بحث عن التنفس الخلوي

تتأثر عمليات الحصول على الطعام واكتساب الطاقة وفقدها والأيض وغيرها من العمليات الحيوية بالأسس العلمية للنباتات. تمت مقارنة عمليات النبات بعمليات الحيوانات في جميع أنواعها، وتحدث بعض هذه العمليات ليلا وأخرى نهارا. تسمى العمليات التي تحدث داخل الخلية باسم العمليات الخلوية، بينما العمليات التي تحدث خارج الخلية وتقوم بها النباتات تسمى بالعمليات غير الخلوية. ومن أهم هذه العمليات عملية التنفس الخلوي.

عملية التنفس الخلوي

هذه العملية هي مجموعة من التفاعلات الحيوية التي تحدث داخل الخلية، وتكون في شكل سلسلة مترابطة من التفاعلات. خلال هذه العملية، تقوم النباتات بتحطيم المركبات الصعبة التحليل والجزيئات العضوية وتحويلها إلى طاقة يستفيد منها النبات. يحدث هذا العملية عادة أثناء الليل، وتتم في جزء خاص داخل الخلية يسمى الميتوكوندريا، وهذا الجزء هو المركز الرئيسي لإنتاج الطاقة في الخلية.

الميتوكندريا

النواة هي حقيقة الخلية ويتخذ شكلًا عصويًا أو بيضاويًا، ويتراوح حجمها بين 0.5 إلى 10 ميكرومتر، وتتمثل وظيفتها الأساسية في إنتاج الطاقة على شكل ثلاثي الأدينوسين ثلاثي الفوسفات.

بالإضافة إلى توليد الحرارة وتخزين الكالسيوم، فإن الميتوكوندريا موجودة في جميع خلايا الجسم باستثناء كرات الدم الحمراء، وتحتوي على غشاءين؛ الغشاء الخارجي الذي يتيح نفاذية الجزيئات الصغيرة ويحتوي على قنوات لنقل الجزيئات الكبيرة، والغشاء الداخلي الذي يقلل من نفاذية الجزيئات ويسمح للجزيئات الصغيرة بالعبور إلى الكتلة المركزية التي تحتوي على حمض الستريك وحمض الديوكسيريبونوكلييك.

مراحل التنفس الخلوي

 تتألف عملية التنفس من عدة مراحل، وتم تقسيم هذه المراحل إلى أربعة، وهي:

 مرحلة التحلل السكري

 أحد أبرز ما يميز مرحلة التحلل السكري هو أنها تحدث في جميع الكائنات الحية، سواء تتنفس بالهواء أو تكون غير هوائية، والمكان الذي يحدث فيه هو جزء يسمى السيتوسول وهذا الجزء هو السائل الواقع داخل السيتوبلازم، وتحدث في السيتوسول كل التفاعلات بشكل خاص بسبب وجوده فيه

 انزيمات تكون محفزة ومساعدة لهذه التفاعلات. وهذه المرحلة تبدأ خطوة إنتاج جزأين من حمض  الفيك و البير ، و يتم انتاجهما بسبب دخول الغلوكوز للخلية ثم يقوم بتحلله لهذين الجزأين  وذلك بعد ان يمر بعدة تفاعلات، ومن نتائجها ، يتم وجود حمض بيروفيك، وكذلك يوحد نواقل هيدروجينية تكون ناتجة طاقة.

مرحلة إنتاج أستيل مرافق إنزيم “أ”

 هي مرحلة تحول حمض البيروفيك إلى أستيل، يتطلب وجود الأكسجين كشرط، وعند توافره يتم تحويل حمض البيروفيك إلى مجموعة أستيل التي تنتج ثاني أكسيد الكربون في الميتوكندريون، وذلك بوجود مرافق الإنزيم “أ” ونواقل هيدروجينية، وتتمثل نتائج هذه المرحلة في إنتاج ثاني أكسيد الكربون ومرافق إنزيم “أ” ونواقل هيدروجينية.

مرحلة كربس “حلقة كربس”

تعتبر هذه العملية مستمرة، ولذلك تم اطلاق اسم `الحلقة` عليها. حيث يتفاعل المنتج من المرحلة الثانية مع مركب يحتوي على أربع ذرات كربون، ويتحدان معا لتشكيل مركب جديد على شكل سداسي الكربون. يبدأ بعدها عملية تفاعلات الأكسدة التي تساعد في إعادة ترتيب الذرات من جديد. تستمر هذه العملية مرارا، ومن نتائجها تنتج نواقل هيدروجينية وجزيئات طاقة وثاني أكسيد الكربون. يتم استقبال هذه النواقل في جميع مراحل العملية من قبل نوعين من النواقل الكيميائية، وعندما يتحدان معا، يتشكل المنتج الجديد .

مرحلة نقل الالكترونات

 هناك مجموعة من البروتينات والإنزيمات الموجودة في الغشاء الداخلي لجزيء الميتوكوندريا. تعمل هذه الإنزيمات كمكونات للناقلات وتتمركز داخل الغشاء. تحتوي هذه المرحلة على خطوات هامة في نقل الإلكترونات، حيث يتم إنتاج الطاقة ونقلها في نفس الوقت. تلك الخطوات مهمة جدا

تبدأ أول خطوة في هذه السلسلة بنقل الإلكترونات وأيونات الهيدروجين من مكانها، أي من النواقل الكيميائية، وبذلك تمر عبر سلسلة نقل الإلكترونات. وتفقد هذه الجزيئات جزءا من طاقتها، ويتم استخدام الجزء الآخر من الطاقة في نقل أيونات الهيدروجين عبر الحيز بين الغشائي، ليرتفع مستوى تركيزها، ثم تعود هذه الأيونات للانتقال خلال الإنزيم الذي يقوم ببناء الطاقة في الجزيئات، وبالتالي يتم تنشيط الجزيئات. ويمثل هذا المقطع تلخيصا لما يحدث في عملية التنفس الخلوي.

اهمية التنفس الخلوي

تعمل هذه العملية على الحفاظ على درجة حرارة الجسم وتلعب دورًا كبيرًا في الحفاظ على ثبات الحرارة، والهدف الأساسي من هذه العملية هو الحصول على الطاقة المتولدة من تحليل هذه المركبات العضوية.

يعد استخدام هوة الجلوكوز من أهم الأشكال التي يتم إنتاجها من الطاقة، ويستخدم لتحفيز النشاطات الحيوية داخل الخلية.

تلعب هذه العملية دورًا كبيرًا في بناء وتوفير الهيكل الكربوني اللازم والضروري لعملية البناء الضوئي في النبات.