موضوع الكيمياء الحيوية المهم هو "التنفس" ، والذي من خلاله يقوم جسمك بتحويل العناصر الغذائية إلى جزيئات أدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) للحصول على الطاقة. نوعان مختلفان من التنفس هما التنفس الهوائي والتخمير. نوع آخر من التنفس هو التنفس اللاهوائي الذي يشبه إلى حد ما التخمير ولكنه لا يزال مختلفًا تمامًا.
التنفس الهوائي مقابل التخمير
الفرق بين التنفس الهوائي والتخمير هو أن التنفس الهوائي يحدث في وجود الأكسجين كما هو مطلوب لعملية تفكك مادته التنفسية ، حيث لا يتطلب التخمير وجود الأكسجين لتفكيك مواد الجهاز التنفسي. كلاهما يستخدم للحصول على الطاقة ، لكن عملياتهما مختلفة.
يحدث التنفس الهوائي في وجود الأكسجين ، ويولد جزيئات أدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) التي تستخدم كطاقة لمختلف وظائف الجسم. يمر من خلال 3 مراحل في المجموع. هذه هي تحلل السكر ، دورة كريبس ، وتمر كذلك عبر الفسفرة المؤكسدة. إنه شكل من أشكال التنفس الخلوي.
من ناحية أخرى ، أثناء عملية التخمير ، يتم تقسيم جزيئات السكر إلى مركبات أبسط لإنتاج جزيئات ATP لتحمل العمليات البيولوجية. يحدث في غياب الأكسجين. لها خطوتين ، وهما تحلل السكر وتجديد NADH وهي عملية تكسير حمض البيروفيك.
جدول مقارنة بين التنفس الهوائي والتخمير
| معلمات المقارنة | التنفس الهوائي | التخمير |
| الكائنات الحية | الحيوانات والنباتات | الخميرة والبكتيريا بشكل رئيسي |
| الأكسجين | يستخدم الأكسجين لتحطيم مادة الجهاز التنفسي. | لا يستخدم الأكسجين. |
| المنتجات النهائية | ثاني أكسيد الكربون والماء. | كحول الإيثيل وثاني أكسيد الكربون |
| مواد الجهاز التنفسي. | مؤكسد تماما | لم ينكسر تماما. |
| تكوين الماء | يتم تشكيلها. | عادة لا يتم تشكيلها. |
| استمرار | يحدث إلى أجل غير مسمى. | لا يمكن أن يحدث إلى أجل غير مسمى. |
| شكلت الطاقة | 686 سعر حراري | 39-59 سعر حراري |
| جزيئات ATP | يتم إنتاج 36 جزيء ATP. | يتم إنتاج 2 جزيئات ATP. |
| خطوات | تتكون من 3 خطوات. | تتكون من خطوتين. |
ما هو التنفس الهوائي؟
يستخدم التنفس الهوائي الأكسجين لإنتاج الطاقة على شكل جزيئات ATP عن طريق تكسير المواد التنفسية. وهو أكثر شيوعًا في الكائنات الحية المعقدة مثل الحيوانات ، والبشر ، والنباتات ، والثدييات ، وما إلى ذلك. وهو نوع من التنفس الخلوي.
المنتجات النهائية الرئيسية المكونة هي ثاني أكسيد الكربون والماء. يحدث في مصفوفة الميتوكوندريا في الخلية. إنه مهم للغاية لأنه يوفر طاقة كافية للكائنات لأداء الوظائف والعمليات الأساسية.
هناك مراحل مختلفة من التنفس الهوائي. المرحلة الأولى هي تحلل الجلوكوز الذي يحدث في العصارة الخلوية للخلية. أثناء تحلل السكر ، ينقسم الجلوكوز إلى جزيئين ATP و 2 NADH. ثم يتم تكوين أنزيم الأسيتيل أ.
في الخطوة التالية ، تحدث دورة كريبس (المعروفة أيضًا باسم دورة حمض الستريك). خلال المرحلة الأخيرة من التنفس الهوائي ، تتشكل كميات كبيرة من جزيئات ATP من خلال نقل الإلكترونات من FADH و NADH. في النهاية ، يتم تشكيل حوالي 36 جزيء ATP من خلاله.
يتم إنتاج جزيئات ATP من ADP والفوسفات غير العضوي باستخدام سينسيز ATP.
ما هو التخمير؟
التخمير هو عملية لا هوائية لتحطيم الجلوكوز للحصول على جزيئات ATP ، مما يعني أنه يمكن أن يحدث في غياب الأكسجين. يحدث في أنواع مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة في معظم الأحيان ، مثل حقيقيات النوى وبدائيات النوى. يحدث بشكل شائع في الخميرة والبكتيريا. يمكن أن يحدث أيضًا عند البشر ولكن فقط إذا كان إمداد الأكسجين محدودًا للغاية وكان هناك طلب كبير على الطاقة ، على سبيل المثال ، أثناء التدريبات المكثفة.
يحدث التخمر عند البشر في خلايا العضلات عندما يكون هناك نقص في الأكسجين. يمكن لهذه الخلايا أن تستهلك الأكسجين الخاص بها إذا كانت تتقلص بشكل متكرر. في حالة عدم وجود الأكسجين ، فإنها تمر من خلال تحلل السكر لإنتاج جزيئات ATP. هذه الخلايا العضلية تصنع حمض البيروفيك من خلال الجلوكوز ، وبعد ذلك يقوم الإنزيم الموجود في خلايا العضلات بتحويله إلى حمض البيروفيك.
في عملية التخمير ، يتم استقلاب الجلوكوز (أي ، تقسيمه إلى) حمض البيروفيك من خلال عملية تحلل السكر. يتم تحويل حمض البيروفيك هذا إلى أسيتالديهيد. ثم يتم تحويله إلى كحول إيثيلي. يتم إنتاج 2 جزيء ATP في المتوسط من خلال عملية التخمير.
الاختلافات الرئيسية بين التنفس الهوائي والتخمير
استنتاج
يستخدم كل من التنفس الهوائي والتخمير لتوفير الطاقة للكائنات بطرق مختلفة. يحدث التنفس الهوائي بشكل رئيسي في الحيوانات والنباتات وتحت وجود الأكسجين ، بينما يحدث التخمر بشكل أساسي في الخميرة والبكتيريا وفي غياب الأكسجين.
كلتا العمليتين لهما نفس القدر من الأهمية حيث أن لكل منهما وظائف ومراحل مختلفة قليلاً تمر بها.
مراجع
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jctb.5030320607
- https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-food-022811-101255
