التنفس الخلوي

بسم الله الرحمن الرحيم

مفهوم التنفس الخلوى
يعتبر الجلوكوز والكربوهيدرات الأخرى صور مخزنة للطاقة وأيضا صور تنتقل فيها الطاقة من خلية الى أخرى ومن كائن حى الى أخر.

التنفس الخلوى:- هو العملية التى تستخرج بها خلايا الكائن الحي الطاقة من الروابط الكيميائية لجزيئات الطعام التى يصنعها النبات أو يتناولها الحيوان.

ويستخدم الطاقة لبناء جزيئات أدينوسين ثلاثى الفوسفات (ATP )

ويعبر عن جزئ الغذاء بجزئ الجلوكوز عند إيضاح أسلوب وخطوات انحلاله(علل؟)
ج-1- لأن أغلب خلايا الكائنات الحية تستخدم الجلوكوز اكثر من جزئ غذاء أخر.
2- ويمكن تشبيه جزئATP العملة الصغيرة (الفكة)التى تتميز بسهولة تداولها وصرفها
وكل طاقة تحتاج الخلية الى تدبيرها يلزمها ATP أى أنها تعتبر العملة الدولية للخلية.


تركيب جزئ ATP الجزئ الواحد يتكون من 3 تحت وحدات
1- قاعدة نيتروجينية هى الأدينين.
2- سكر خماسى الكربون يسمى الريبوز.
3- مجموعة الفوسفات (ثلاث مجموعات فوسفات )

وعند تحلل ATP الى ADP ينطلق مقدار من الطاقة يساعد على التفاعلات الكيميائية التى تحتاج الى طاقة وتقدر بحوالى من 7-12 سعر حرارى كبير لكل مول
وتبدأ عملية التنفس الخلوى بجزئ الجلوكوز
وتتلخص أكسدته فى المعادلة الآتية ويتضح فيها كمية الطاقة الناتجة من مول واحد من الجلوكوز :-

C6H12O6+6O2 6CO2 +6H2O +2880 K.j

- وتتم أكسدة الجلوكوز على مرحلتين :-

• مرحلة أنشطار الجلوكوز (التخمر)تتم فى الجزء غير العضيى من السيتوبلازم (السيتوسول).
• مرحلة التنفس (دورة كريبس –نقل الإلكترون) تتم فى الأجسام السبحية ( الميتوكوندريا).


تركيب الميتوكوندريا (الأجسام السبحية) :-
توجد فى الكائنات الحية وهى محاطة بغشائين منفذين الخارجى ناعم - والداخلى به التواءات تعرف بالرفوف تزيد من سطحه وكلما زاد نشاط الأيض فى الخلية تزداد الأجسام السبحية والرفوف بداخلها .

1- ويوجد بين الرفوف محلول مكثف من مادة الأساس التى تحتوى على أنزيمات وأنزيمات مساعدة وماء وفوسفات وجزيئات أخرى وتحدث فيه بعض تفاعلات دورة كريبس.

2- أما التفاعلات الأخرى لدورة كريبس وتفاعلات نقل الإلكترون تحدث فى الغشاء الداخلى حيث توجد الأنزيمات الضرورية وجزيئات حاملات الإلكترون.

3- أى الأجسام السبحية تعتبر حقل التفاعلات الكيميائية فى الخلية.

4- الغشاء الخارجى يدع أغلب الجزيئات الصغير تدخل وتخرج بحرية والداخلى لايسمح إلا بمرور جزيئات معينة.

5- فى انشطار الجلوكوز ودورة كريبس تزال ذرات الهيدروجين من الهيكل الكربونى لجزئ الجلوكوز لتنتقل إلى مساعدات الأنزيم التى تعمل كحاملات الكترون وأولها NAD+ الذى يختزل الى NADH2 والثانى FAD الذى يختزل الى . FADH2

6- فى المرحلة الأخيرة من التنفس تعطى كل من جزيئات NADH2 وجزيئات FADH2 الكتروناتها الى سلسلة نقل الإلكترون , لتمر منحدرة على طول سلسلة حاملات الإلكترون تسمى سيتوكرومات ذات بناء متشابة ولكنها تختلف لتمكينها من حمل إلكترونات على مستويات طاقة مختلفة.

7- وعند نزول الإلكترونات خطوة بخطوة الى مستويات طاقة أقل فان الطاقة المنطلقة تستخدم فى تكوين جزئ ATP من جزئ ADP والفوسفات فى عملية الفسفرة التأكسدية وعندما تصل الإلكترونات الى أقل مستوى منخفض خاص بها تتحد هى وبروتوناتها المرافقة لها مع الأكسجين مكونة جزئ ماء.


أولا مرحلة انشطار الجلوكوز أو( التخمر )

1- ينشطر جزئ الجلوكوز الى جزيئين من حمض البيروفيك مع تكوين جزيئين من ATP وجزيئين NADH2 فى سيتوبلازم الخلية.

2- ينتقل جزيئا حمض البيروفيك من سيتوبلازم الخلية الى الميتوكوندريا يعبر الغشائين الخارجى والداخلى ويتأكسد كل جزئ الى مجموعة أستيل CH3CO- وجزئ CO2 ويتكون جزيئين NADH2 محملين بجزء من الطاقة وناقلين للهيدروجين والإلكترونات.



3- تتحد كل مجموعة أستيل مع مركب يسمى مساعد الإنزيم Co-enzymeA (Co-A) ويمكن لمجموعات الأستيل الأخرى الناتجة من تكسير جزيئات الدهون أو الأحماض الأمينية أن تتحد مع (Co-A) وتواصل مسيرتها فى دورة كريبس .

ثانياً مرحلة التنفس
1- دورة كريبس (أو دورة حمض الستريك ).
وصف دورة كربس:-
أ‌- يدخل جزئ الأستيل كو أنزيم أ الى دورة كريبس حيث ينفصل عنه مساعد الأنزيم أ الذى يكرر عملة فى دورة أخرى.

ب‌- تتحد مجموعة الأستيل ثنائى الكربون مع مركب رباعى الكربون (حمض الأكسالوأسيتيك ) ليكون مركب سداسى الكربون هو حمض الستريك.

ت‌- يتأكسد اثنان من المركبات الوسطية وينتج جزيئان من .CO2

ث‌- يدار حمض الأكسالوأسيتيك ليعمل دورة أخرى فكل دورة تستخدم مجموعة أستيل وتعيد جزئ من
حامض الأكسالوأسيتيك ليبدأ دورة أخرى من جديد .
ج‌- تستخدم الطاقة الناتجة من أكسدة ذرات الكربون فى تحويل:-

• تحويل جزئ ADP الى ATP(جزئ واحد فى الدورة )=2جزئ ATP
• وتحويل NAD+ الى NADH2 (3 جزيئات فى الدورة)=6جزئ NADH2
• وتحويل FAD الى FADH2 (جزئ واحد فى الدورة)=2جزئ FADH2