ما أهمية الأكسجين لإطلاق الطاقة في التنفس الخلوي؟

التنفس الخلوي الهوائي هو العملية التي تستخدم بها الخلايا الأكسجين لمساعدتها على تحويل الجلوكوز إلى طاقة. يحدث هذا النوع من التنفس في ثلاث خطوات: دورة كريبس و فسفرة نقل الإلكترون. الأكسجين ليس ضروريًا لتحلل السكر ولكنه ضروري لبقية التفاعلات الكيميائية.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

الأكسجين ضروري لأكسدة الجلوكوز الكاملة.

التنفس الخلوي هو العملية التي تطلق بها الخلايا الطاقة من الجلوكوز وتغييرها إلى شكل قابل للاستخدام يسمى ATP. ATP هو جزيء يوفر كمية صغيرة من الطاقة للخلية ، مما يوفر لها الوقود للقيام بمهام محددة.

هناك نوعان من التنفس: اللاهوائي والهوائي. التنفس اللاهوائي لا يستخدم الأكسجين. ينتج التنفس اللاهوائي الخميرة أو اللاكتات. عند ممارسة الرياضة ، يستخدم الجسم الأكسجين بشكل أسرع مما يتم تناوله ؛ يوفر التنفس اللاهوائي اللاكتات للحفاظ على حركة العضلات. يعد تراكم اللاكتات ونقص الأكسجين من أسباب إجهاد العضلات وصعوبة التنفس أثناء ممارسة التمارين الرياضية الشاقة.

يحدث التنفس الهوائي على ثلاث مراحل حيث يكون جزيء الجلوكوز هو مصدر الطاقة. المرحلة الأولى تسمى تحلل السكر ولا تتطلب أكسجين. في هذه المرحلة ، تُستخدم جزيئات ATP للمساعدة في تكسير الجلوكوز إلى مادة تسمى البيروفات ، وهو جزيء ينقل إلكترونات تسمى NADH وجزيئين آخرين من ATP وثاني أكسيد الكربون. ثاني أكسيد الكربون هو منتج نفايات ويتم إزالته من الجسم.

المرحلة الثانية تسمى دورة كريبس. تتكون هذه الدورة من سلسلة من التفاعلات الكيميائية المعقدة التي تولد NADH إضافي.

المرحلة النهائية تسمى فسفرة نقل الإلكترون. خلال هذه المرحلة ، يحمل NADH وجزيء ناقل آخر يسمى FADH2 الإلكترونات إلى الخلايا. يتم تحويل الطاقة من الإلكترونات إلى ATP. بمجرد استخدام الإلكترونات ، يتم التبرع بها لذرات الهيدروجين والأكسجين لتكوين الماء.

تحلل السكر هو المرحلة الأولى من كل التنفس. خلال هذه المرحلة ، يتم تقسيم كل جزيء من الجلوكوز إلى جزيء قائم على الكربون يسمى البيروفات وجزيئين من ATP وجزيئين من NADH.

بمجرد حدوث هذا التفاعل ، يمر البيروفات بتفاعل كيميائي آخر يسمى التخمير. خلال هذه العملية ، تُضاف الإلكترونات إلى البيروفات لتوليد NAD + واللاكتات.

في التنفس الهوائي ، يتم تكسير البيروفات بشكل أكبر ودمجها مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكربون والماء ، والتي يتم التخلص منها من الجسم.

البيروفات جزيء قائم على الكربون. يحتوي كل جزيء من البيروفات على ثلاثة جزيئات كربون. يتم استخدام اثنين فقط من هذه الجزيئات لإنتاج ثاني أكسيد الكربون في الخطوة الأخيرة من تحلل السكر. وهكذا ، بعد التحلل الجلدي ، هناك كربون فضفاض يطفو حوله. يرتبط هذا الكربون بأنزيمات مختلفة لإنتاج مواد كيميائية تستخدم بقدرات أخرى في الخلية. تولد تفاعلات دورة كريبس أيضًا ثمانية جزيئات أخرى من NADH وجزيئين من ناقل إلكترون آخر يسمى FADH2.

يحمل NADH و FADH2 الإلكترونات إلى أغشية الخلايا المتخصصة ، حيث يتم حصادها لتكوين ATP. بمجرد استخدام الإلكترونات ، تصبح مستنفدة ويجب إزالتها من الجسم. الأكسجين ضروري لهذه المهمة. الإلكترونات المستخدمة ترتبط بالأكسجين. ترتبط هذه الجزيئات في النهاية بالهيدروجين لتكوين الماء.