أثناء التنفس الهوائي ، تحصل الخلايا على الطاقة في وجود الأكسجين من خلال سلسلة من التفاعلات المعروفة باسم دورة حمض الستريك. يوفر الجلوكوز تفاعلًا رئيسيًا وسيطًا ضروريًا حتى تحدث هذه التفاعلات. الجلوكوز هو جزيء سكر من ستة كربون يتكسر إلى جزيئين من ثلاثة أنواع من حمض البيروفات. هذه الجزيئات البيروفينية ، في وجود الأكسجين ، يمكن أن تدخل دورة حمض الستريك ، مما ينتج كمية كبيرة من الطاقة للخلية.
تحلل
يمكن الحصول على الجلوكوز مباشرة من النظام الغذائي أو عن طريق تكسير الجليكوجين ، وهو بوليمر من جزيئات الجلوكوز. خلال عملية التحلل السكري ، يتم استقلاب الجلوكوز من قبل الخلية لإنتاج الطاقة. إن عملية التحلل السكري ليست فعالة للغاية من حيث إنتاج الطاقة ، ولكن العملية نفسها تنتج سلسلة من المركبات الوسيطة التي يمكن استخدامها في العمليات الأخرى. واحد من هذا القبيل وسيطة هو البيروفات. في غياب الأكسجين ، يمكن تحويل البيروفيت إلى حمض اللاكتيك أو الكحول من خلال عملية تعرف باسم التخمر. ومع ذلك ، في وجود الأكسجين ، أثناء التنفس الهوائية ، يمكن أن يدخل البيروفات دورة حمض الستريك.
دورة حمض الستريك
دورة حمض الستريك هي سلسلة من التفاعلات التي تنتج في النهاية كمية كبيرة من الطاقة للخلية. يمكن أن تحدث هذه الدورة فقط في الظروف الهوائية - أي الظروف التي يوجد بها كمية كافية من الأكسجين.
في وجود الأكسجين ، يمكن لجزيئات البيروفات المتكونة في نهاية تحلل السكر أن تدخل دورة حمض الستريك عن طريق التفاعل مع مركب يسمى Acetyl-CoA. خلال هذا التفاعل ، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون. في الواقع ، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون في عدد من الخطوات خلال دورة حمض الستريك. هذا هو ، في جزء منه ، تفسير لماذا التنفس الهوائي ينطوي على التنفس في الأكسجين وتنفس ثاني أكسيد الكربون.
سلسلة النقل الالكترونى
بحكم التعريف ، يتطلب التنفس الهوائي الأكسجين. الأكسجين مطلوب لأنه مطلوب في سلسلة نقل الإلكترون.
سلسلة نقل الإلكترونات للخلية هي سلسلة من التفاعلات التي تربط تفاعلات كيميائية بين متبرعي الإلكترون ومتقبلات الإلكترون لنقل البروتونات عبر الغشاء الخلوي. في التنفس الهوائي ، الأكسجين هو المستقبِل النهائي للإلكترون.
وينتج عن نقل الإلكترونات تدرجًا بروتونيًا. عندما تسافر البروتونات عبر الغشاء ، تتدفق أسفل التدرج ، يتم إنشاء الطاقة في شكل جزيئات تسمى ATP ، أو ثلاثي الفوسفات الأدينوسين.
في حالة عدم وجود الأكسجين ، لا يمكن إعداد التدرج ، ولا يمكن حدوث هذه التفاعلات.
جلوكوز
في حين أن الجلوكوز يمكنه توفير الطاقة للخلية من خلال التحلل السكري ، إلا أن هذه العملية ليست فعالة للغاية. يبدأ دخل جزيئين من الطاقة ATP في بدء التفاعل ، ولكن في النهاية ، يتم إنشاء أربعة جزيئات طاقة ATP فقط.
يوفر الجلوكوز دورًا أكبر لإنتاج طاقة أكثر كفاءة من خلال توفير جزيئات البيروفات للدخول في دورة حمض الستريك. في نهاية دورة حمض الستريك ، يتم إنشاء 36 جزيء طاقة ATP لكل جزيء جلوكوز واحد يتم استقلابه بالكامل.
مصادر الجلوكوز
يمكن الحصول على الجلوكوز مباشرة من النظام الغذائي. الجلوكوز هو عبارة عن جزيء سكر أحادي السكاريد ذي ستة كربونات ، يُعرف أيضًا باسم دكستروز ، أو سكر طاولة بسيط. وهو أيضا جزء من سلسلة طويلة من جزيئات تخزين الطاقة تسمى الجليكوجين. عندما تحتاج الخلايا إلى مزيد من الجلوكوز لإنتاج مزيد من الطاقة ، يمكن تقسيم الجليكوجين لإفراز مونومرات فردية من الجلوكوز ، والتي يمكن أن تدخل مسار التحلل الجلدي. في نهاية المطاف يمكن لجزيئات البيروفات الناتجة أن تدخل دورة حمض الستريك ، بشرط وجود الأكسجين.
