التنفس الهوائي هو إحدى العمليات التي تستخدم فيها الكائنات الحية مصادر الغذاء لإنتاج طاقة قابلة للاستخدام. في هذه الحالة ، يتم أكسدة المركبات العضوية من خلال سلسلة من التفاعلات لإنتاج مصدر للطاقة يسمى ثلاثي الفوسفات الأدينوزين ، أو ATP. معالجة ATP ، بدوره ، يدفع النشاط الأيضي للجسم ، وبالتالي يجب أن يكون في العرض المستمر لأداء صحي. يمكن التفكير في التنفس الهوائي على أنه يتكون من ثلاث مراحل تقريبًا ، وبعد مركب مثل الجلوكوز يمكن أن يوضح الرحلة.
تحلل
الخطوة الأولى في التنفس الهوائي هي التحلل السكري - والتي يمكن أن تكون أيضًا الخطوة الأولى للتنفس اللاهوائي ، حيث أن الأكسجين غير مطلوب بشكل صريح. هنا ، يتم تحويل الجلوكوز إلى حمض البيروفيك من خلال العديد من التفاعلات التي تحركها الإنزيمات التي تستخدم طاقة جزيئين ATP لجزيء الجلوكوز الواحد. يخلق التحلل السكري أربعة جزيئات ATP ، ومع ذلك ، هناك ربح صافي لجزيئين ATP بنهاية التفاعلات. يتحلل تحلل السكر في السيتوبلازم الخلوي ، السائل المحيط بالعضيات الغشائية المغلقة.
دورة كريبس
تقوم دورة حمض الليمون كريبس بتحويل حمض البيروفيك المتولد في تحلل السكر إلى جزيئين اثنين من الإنزيمات المساعدة ، NADH2 و FADH2 ، وتنتج جزيئين من ATP لكل جزيء واحد من الجلوكوز الأصلي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن دورة حمض الليمون كريبس يخلق ثاني أكسيد الكربون - ستة جزيئات منه في الجلوكوز واحد. كل هذا يحدث داخل عضيات "بيت الطاقة" المسماة الميتوكوندريا.
الخطوات النهائية
تفاعلان آخران ، غالباً ما يتزوجان معاً بسبب طبيعتهما المتداخلة ، ينهيان التنفس الهوائي: سلسلة نقل الإلكترون والفسفرة المؤكسدة. هذه الخطوات هي تلك التي تعتمد مباشرة على الأكسجين ، والذي يستخدم كمستقبل للإلكترون أثناء سلسلة نقل الإلكترون ، والذي يحدث في أغشية الميتوكوندريا الداخلية.
الأكسجين مهم بشكل غير مباشر في التنفس الهوائي لتحلل السكر ودورة كريبس ، لأن NADH2 و FADH2 يتحولان إلى أنزيمات أساسية أكثر تستخدم لدفع بعض ردود الفعل في تلك الخطوات السابقة.
إنتاج ATP
يتم نقل الإلكترونات من مركب إلى آخر ، وفي النهاية يتم نقلها إلى الأكسجين ، وهذا ينتج الماء. تقوم سلسلة نقل الإلكترون والفسفرة المؤكسدة بتحويل الأدينوزين ثنائي فسفات ADP إلى ATP: ثلاث جزيئات ، بشكل متصور ، من مرور كل زوج من الإلكترونات خلال الدورة. كل الأشياء التي تعتبر ، يمكن للتنفس الهوائي نظريا توليد 34 جزيء ATP من كل واحد من الجلوكوز.
إزالة النفايات
التنفس الهوائي يخلق عددا من المنتجات الأخرى إلى جانب ATP. بعض من هذه الدورة مرة أخرى في هذه العملية ، مثل الأنزيمات NAD و FAD التي أعيد تشكيلها من NADH2 و FADH2 خلال سلسلة نقل الإلكترون. لكن ثاني أكسيد الكربون المتولد أثناء دورة حمض الليمون في كريبس والماء المتولد من سلسلة نقل الإلكترون هي منتجات نفايات يجب إزالتها من الجسم.
