عندما تسمع المصطلح التنفس، قد تفكر بشكل طبيعي في رئتيك ، لأن التنفس يعني التنفس. ومع ذلك، التنفس الخلوي هي الطريقة التي تنتج بها خلاياك الطاقة من جزيئات الطعام الذي تتناوله.
يمكن أن تكون هذه العملية إما الهوائية أو اللاهوائية - تتطلب أكسجين أم لا. عندما يتعلق الأمر بحقيقيات النوى ، التي تحتوي جميعها على نوى مميزة تحتوي على معلوماتها الجينية ، يختلف نوع التنفس الخلوي بناءً على الظروف وحتى الأنواع.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
تستخدم معظم الخلايا حقيقية النواة التنفس الهوائي، الذي يعتمد على الأكسجين وهو الأكثر كفاءة في إنتاج الطاقة. ومع ذلك ، فإن بعض الخلايا حقيقية النواة تتحول إلى التنفس اللاهوائي عندما لا يتوفر الأكسجين. اكتشف العلماء مؤخرًا ثلاث حقيقيات نواة مفاجئة تعيش في جزء من المحيط بدون أكسجين ، وبالتالي تستخدم دائمًا التنفس اللاهوائي.
ما هو التنفس الخلوي؟
كل الكائنات الحية تحتاج إلى طاقة. ومع ذلك ، فإن عملية التنصت على الطاقة لا تنتهي عندما تبتلع البوريتو الخاص بك. التنفس الخلوي هو أ مسار الكيمياء الحيوية يحرر الطاقة المخزنة في الروابط الكيميائية التي تربط جزيئات الطعام معًا.
تستخدم الخلايا حقيقية النواة بشكل عام
التنفس الهوائي - تتطلب الأكسجين - لإنتاج طاقة قابلة للاستخدام تسمى ATP من جزيئات الجلوكوز. يتضمن المخطط العام للتنفس الهوائي في الخلايا حقيقية النواة ثلاث خطوات معقدة: تحلل السكر، ال دورة حمض الستريك و ال سلسلة نقل الإلكترون تفاعلات. يحدث هذا النوع من التنفس في الغالب في عضيات متخصصة تسمى الميتوكوندريا.من ناحية أخرى ، تميل الخلايا بدائية النواة إلى استخدام التنفس اللاهوائي - لا تتطلب الأكسجين. بينما يمكنهم استخدام التنفس الهوائي ، إلا أنهم غالبًا ما يكونون قادرين على توليد طاقة كافية عن طريق التنفس اللاهوائي. الخطوة الأولى في التنفس اللاهوائي هي أيضًا تحلل السكر ، والذي ينتج جزيئين من ATP من جلوكوز واحد.
كذلك ينتج البيروفات، والتي يمكن أن تذهب بطريقتين: نحو التخمير أو نحو حمض اللاكتيك (الذي تستخدمه الخلايا الحيوانية في بعض الظروف). يحدث هذا النوع من التنفس الخلوي في الغالب في السيتوبلازم.
الهوائية مقابل التنفس اللاهوائي
إن إنتاج الطاقة من التنفس اللاهوائي ليس جيدًا مثل العائد من التنفس الهوائي. لهذا السبب ، تستخدم حقيقيات النوى دائمًا التنفس الخلوي الهوائي عندما يتوفر الأكسجين لها. ومع ذلك ، في بعض الأحيان تتحول الخلايا حقيقية النواة إلى التنفس اللاهوائي عندما ينفد الأكسجين الذي يحتاجونه للتنفس الهوائي.
أفضل مثال على هذا هو الخاص بك خلايا العضلات. عندما تعمل بجد لدرجة أن خلايا عضلاتك قد استهلكت كل الأكسجين المتاح ، تنتقل خلاياك ببساطة إلى المسار اللاهوائي للاستمرار. هذا ينتج حمض اللاكتيك، والذي يمكن أن يتأكسد في القلب للحصول على الطاقة أو يتحول مرة أخرى إلى الجلوكوز في الكبد ، إذا لم تعد هناك حاجة إليه.
اكتشاف جديد
لفترة طويلة ، اعتقد العلماء أنه في حين أن بعض الخلايا حقيقية النواة تتحول إلى التنفس اللاهوائي عندما تضطر إلى ذلك تمامًا وأن جميع حقيقيات النوى تعتمد بشكل تفضيلي على التنفس الهوائي. تخيل دهشتهم عندما اكتشفوا وجود كائنات متعددة الخلايا لم تواجه الأكسجين أبدًا ، ناهيك عن استخدامه في العمليات الخلوية!
في عام 2010 ، وجد العلماء الذين قاموا بتمشيط قاع البحر الأبيض المتوسط ثلاثة أنواع مدفونة في الرواسب - حوالي 10000 قدم تحت سطح المحيط. هذا الحوض شديدة الملوحة، أو أكثر ملوحة بثماني مرات من مياه البحر العادية. تعني هذه الكثافة أن الماء في الحوض لا يمكن أن يختلط بمياه البحر العادية فوقه ، مما يجعله نقص الأكسجين، أو بدون أكسجين تمامًا.
أضاف العلماء الكائنات الحية الثلاثة التي عثروا عليها إلى أحدث شعبة حيوانية تسمى Loricifera ؛ تم استدعاؤهم الآن سبينولوريكوس سينزيا, Rugiloricus نوفمبر. ص. و Pliciloricus نوفمبر. ص. نظرًا لأن هذه المخلوقات البحرية الصغيرة تقضي حياتها كلها دون أن تصادف أي أكسجين ، فإنهم الميتوكوندريا أشبه الهيدروجين، وهي العضيات التي تؤدي التنفس اللاهوائي في العديد من الطفيليات وحيدة الخلية.