ما العملية التي تتم في جسم الحيوان لإطلاق الطاقة

العملية التي تتم في جسم الحيوان لإطلاق الطاقة المختزنة في جزيئات الجلوكوز

العملية التي تحدث في أجسام الحيوانات لإطلاق الطاقة اللازمة تسمى التنفس

يطلق على الآلية التي يحصل بها الكائنات الحية على الأكسجين من خلال الهواء اسم التنفس. ويطلق على إطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون اسم التنفس أيضا. بشكل عام، تحتاج الحيوانات إلى الغذاء للحصول على الطاقة المختزنة في جزيئات الجلوكوز لديها. وللحفاظ على التوازن، يتم إنتاج الطاقة في الحيوانات من مصادر متعددة. ومن المهم أولا أن نفهم أنه يجب أن يكون هناك نظام عملي للحفاظ على البيئة الداخلية في جسم الحيوان وذلك من خلال درجات الحرارة. إذا قارنا بين الحيوان والإنسان، سنجد أن الإنسان يحصل على الطاقة اللازمة للحفاظ على درجة حرارة جسمه من خلال الطعام الذي يتناوله. ودرجة حرارة الإنسان الطبيعية تبلغ 37 درجة مئوية. أما المصدر الرئيسي للطاقة بالنسبة للحيوانات، فهو الكربوهيدرات وخاصة الجلوكوز. والجلوكوز يعتبر وقودا للجسم بالنسبة لهذه الحيوانات. يتم تحويل الكربوهيدرات الهضمية إلى جزيئات من الجلوكوز ومن ثم إلى طاقة بواسطة سلسلة من التفاعلات الكيميائية داخل جسم الحيوان. وأحد هذه التفاعلات هو تفاعل مادة الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP)، والذي يقوم بإنتاج وتخزين الطاقة في الخلايا. يخزن ATP الطاقة في روابط إستر الفوسفات، ويتم إطلاقها عند كسر تلك الروابط وتسمى بروابط الفوسفوديستر. وبالتالي، يتم تحويل طاقة ATP إلى ADP من خلال التفاعلات المؤكسدة في السيتوبلازم والميتوكوندريا في الخلية. وتعتبر هذه العملية التي يتعرض فيها الكربوهيدرات والبروتينات والدهون لسلسلة من التفاعلات الأيضية باسم التنفس الخلوي.

دور ATP في إنتاج الطاقة

• الطعام.
• ATP.
• الجلوكوز.
• ثلاثي فوسفات الأدينوزين.
• الفوسفوديستر:

الـ ATP ضروري جدًا لجميع الوظائف الخلوية، وذلك لأنه له دور في بناء الجزيئات العضوية المهمة والمطلوبة للخلايا والأنسجة، كما أنه يعمل على توفير الطاقة اللازمة لتقلص العضلات، وإرسال الإشارات الكهربائية في الجهاز العصبي، فعندما تكون كمية الـ ATP المتوفرة في جسم الحيوان أكثر من متطلبات الجسم، حينها يقوم الكبد باستخدام الفائض من الـ ATP والجلوكوز الزائد، وذلك يكون بهدف إنتاج جزيئات تُسمى الجليكوجين وهو عبارة عن شكل بوليمري من الجلوكوز، والتي يتم تخزينها في خلايا الكبد والعضلات الهيكلية، كما أن ATP لها دور في تنفس العضلات أو إرسال الأكسجين إليها عند تعرض العضلات لإجهاد ، وعندما ينخفض ​​سكر الدم يقوم الكبد حينها بإفراز الجلوكوز من مخازن الجليكوجين، التي تم إنتاجها مسبقًا، كما تقوم  العضلات الهيكلية بتحويل الجليكوجين إلى جلوكوز أثناء التمارين المكثفة وذلك ما تم التنويه عنه مسبقًا، فتعتبر عملية تحويل الجلوكوز والأديون ثلاثي الفوسفات الزائد، إلى جليكوجين وتخزين الطاقة الزائدة، من الخطوات المهمة جدًا والتي تعمل على مساعدة الحيوانات على التنقل وحمايتهم من المجاعة أو التعرض لنقص الغذاء الذي يؤدي بدوره إلى الضعف العام للجسم وبالتالي إهدار صحة الحيوان ثم موته أو انقراضه، ولحصول كل ذلك يجب أن تتوفر بعض الشروط الأساسية التي يتم من خلالها الحفاظ على الحيوان وطاقته وتلك الشروط هي:

الطعام: تستخدم الحيوانات الطاقة من الطعام الذي يتناولونه، وهذه الطاقة تساعد في الحفاظ على درجة حرارة أجسامهم وتحسين أدائهم الوظيفي ووظائف التمثيل الغذائي. يتم تحويل الجلوكوز الموجود في الطعام إلى ATP، وسنتحدث عن ATP فيما بعد. يحدث كل ذلك عن طريق عملية التنفس الخلوي.

ATP: كما تم توضيحه سابقًا، عند وجود فائض من ATP والجلوكوز، يتم تحويلهما من قبل الكبد إلى جزيئات صغيرة من الجليكوجين وتخزينها للاستخدام في الحاجة لاحقًا.

الجلوكوز: يُعَدُّ الجلوكوز المصدر الرئيسي للطاقة، ويتم ذلك من خلال عملية التمثيل الغذائي للخلايا، والذي يتكون من أحادي السكاريد والصيغة الجزيئية C6H12O6.

ثلاثي فوسفات الأدينوزين: يتم استخدامه كإنزيم مساعد داخل الخلايا، ويعرف باسم الوحدة الجزيئية للطاقة، والتي تنقل الطاقة إلى داخل الخلايا، ويُطلق عليه أيضًا اسم نوكليوزيد ثلاثي الفوسفات.

الفوسفوديستر: يتكون هذا المركب من كحولان وروابط إستر مع الفوسفات، ويعتبر من المركبات النشطة بيولوجياً حيث تلعب هذه المركبات دوراً في إنتاج الطاقة.

أنواع التنفس عند الحيوانات

• التنفس الهوائي.
• التنفس اللاهوائي.

التنفس هو عملية تحدث في جسم الكائن الحي لتوليد الطاقة اللازمة له لأغراض الحياة الداخلية، حيث يتم إدخال الأكسجين المأخوذ من الهواء إلى الخلايا، ثم يستخدم لإطلاق الطاقة بإحراق الطعام المستهلك، وتخرج النفايات الزائدة من الجسم على شكل ثاني أكسيد الكربون والماء. هكذا، التنفس يعتبر عملية ضرورية لحياة الكائن الحي، حيث يوفر الطاقة اللازمة للحياة وبدونها لا يمكن للكائن الحي أداء أي وظائف حيوية وبالتالي لا يمكنه البقاء على قيد الحياة. عملية التنفس هي عملية معقدة تشمل أكسدة الطعام في الخلايا لإنتاج الطاقة، وعادة ما تشار إلى عملية التنفس كعملية فيزيائية، ولكنها في الواقع عملية كيميائية بسبب عملية أكسدة الطعام المحدثة فيها. يحدث التنفس في الكائن الحي عبر الرئتين في أي كائن حي، بينما يحدث التنفس في الميتوكوندريا داخل الخلايا نفسها، حيث يتم أكسدة الطعام لإنتاج الطاقة وتنفس الكائن الحي.

كما ذكرنا سابقا، عملية تخزين الطاقة تتم عن طريق تشكيل جزيئات ATP التي يستخدمها جسم الكائن الحي في حالة الحاجة، ثم يتم تحويلها إلى ADP، وهو الأدينوزين ثنائي الفوسفات. ATP يعبر عن الأدينوزين ثلاثي الفوسفات، والفوسفات الغير عضوية هي مادة تحتوي على مجموعة فوسفات تتألف من الفوسفور والأكسجين. في نهاية هذه العمليات، يمكن تقسيم عملية التنفس إلى نوعين

 التنفس الهوائي : عملية التنفس الهوائي هي عملية استخدام الأكسجين وتكسير الغذاء الذي يحتوي على الجلوكوز لتكوين ثاني أكسيد الكربون والماء بواسطة عملية الأكسدة. يتم أيضا تخزين الطاقة المنتجة في جزيئات ATP. عادة، يحصل الكائن الحي، وخاصة الإنسان، على الطاقة من خلال عملية التنفس الهوائي. ومع ذلك، يحدث في بعض الأحيان التنفس اللاهوائي في العضلات أثناء التمارين الشاقة أو عندما تكون العضلة مجهدة، حيث يتم استخدام الأكسجين المخزن في خلايا العضلات بشكل كبير وسريع لتوفيره لجسم الإنسان.

 التنفس اللاهوائي: التنفس اللاهوائي هو الذي يحدث بدون استخدام الأكسجين، وتحدث دائمًا في الكائنات الحية الدقيقة مثل الخميرة، التي تقوم بتكسير الجلوكوز في الإيثانول وثاني أكسيد الكربون المتواجدين في خلاياها وتحويلهم إلى طاقة، فنجد أن عملية التنفس اللاهوائي تحدث بشكل كامل داخل سيتوبلازم الخلايا.