فهمها ودراستها، حيثُ تمَّ ذكرُ أنَّ عددَ هذهِ المراحلِ يتكونُ من (أربعةِ مراحلٍ) .

مراحل التنفس الهوائي

مرحلة التحلل السكري

تتميز هذه المرحلة بأمر فريد يحدث فيها فقط، وهو حدوثها في جميع الكائنات الحية، بما في ذلك تلك التي لا تتنفس بالهواء. والسؤال المطروح الآن هو: أين تحدث هذه التفاعلات .

تتم جميع تفاعلات الخلية في الجزء المسمى السيتوسول، وهو سائل يوجد داخل السيتوبلازم. وقد تم اختيار السيتوسول بشكل خاص للتفاعلات لأنه يحتوي على الأنزيمات المحفزة والمساعدة لهذه التفاعلات .

وهذه المرحلة عندما تبدأ تبدأ بإنتاج جزأين من حمض البيروفيك ، ويتم انتاجها نتيجة دخول الجلوكوز إلى داخل الخلية وتحلله إلى الجزأين بعد مروره بعدة تفاعلات وينتج عن هذه المرحلة الحصول على طاقة ، من ثم حمض بيروفيك ، وفي النهاية يتم الحصول على النواقل الهيدروجينية التي تساعد على إنتاج طاقة أيضاً .

مرحلة إنتاج أستيل مرافق إنزيم ” أ “

في هذه المرحلة يتم تحويل حمض البيروفيك المرافق للإنزيم. هناك شرط هام لحدوث هذه المرحلة وهو وجود الأكسجين. عند توفر الأكسجين، يتحول حمض البيروفيك فورا إلى مجموعة أستيل ويتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون. يحدث كل ذلك عند دخوله إلى جزء يسمى الميتوكندريون. داخل الميتوكندريا، يوجد المرافق الإنزيمي “أ” الذي يقوم بتفاعل حمض البيروفيك إلى مجموعة أستيل وإنتاج ثاني أكسيد الكربون. يتحد الإنزيم مع تلك الجزيئات لتشكيل ما يسمى بمرافق الإنزيم. في هذه المرحلة يتم إنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون من النواقل الهيدروجينية. في النهاية، نتلاحظ أنه تم الحصول على المرافق الإنزيمي .

مرحلة كريس ” حلقة كريس “

تم وصف هذه المرحلة بكلمة حلقة لأنه في هذه المرحلة تكون العملية بها متواصلة لذلك تم وصفها بالحلقة ، في هذه المرحلة يقوم ما تم انتاجه بالمرحلة الثانية بالاتحاد مع مركب يحتوي على أربع ذرات كربون ، فعندما يجتمعوا ويتحدوا سويا ينتجوا لنا مركب آخر جديد لم يتم إنتاجه من قبل وهو مركب سداسي الكربون ، ومن بعدها مباشرةً تبدأ عمليات أخرى وهي عمليات تفاعلات الأكسدة ، حيث أن هذه العمليات تعمل على إعادة ترتيب الذرات من جديد ، وتتواصل وتتكرر هذه العملية مراراً وتكراراً وفي هذه الدورة يتم إنتاج أولاً ثاني أكسيد الكربون من ثم النواقل الهيدروجينية وجزيئات الطاقة .

مرحلة نقل الإلكترونيات

في الجزء الداخلي للميتوكوندريا، يتواجد مجموعة من الإنزيمات والبروتينات، وهذه الإنزيمات بمثابة مركبات ناقلة متمركزة في غشاء الخلية الداخلي، والمرحلة الحالية لها خطوات مهمة في نقل الإلكترونات ،

الفرق بين التنفس الهوائي واللاهوائي

إلى جانب نوع التنفس الهوائي، هناك نوع آخر من أنواع التنفس وهو التنفس اللاهوائي، ويعتبر التخمر أحد الأنواع الشهيرة للتنفس اللاهوائي والذي يحدث عندما يغيب الأكسجين .

ولهذا النوع من أنواع التنفس ( التنفس اللاهوائي ) هدف وهو : إنتاج الطاقة من الجلوكوز عند غياب غاز الأكسجين . كما أن هذه العملية تحتوي على بعض المواد المتفاعلة وهم : سكر الجلوكوز وغاز الهيدروجين ، والمواد الناتجة هما حمض اللاكتيك ( الكحول ) وطاقة منخفضة أما مكان حدوث هذا التنفس يكون في جميع الخلايا .

على الرغم من أن التنفس يكون سريعًا، إلا أن الأكسجين لا يصل بكمية كافية للخلايا، مما يدفعها إلى إطلاق الطاقة من خلال عملية التخمر، حيث يتم إنتاج حمض اللاكتيك الذي يرفع تركيزه ويسبب الألم .

وهناك أنواع للتخمر وهذه الأنواع هي :

• التخمر اللبني : في هذا النوع من التخمر، يتم تحويل حمض البيروفيك إلى حمض اللاكتيك بواسطة اختزاله باستخدام الهيدروجين بدلا من الأكسجين، ويحدث هذا النوع بكثرة في بعض أنواع البكتيريا وبعض الخلايا العضلية .
• التخمر الكحولي : يطلق على هذا النوع عملية التخمر الكحولي لأنه ينتج كحول الإيثانول، ويتألف هذا العمل من خطوتين ضروريتين: إزالة جزء ثانوي مؤكد من حمض البيروفيك وذلك لتكوين الأسيتالدهيد .