هل دورة كريبس هوائية أم لا هوائية؟

الفرق الرئيسي بين الظروف اللاهوائية والهوائية هو متطلبات الأكسجين. لا تتطلب العمليات اللاهوائية الأكسجين بينما تتطلب العمليات الهوائية الأكسجين. لكن دورة كريبس ليست بهذه البساطة. إنه جزء من عملية معقدة متعددة الخطوات تسمى التنفس الخلوي. على الرغم من أن استخدام الأكسجين لا يشارك بشكل مباشر في دورة كريبس ، إلا أنه يعتبر عملية هوائية.

يحدث التنفس الخلوي الهوائي عندما تستهلك الخلايا الطعام لإنتاج الطاقة على شكل أدينين ثلاثي الفوسفات ، أو ATP. يمثل تقويض سكر الجلوكوز بداية التنفس الخلوي حيث يتم إطلاق الطاقة من روابطه الكيميائية. تتكون العملية المعقدة من عدة مكونات مترابطة مثل تحلل السكر ودورة كريبس وسلسلة نقل الإلكترون. بشكل عام ، تتطلب العملية 6 جزيئات من الأكسجين لكل جزيء من الجلوكوز. الصيغة الكيميائية هي 6O2 + C6H12O6 -> 6CO2 + 6H2O + طاقة ATP.

يحدث تحلل السكر في سيتوبلازم الخلية ، ويجب أن يسبق دورة كريبس. تتطلب العملية استخدام جزيئين من ATP ، ولكن عندما يتم تقسيم الجلوكوز من جزيء سكر مكون من ستة كربون إلى جزيئين من ثلاثة كربون للسكر ، يتم إنشاء أربعة جزيئات ATP واثنين من جزيئات NADH. يتم نقل السكر ثلاثي الكربون ، المعروف باسم البيروفات ، و NADH إلى دورة كريبس لإنتاج المزيد من ATP في ظل الظروف الهوائية. في حالة عدم وجود أكسجين ، لا يُسمح للبيروفات بدخول دورة كريبس ويتأكسد أيضًا لإنتاج حمض اللاكتيك.

تحدث دورة كريبس في الميتوكوندريا ، والتي تُعرف أيضًا باسم بيت الطاقة للخلية. بعد وصول البيروفات من السيتوبلازم ، يتحلل كل جزيء تمامًا من سكر ثلاثي الكربون إلى جزء ثنائي الكربون. يرتبط الجزيء الناتج بإنزيم مساعد ، والذي يبدأ دورة كريبس. عندما ينتقل الجزء المكون من اثنين من الكربون خلال الدورة ، يكون لديه صافي إنتاج لأربعة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون ، وستة جزيئات من NADH ، وجزيئين من ATP و FADH2.

عندما يتم تقليل NADH إلى NAD ، تقبل سلسلة نقل الإلكترونات الإلكترونات من الجزيئات. عندما يتم نقل الإلكترونات إلى كل حامل ضمن سلسلة نقل الإلكترون ، يتم إطلاق الطاقة الحرة واستخدامها لتكوين ATP. الأكسجين هو المستقبل النهائي للإلكترونات في سلسلة نقل الإلكترون. بدون الأكسجين ، تصبح سلسلة نقل الإلكترون محشورة بالإلكترونات. وبالتالي ، لا يمكن إنتاج NAD ، مما يؤدي إلى تحلل السكر لإنتاج حمض اللاكتيك بدلاً من البيروفات ، وهو عنصر ضروري في دورة كريبس. وبالتالي ، فإن دورة كريبس تعتمد بشكل كبير على الأكسجين ، وتعتبرها عملية هوائية.