تسمى العملية التي يتم من خلالها إطلاق الطاقة داخل الخلايا بسبب تكسر جزيئات الجلوكوز التنفس الخلوي. تنقسم هذه العملية إلى فئتين تعرفان باسم التنفس الهوائي واللاهوائي والتي تعتمد على استخدام الأكسجين.
الهوائية مقابل التنفس اللاهوائي
الفرق بين التنفس الهوائية واللاهوائية هو أن عملية التنفس الهوائية تعتمد على الأكسجين بينما التنفس اللاهوائي لا يعتمد على الأكسجين لإنتاج الطاقة. تحدث عملية التنفس الخلوي إما في الميتوكوندريا أو في السيتوبلازم عن طريق آلية التنفس الهوائية أو اللاهوائية.
التنفس الهوائي هو فئة فرعية من التنفس الخلوي الذي يستخدم الأكسجين لإنتاج الطاقة من الطعام. مصطلح الهوائية مشتق من الكلمة الأكسجين بحد ذاتها. المنتج الثانوي للتنفس الخلوي الهوائي هو ثاني أكسيد الكربون والأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP).
التنفس اللاهوائي هو فئة فرعية من التنفس الخلوي التي لا تستخدم الأكسجين لإنتاج الطاقة من الطعام. مصطلح اللاهوائية مشتق من الكلمة ليس أكسجين بحد ذاتها. المنتج الثانوي للتنفس الخلوي اللاهوائي هو حمض اللاكتيك و ATP. ضع في اعتبارك أن ATP هي عملة الطاقة لجميع الخلايا.
تستخدم أجهزة التنفس اللاهوائي كمية أقل نسبيًا من الطاقة حيث لا يتم تكسير الجلوكوز تمامًا مقارنة بالتنفس الخلوي الهوائي بسبب وجود الأكسجين في عملية التنفس.
جدول المقارنة بين التنفس الهوائي واللاهوائي (في شكل جدولي)
| معلمة المقارنة | التنفس الهوائي | التنفس اللاهوائي |
|---|---|---|
| تعريف | يتضمن التنفس الهوائي إنتاج الطاقة ، عن طريق تكسير الجلوكوز باستخدام الأكسجين. | التنفس اللاهوائي ينطوي على إنتاج الطاقة ، عن طريق تكسير الجلوكوز دون استخدام الأكسجين. |
| مدة العملية | إنها عملية بطيئة وتستغرق وقتًا طويلاً. | إنها أسرع نسبيًا من العملية الهوائية. |
| عملية الاحتراق | التنفس الهوائي له عملية احتراق كاملة. | التنفس اللاهوائي له عملية احتراق غير كاملة. |
| متطلبات | يتضمن وجود الأكسجين والجلوكوز للعملية. | إنه ينطوي على وجود الأكسجين فقط حتى تتم العملية. |
| المنتجات النهائية | يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء كمنتجات ثانوية للعملية. | يتم إنتاج الإيثانول وحمض اللاكتيك وثاني أكسيد الكربون كمنتجات ثانوية. |
| كمية إنتاج الطاقة | إنه ينطوي على قدر كبير من إنتاج الطاقة بسبب وجود الأكسجين لتفكيك الجلوكوز تمامًا. | إنه ينطوي على كمية منخفضة نسبيًا من إنتاج الطاقة بسبب عدم وجود الأكسجين لتفكيك الجلوكوز تمامًا. |
| معادلة | جلوكوز + أكسجين + ماء + طاقة + ثاني أكسيد الكربون | الجلوكوز في الطاقة + حمض اللاكتيك |
| أمثلة | حقيقيات النوى مثل النباتات والحيوانات هي أمثلة شائعة على التنفس الهوائي. | حقيقيات النوى مثل تلك الموجودة في خلايا العضلات البشرية والبكتيريا والخميرة وما إلى ذلك هي أمثلة شائعة على التنفس اللاهوائي. |
ما هو التنفس الهوائي؟
التفاعل الكيميائي الهوائي هو التفاعل المتسلسل المحفز بالإنزيم والذي يتضمن تكسير جزيئات الجلوكوز لإنتاج الطاقة في وجود الأكسجين.
تنتج المنتجات النهائية لهذه التفاعلات الكيميائية منتجات ثانوية مثل ثاني أكسيد الكربون والماء والكثير من الطاقة. يتم تحرير حوالي 2900 كيلوجول / مول من الجلوكوز كطاقة بعد هذه العملية.
معادلة كيميائية للتنفس الهوائي
جلوكوز + أكسجين ← ثاني أكسيد الكربون + ماء + طاقة
يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء كمنتجات ثانوية للعملية جنبًا إلى جنب مع ATH ، أي أدينوسين ثلاثي الفوسفات. يقود ATH الطاقة إلى الخلايا لدفع العمليات المختلفة مثل حركة العضلات أو التخليق الكيميائي وما إلى ذلك.
هذا التنفس الكيميائي شائع جدًا في الحيوانات والنباتات. إذا رأينا نمط تنفسنا ، فإننا نستنشق الكثير من الأكسجين وفي المقابل نخرج ثاني أكسيد الكربون.
عندما يصل الأكسجين إلى خلايا الجسم المختلفة التي تحتوي بالفعل على الجلوكوز ، والذي يتم تكسيره بعد ذلك لإطلاق ثاني أكسيد الكربون والماء.
يتم استخدام هذا من قبل أجسامنا ثم يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي.
ما هو التنفس اللاهوائي؟
التفاعل الكيميائي اللاهوائي هو التفاعل المتسلسل المحفز بالإنزيم والذي يتضمن تكسير جزيئات الجلوكوز لإنتاج الطاقة في غياب الأكسجين.
تنتج المنتجات النهائية لهذه التفاعلات الكيميائية منتجات ثانوية مثل ثاني أكسيد الكربون والكحول والطاقة.
معادلة كيميائية للتنفس اللاهوائي
الجلوكوز ← الكحول + ثاني أكسيد الكربون + الطاقة
استجابةً لنقص الأكسجين في جسم الإنسان ، نميل نحن البشر أيضًا إلى إظهار التنفس الكيميائي اللاهوائي.
بينما نمر بمهام شاقة مثل الجري أو اللعب أو الجري السريع أو التمرين ، يتطلب جسمنا الكثير من الطاقة الإضافية.
يتم تلبية هذا الطلب الإضافي على الطاقة من خلال خلايا العضلات لدينا من خلال الخضوع لعملية التنفس اللاهوائي.
في حال كنت تعاني من تقلص عضلي أثناء اللعب أو التمرين ، فأنت تعرف من يجب أن تلومه الآن.
بسبب نقص الأكسجين ، لم يكتمل تكسير الجلوكوز مما قد ينتج عنه تطوير حمض اللاكتيك كمنتج ثانوي.
الجلوكوز ← حمض اللاكتيك + الطاقة
وبالتالي ، يمكننا القول أن التنفس اللاهوائي ينتج الأقارب كمية أقل من الطاقة مقارنة بالتنفس الهوائي بسبب نقص الأكسجين في العملية.
الاختلافات الرئيسية بين التنفس الهوائي واللاهوائي
على الرغم من أن كلاهما طريقتان لتوليد الطاقة عن طريق التنفس الكيميائي ، إلا أن هناك الكثير من الاختلافات بين التنفس الهوائي واللاهوائي عندما يتعلق الأمر باستخدام الأكسجين وإنتاج الطاقة.
استنتاج
كلتا العمليتين ، أي التنفس الهوائي واللاهوائي مهمان لجميع الكائنات الحية للبقاء على قيد الحياة لأن عملية التنفس ضرورية لوجود الحياة على الأرض.
يتم تلبية متطلبات الطاقة للكائنات الحية المختلفة من خلال عمليتي التنفس الكيميائي.
بينما يشمل التنفس الكيميائي الهوائي استخدام الأكسجين لكسر الجلوكوز وإنتاج الطاقة. من ناحية أخرى ، ينطوي التنفس اللاهوائي على عدم وجود الأكسجين لكسر الجلوكوز وإنتاج الطاقة.
أيضًا ، يتضمن التنفس الكيميائي اللاهوائي إنتاجًا أقل للطاقة بسبب نقص الأكسجين لتكسير الجلوكوز تمامًا.
ومع ذلك ، يمكن أن يكون هذا أمرًا بالغ الأهمية في الحالات التي يكون فيها الإمداد بالأكسجين محدودًا للغاية.
ولكن بشكل عام ، تعتبر عمليات التنفس الهوائية واللاهوائية طرقًا رائعة للبشر وجميع الكائنات الحية للبقاء على قيد الحياة لأن التنفس الكيميائي أمر حاسم للوجود.
- https://jb.asm.org/content/178/5/1374.short
- https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1046/j.1432-1327.1998.2510538.x
- https://www.microbiologyresearch.org/content/journal/micro/10.1099/00221287-98-1-231
