في المصطلحات العامية ، يشير التنفس إلى عملية التنفس. في المصطلحات العلمية والطبية ، ومع ذلك ، التنفس هو سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تحدث على المستوى الخلوي. في الواقع ، يتم تعريف التنفس على أنه التفاعلات التي يتم من خلالها تحويل جزيئات المغذيات مثل السكر إلى جزيئات منتج ، والتي تحرر الطاقة التي تستخدمها الكائنات الحية للحفاظ على الحياة. هناك ثلاثة أنواع متميزة من التنفس.
التنفس الهوائي
يعتمد البشر ومعظم الكائنات الحية متعددة الخلايا في المقام الأول على التنفس الهوائي ، أي التنفس الذي يحدث في وجود الأكسجين. خلال هذه العملية الخلوية ، اشرح دكتورز. ريجينالد غاريت وتشارلز غريشام ، يتم تحويل السكريات لأول مرة إلى البيروفات الجزيئية الأصغر بكثير. ثم يتفاعل جزيء البيروفات مع إنزيم لإنتاج الأسيتيل Co-A ، الذي يتم حرقه كيميائياً في الأكسجين لتوليد ثاني أكسيد الكربون والماء ، ومنتجات نفايات التنفس الهوائي. ومن المنتجات المهمة الأخرى للتنفس الهوائي هو الأدينوزين ثلاثي الفوسفات ، أو ATP ، وهو جزيء طاقة كيميائي ويستخدم من قبل الخلايا لتوفير احتياجاتها من الطاقة. ATP ، على سبيل المثال ، وقود كل تقلص العضلات. بالمقارنة مع أنواع التنفس الأخرى ، فإن التنفس الهوائي هو الأكثر كفاءة وينتج أكثر الطاقة.
التخمر اللبني
بعض الكائنات الحية لا تستطيع الوصول إلى الأكسجين ، والكائنات الأخرى في بعض الأحيان تعاني من نقص الأوكسجين. لهذا السبب ، هناك نوع ثاني من التنفس يمكن أن يحدث بدون الأكسجين ، على الرغم من أنه أقل كفاءة من التنفس الهوائي. ينطوي التخمر اللبني على تحويل جزيئات السكر إلى البيروفات ، وبعد ذلك لن يحدث أي حرق كيميائي آخر لجزيئات المغذيات. لاحظ الدكاترة. غاريت وغريشام ، إن إنتاجية الطاقة من التخمر اللبني تقل بمقدار خمسة عشر مرة تقريبًا في جزيء السكر عن تلك الناتجة عن التنفس الهوائي. يستخدم البشر التنفس اللاهوائي فقط بشكل غير متكرر ولفترات قصيرة ، كما هو الحال في عضلات الساق خلال اللحظات الأخيرة من العدو. يتم تحويل نفايات البيروفيت إلى حمض اللاكتيك ، الذي لا ينتج طاقة إضافية ، ولكنه يؤدي إلى حرقان في أرجل العداء على سبيل المثال.
التخمير الايثانولي
بعض الكائنات الصغيرة جدا ، مثل بعض البكتيريا ، قادرة على إنتاج طاقة كافية من خلال التنفس اللاهوائي - أي التنفس الذي ينطلق دون أكسجين - لتوفير احتياجاتها الدائمة من الطاقة. الخميرة هي مثال على هذا الكائن الحي. يستخدمون استراتيجية تسمى التخمر الايثانولي ، والتي تبدأ بشكل مشابه للتخمير اللبني مع تحويل السكر إلى البيروفات. شرح الدكاترة. ماري كامبل وشون فاريل في كتابهما ، "الكيمياء الحيوية" ، ومع ذلك ، في هذه المرحلة تنشأ خلافات. أثناء التخمير الإيثانولي ، يتفاعل البيروفات أكثر لفقد ذرة كربون. يتم تحرير الكربون في شكل ثاني أكسيد الكربون جزيء ، ويترك وراء الايثانول جزيء ، أو شرب الكحول. في حين أن التخمر الإيثانولي ليس فعالاً في استخدام الطاقة ، إلا أنه ينتج طاقة كافية لتلبية احتياجات الخميرة.
