من الضروري لكل كائن حي أن يستمد الطاقة ويستفيد منها للبقاء على قيد الحياة. يتم الحصول على هذه الطاقة عن طريق تكسير السكريات ثم تخزينها في ATP. وبالتالي ، يلعب ATP دورًا مهمًا في تخزين ونقل الطاقة في الخلايا.
هناك عمليتان رئيسيتان تؤديان إلى تكوين ATP. وتشمل هذه التنفس الخلوي والتخمير.
التنفس الخلوي مقابل التخمر
الفرق بين التنفس الخلوي والتخمير هو أنه في عملية التنفس الخلوي ، يتأكسد الجلوكوز بالكامل في ثاني أكسيد الكربون والماء بينما تؤدي عملية التخمير إلى أكسدة الجلوكوز جزئيًا فقط أثناء إنتاج جزيئات عضوية صغيرة كنفايات. هذا يعني أن التنفس الخلوي يفرغ طاقة أكثر من التخمير.
التنفس الخلوي هو عملية بقاء تحدث داخل خلايا الكائنات الحية. من خلال عملها ، يتم تحويل الطاقة الكيميائية المشتقة من العناصر الغذائية وجزيئات الأكسجين إلى ATP. إلى جانب إنتاج ATP ، يتم أيضًا إطلاق كمية معينة من النفايات. هذا يغذي جميع الأنشطة الخلوية التي تحدث داخل الجسم.
التخمير هو عملية أخرى يتم من خلالها إنتاج ATP. ومع ذلك ، فإن التخمير ليس بنفس الكفاءة السابقة لأنه لا يؤكسد الجلوكوز بشكل كامل. هذا يعني أنه يتم تكوين القليل من ATP من الطاقة الكيميائية إلى جانب كمية أكبر من منتجات النفايات. تشمل هذه النفايات حمض اللاكتيك والإيثانول.
جدول مقارنة بين التنفس الخلوي والتخمير
| معلمات المقارنة | التنفس الخلوي | التخمير |
| أكسدة | يؤدي التنفس الخلوي إلى أكسدة الجلوكوز بالكامل لإنتاج ATP. | يؤدي التخمر إلى أكسدة الجلوكوز جزئيًا فقط ، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج النفايات. |
| حادثة | يحدث التنفس الخلوي في السيتوبلازم وكذلك في الميتوكوندريا. | يحدث التخمر فقط في السيتوبلازم. |
| إنتاج | من خلال التنفس الخلوي ، يتم إنتاج حوالي 36 ATPs. | عملية التخمير تنتج فقط 2 ATPs. |
| ماء | نتيجة للتنفس الخلوي ، يتم إنتاج الماء كمنتج ثانوي مع ATPs. | لا ينتج ماء أثناء عملية التخمير في الخلايا. |
| أنواع | التنفس الخلوي نوعان - التنفس الهوائي والتنفس اللاهوائي. | يمكن أن تتم عملية التخمير بطريقتين - تخمير الإيثانول وتخمير حمض اللاكتيك. |
| الكائن الحي | يحدث التنفس الخلوي في الكائنات الحية الأعلى. | يحدث التخمير في الكائنات الحية الدقيقة مثل الخميرة. |
ما هو التنفس الخلوي؟
التنفس الخلوي هو العملية التي يتم من خلالها أكسدة الجلوكوز لتكوين طاقة كيميائية ، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى ATPs. جنبا إلى جنب مع ATPs ، يتم تفريغ حمض اللاكتيك والإيثانول كمنتجات ثانوية. تحدث هذه العملية في الكائنات الحية الأعلى مثل البشر والحيوانات الأخرى. هذه العملية ضرورية للبقاء لأنها تغذي النشاط الخلوي في الجسم ، مما يسمح للكائن الحي بالعمل.
بشكل عام ، تستخدم الخلايا النباتية والحيوانية العناصر الغذائية مثل السكر والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية في عملية التنفس الخلوي. وفي الوقت نفسه ، يستخدم الأكسجين (O2) بشكل كبير كعامل مؤكسد يؤدي إلى تفريغ الطاقة الكيميائية. ثم يتم تخزين هذه الطاقة الكيميائية في ATP وهو الجزيء الرئيسي لتخزين ونقل الطاقة على المستوى الخلوي. يمكن استخدام هذه الطاقة لتنفيذ عمليات أخرى مثل التخليق الحيوي والحركة وغير ذلك الكثير.
التنفس الخلوي نوعان - التنفس الهوائي والتنفس اللاهوائي. التنفس الهوائي هو العملية التي يلعب فيها الأكسجين دورًا حيويًا في تكوين ATPs. من ناحية أخرى ، لا يتطلب التنفس اللاهوائي استخدام الأكسجين. تحدث هذه العملية في كائن حي موجود في أماكن غير عادية أو نادرة مثل الكهوف تحت الماء أو بالقرب من الفتحات الحرارية المائية.
ما هو التخمير؟
التخمير هو عملية أخرى يتم من خلالها إنتاج ثلاثي فوسفات الأدينوسين في الكائنات الحية. ومع ذلك ، فإن هذه العملية تحدث فقط في الكائنات الحية الدقيقة مثل الخميرة. يؤدي التخمير إلى أكسدة الجلوكوز جزئيًا لتكوين ATPs مما يؤدي إلى إنتاج كمية كبيرة من النفايات. على عكس التنفس الخلوي ، فإن عملية التخمير بطيئة وليست فعالة حيث يتم إنتاج 2 ATP فقط في كل مرة.
تحدث عملية التخمير عندما يكون هناك نقص في تناول الأكسجين في الخلية. في مثل هذه الحالة ، لا يتم استقلاب حمض البيروفيك عن طريق التنفس الخلوي ، ولكن عن طريق التخمير. يبقى حمض البيروفيك فقط في السيتوبلازم ، على عكس التنفس الخلوي ، الذي ينقل البيروفات أيضًا إلى الميتوكوندريا. في السيتوبلازم ، يتم تحويل البيروفات إلى نفايات قد يتم تفريغها أو لا يتم تفريغها من الخلايا.
هناك نوعان من عمليات التخمير التي تحدث في الكائنات الحية الدقيقة. وتشمل هذه تخمير الإيثانول وتخمير حمض اللاكتيك. يؤكسد التخمير NADH لتحويله إلى NAD + ، والذي يعاد استخدامه بعد ذلك في تحلل السكر. عندما تتحول منتجات النفايات أثناء العملية إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون ، فقد حدث تخمير الإيثانول. وبالمثل ، عندما يكون منتج النفايات عبارة عن حمض اللاكتيك ، كما هو الحال في عضلات الهيكل العظمي ، يحدث تخمر حمض اللاكتيك.
الاختلافات الرئيسية بين التنفس الخلوي والتخمير
- يعمل التنفس الخلوي على أكسدة الجلوكوز بالكامل لإنتاج ATP بينما يؤدي التخمير فقط إلى أكسدة الجلوكوز جزئيًا.
- يحدث التنفس الخلوي في السيتوبلازم وكذلك الميتوكوندريا بينما يحدث التخمر فقط في السيتوبلازم.
- يولد التنفس الخلوي حوالي 36 ATPs بينما التخمير يولد فقط 2 ATPs.
- ينتج التنفس الخلوي الماء كمنتج ثانوي بينما لا ينتج التخمير الماء.
- يحدث التنفس الخلوي في الكائنات الحية الأعلى بينما يحدث التخمير فقط في الكائنات الحية الدقيقة مثل الخميرة.
- الأكسجين مهم في عملية التنفس الخلوي في حين أن التخمير لا يتطلب الأكسجين.
استنتاج
التنفس الخلوي والتخمير عمليتان تؤديان إلى تكوين ATPs في الكائنات الحية. ومع ذلك ، بينما يحدث التنفس الخلوي في الكائنات الحية الأعلى ، يحدث التخمير فقط في الكائنات الحية الدقيقة. يمكن أن يكون هذا تفسيرًا مفيدًا لسبب قيام التنفس الخلوي بتوليد ATPs بشكل أسرع وعلى نطاق أكبر من التخمير.
يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الاثنين في أن التنفس الخلوي يؤكسد الجلوكوز بالكامل بينما يؤدي التخمير فقط إلى أكسدة الجلوكوز جزئيًا. نتيجة لذلك ، يختلف نوع وكمية منتجات النفايات التي يتم تصريفها أيضًا. الفرق الرئيسي الآخر بينهما هو أن التنفس الخلوي يحدث في السيتوبلازم وكذلك الميتوكوندريا بينما يحدث التخمير فقط في السيتوبلازم.
