נשימה תאית היא המפתח לחיים של תאים חיים. בלעדיה, לתאים לא יהיה את האנרגיה הדרושה להם כדי לבצע את כל העבודות שעליהם לבצע כדי להישאר בחיים. התהליכים והתגובות של הנשימה התאית משתנים בין האורגניזמים ולעתים קרובות הם מורכבים למדי. ההבנה כיצד נוצרים מים במהלך התהליך הינה קריטית להבנת האופן שבו נשימה תאית מסייעת לתדלוק תאים חיים.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
מים נוצרים כאשר מימן וחמצן מגיבים ליצירת H2O במהלך שרשרת הובלת האלקטרונים, המהווה השלב הסופי של נשימה תאית.
פירוק גלוקוז
גליקוליזה הוא הראשון משלושה שלבים של נשימה תאית. בו, סדרת תגובות מפרקת את הגלוקוז, או הסוכר, והופכת אותו למולקולות הנקראות פירובט. לאורגניזמים שונים אמצעים שונים להשגת הגלוקוז. בני אדם צורכים מזון המכיל סוכרים ופחמימות, שהגוף הופך לגלוקוז. צמחים מייצרים גלוקוז בתהליך הפוטוסינתזה.
תאים לוקחים גלוקוז ומשלבים אותו עם חמצן ליצירת ארבע מולקולות של טריפוספט אדנוזין, המכונה בדרך כלל ATP, ושש מולקולות של פחמן דו חמצני במהלך הגליקוליזה. ATP היא המולקולה שתאים צריכים לאגור ולהעביר אנרגיה. בנוסף, שתי מולקולות של מים נוצרות במהלך שלב זה, אך הן מהוות תוצר לוואי של התגובה ואינן משמשות בשלבים הבאים של נשימה תאית. רק בהמשך התהליך נוצרים יותר ATP ומים.
מחזור קרבס
השלב השני של נשימה תאית נקרא מחזור קרבס, המכונה גם מחזור חומצת לימון או מחזור חומצה טריקרבוקסילית (TCA). שלב זה מתרחש במטריצה של המיטוכונדריה של התא. במהלך מחזור קרבס המתמשך, האנרגיה מועברת לשני נשאים, NADH ו- FADH2, אנזים וקואנזים הממלאים תפקידים מרכזיים בייצור אנרגיה. יש אנשים שמתקשים בייצור NADH, כמו אלה הסובלים מאלצהיימר, נוטלים תוספי NADH כדרך להגביר את הערנות והריכוז.
סיום גדול
שרשרת הובלת האלקטרונים היא השלב השלישי והאחרון של נשימה תאית. זהו הגמר הגדול בו נוצרים מים, יחד עם רוב ה- ATP הדרושים להפעלת חיי הסלולר. זה מתחיל עם NADH ו- FADH2 המעבירים פרוטונים דרך התא ויוצרים ATP באמצעות סדרת תגובות.
לקראת סוף שרשרת הובלת האלקטרונים, המימן מהקואנזימים פוגש את החמצן שהתא צרך ומגיב איתו ליצירת מים. בדרך זו, מים נוצרים כתוצר לוואי של תגובת חילוף החומרים. החובה העיקרית של הנשימה התאית היא לא ליצור את המים אלא לספק לתאים אנרגיה. עם זאת, מים ממלאים תפקיד קריטי בחיי הצומח ובעלי החיים, לכן חשוב לצרוך מים ולא להסתמך על נשימה תאית כדי ליצור מים ככל שגופך זקוק.