التنفس الخلوي هي مجموعة من العمليات التي تحدث في الخلايا حقيقية النواة التي تولد ATP (ثلاثي فوسفات الأدينوزين) لطاقة الخلية ويتضمن كلا من الخطوات اللاهوائية والهوائية. بشكل عام ، يمكن تقسيم التنفس الخلوي إلى أربع مراحل: تحلل السكرالذي لا يحتاج إلى أكسجين ويحدث في الميتوكوندريا لجميع الخلايا ، والمراحل الثلاث للتنفس الهوائي ، وكلها تحدث في الميتوكوندريا: كوبري (أو انتقال) تفاعل، ال دورة كريبس و ال سلسلة نقل الإلكترون تفاعلات.
لذلك ، إذا طُلب منك تحديد مرحلة (أو مراحل) التنفس الخلوي التي تحدث بالكامل في الخارج من الميتوكوندريا ، يمكنك الإجابة على "تحلل السكر" والانتهاء من ذلك. لكن بالنسبة للفضوليين ، فإن هذا يدعو فقط إلى السؤال: ما الذي يحدث بالضبط داخل تلك الميتوكوندريا؟ أي ماذا يحدث في النهاية لجزيء الجلوكوز المكون من ستة كربون والذي يدخل في تحلل السكر في السيتوبلازم؟
التنفس في بدائيات النوى مقابل. حقيقيات النواة
لا تحتوي الخلايا بدائية النواة على أي غشاء داخلي العضيات. يطفو الحمض النووي الخاص بهم في السيتوبلازم ، كما تفعل بروتينات الإنزيم اللازمة لدفع تحلل السكر على طول. وبالتالي فإن كامل تنفسهم يتكون من تحلل السكر.
في الخلايا حقيقية النواة ، تفاعل الجسر ودورة كريبس وسلسلة نقل الإلكترون معًا تشكل التنفس الهوائي ، وعلى هذا النحو هي الخطوات الثلاث الأخيرة في التنفس الخلوي مثل أ كل.
أي من الخطوات الأربع للتنفس الخلوي تحدث في الميتوكوندريا؟
في الواقع ، قد يكون السؤال الأفضل الذي يجب طرحه ، إذا كنت تعمل في مجال معرفة العمليات التي تحدث وأين تحدث في الخلايا حقيقية النواة: ليس تحدث في الميتوكوندريا؟
- انقسام السكر
- رد فعل الجسر
- دورة كريبس
- سلسلة نقل الإلكترون
يتم تذكر الإجابة ، أولاً ، من خلال مراعاة أن جميع الخلايا تستخدم تحلل السكر (تقسيم الجلوكوز إلى جزيئين من ثلاثة كربون بيروفات) ، ولكن الخلايا حقيقية النواة فقط لها عضيات ، بما في ذلك الميتوكوندريا.
أيضًا ، بطريقة ما ، بالنسبة لحقيقيات النوى ، يعد تحلل السكر مصدر إزعاج تقريبًا ، حيث يخدم اثنين فقط من 36 إلى 38 من التنفس الخلوي ATP ككل يولد لكل جزيء من الجلوكوز. على أساس النسب البسيطة ، "تتوقع" أن يحدث كل التنفس الخلوي تقريبًا في مكان ما في الميتوكوندريا ، وهذا هو الحال في الواقع - ثلاثة من أصل أربع مراحل.
هيكل ووظيفة الميتوكوندريا
يتم وضع الميتوكوندريا في غشاء بلازما مزدوج ، مثل ذلك الذي يحيط بالخلية ككل والعضيات الأخرى (على سبيل المثال ، جهاز جولجي). يُطلق على الجزء الداخلي من الميتوكوندريا ، وهو فضاء مشابه للسيتوبلازم إذا تم تشبيه الميتوكوندريا بالخلايا ، مصفوفة.
تمتلك الميتوكوندريا الحمض النووي الخاص بها ، في السيتوبلازم ، فقط حيث يمكن العثور عليها إذا كانت الميتوكوندريا لا تزال بكتيريا موجودة مجانًا. يتم تمريره فقط من خلال خلايا البويضات ، لذلك فقط من خلال سلالة الأم (الأم) من الأجداد والأحفاد.
التنفس الخلوي: المراحل والمواقع
تحلل السكر: مرحلة السيتوبلازم. في هذه السلسلة من عشرة ردود أفعال في السيتوبلازم، الجلوكوز يتحول إلى زوج من جزيئات البيروفات. يتم إنشاء اثنين من ATP ، ولا يلزم وجود أكسجين. في حالة وجود الأكسجين والخلية حقيقية النواة ، يتم تمرير البيروفات على طول الميتوكوندريا.
تفاعل الجسر: الميتوكوندريا المرحلة 1. يتم تحويل البيروفات إلى أنزيم أسيتيل أ عن طريق فقدان ذرة كربون (في شكل ثاني أكسيد الكربون ، أول أكسيد الكربون2) واكتساب جزيء مساعد في مكانه. Acetyl CoA هو وسيط أيضي مهم في جميع الخلايا.
دورة كريبس: الميتوكوندريا المرحلة 2. في مصفوفة الميتوكوندريا ، يتم دمج الأسيتيل CoA مع جزيء أوكسالو أسيتات رباعي الكربون لتكوين السترات. في سلسلة من الخطوات التي تولد اثنين من ATP (واحد من ATP لكل جزيء بيروفات المنبع) ، يتم تحويل هذا الجزيء مرة أخرى إلى oxaloacetate. في هذه العملية ، حاملات الإلكترون NADH و FADH2 يتم إنتاجها بكثرة.
سلسلة نقل الإلكترون: الميتوكوندريا المرحلة 3. على الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ، تُستخدم ناقلات الإلكترون من دورة كريبس لتشغيل إضافة مجموعات الفوسفات إلى ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين) لإنتاج 32 إلى 34 ATP. في المجموع ، يولد التنفس الخلوي 36 إلى 38 ATP لكل جزيء جلوكوز، 34 إلى 36 منهم في مراحل الميتوكوندريا الثلاث.
