دور الانزيمات في التنفس الخلوي

التنفس الخلوي هي العملية التي تقوم بها الخلايا بتحويل الجلوكوز (السكر) إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. في هذه العملية ، تسمى الطاقة في شكل جزيء أدينوسين ثلاثي الفوسفات، أو ATP ،. نظرًا لأن الأكسجين مطلوب لتشغيل هذا التفاعل ، فإن التنفس الخلوي يعتبر أيضًا نوعًا من تفاعل "حرق" حيث يتأكسد جزيء عضوي (الجلوكوز) أو يحترق ، مما يؤدي إلى إطلاق طاقة في عملية.

تتطلب الخلايا طاقة ATP لأداء جميع الوظائف الضرورية للحياة. ولكن ما مقدار ATP الذي نحتاجه؟ إذا لم تحل خلايانا محل ATP باستمرار من خلال التنفس الخلوي ، فسنستهلك ما يقرب من وزن الجسم بالكامل في ATP في يوم واحد.

يتم التنفس الخلوي في ثلاث خطوات: تحلل السكر, دورة حمض الستريك والفسفرة المؤكسدة.

الانزيمات هي بروتينات تحفز أو تؤثر على معدل التفاعلات الكيميائية دون أن تتغير في هذه العملية. إنزيمات معينة تحفز كل تفاعل خلوي.

يتمثل الدور الرئيسي للإنزيمات أثناء تفاعل التنفس في المساعدة في نقل الإلكترونات من جزيء إلى آخر. تسمى عمليات النقل هذه تفاعلات "الأكسدة والاختزال" ، حيث يجب أن يتزامن فقدان الإلكترونات من جزيء واحد (الأكسدة) مع إضافة الإلكترونات إلى مادة أخرى (اختزال).

تحدث هذه الخطوة الأولى من تفاعل التنفس في السيتوبلازمأو سائل الخلية. يتكون التحلل السكري من تسعة تفاعلات كيميائية منفصلة ، يتم تحفيز كل منها بواسطة إنزيم معين.

اللاعبون الرئيسيون في تحلل السكر هم إنزيم ديهيدروجيناز وإنزيم (مساعد غير بروتيني) يسمى NAD +. يعمل Dehydrodgenase على أكسدة الجلوكوز عن طريق تجريد إلكترونين منه ونقلهما إلى NAD +. في هذه العملية ، يتم "تقسيم" الجلوكوز إلى جزيئين من البيروفات ، والتي تستمر في التفاعل.

تحدث الخطوة الثانية من تفاعل التنفس داخل عضية خلوية تسمى الميتوكوندريا، والتي بسبب دورها في إنتاج ATP تسمى "مصانع الطاقة" للخلية.

قبل أن تبدأ دورة حمض الستريك مباشرة ، يتم "إعداد" البيروفات للتفاعل عن طريق تحويله إلى مادة عالية الطاقة تسمى أسيتيل أنزيم أ ، أو أسيتيل- CoA.

ثم تقوم إنزيمات معينة موجودة في الميتوكوندريا بتشغيل العديد من التفاعلات التي يتكون منها حمض الستريك دورة (المعروفة أيضًا باسم دورة كريبس) عن طريق إعادة ترتيب الروابط الكيميائية والمشاركة في المزيد من الأكسدة والاختزال تفاعلات.

عند الانتهاء من هذه الخطوة ، تترك الجزيئات الحاملة للإلكترون دورة حمض الستريك وتبدأ الخطوة الثالثة.

الخطوة الأخيرة من تفاعل التنفس ، وتسمى أيضًا سلسلة نقل الإلكترون، حيث يحدث مردود الطاقة للخلية. خلال هذه الخطوة ، يقود الأكسجين سلسلة من حركة الإلكترون عبر غشاء الميتوكوندريا. هذا النقل للإلكترونات يعزز قدرة إنزيم سينسيز ATP لإنتاج 38 جزيء من ATP.