تعرف على المراحل الرئيسية الثلاثة للتنفس الخلوي

كلنا بحاجة إلى الطاقة للعمل ، ونحصل على تلك الطاقة من الأطعمة التي نتناولها. إن مهمة استخلاص تلك العناصر الغذائية اللازمة لإبقائنا مستمرين ثم تحويلها إلى طاقة قابلة للاستخدام هي مهمتنا الخلايا. هذه العملية الأيضية المعقدة والفعالة تسمى التنفس الخلوييحول الطاقة المشتقة من السكريات والكربوهيدرات والدهون والبروتينات إلى الأدينوزين ثلاثي الفوسفات ، أو الجزيء عالي الطاقة الذي يحرك عمليات مثل تقلص العضلات والأعصاب نبضات. يحدث التنفس الخلوي في كليهما خلايا حقيقية النواة وبدائية النواة، مع حدوث معظم ردود الفعل في السيتوبلازم من بدائيات النوى وفي الميتوكوندريا حقيقيات النوى.

هناك ثلاث مراحل رئيسية للتنفس الخلوي: تحلل السكر ، ودورة حمض الستريك ، ونقل الإلكترون / الفسفرة التأكسدية.

تحلل السكر تعني حرفيا "تقسيم السكريات" وهي عملية من 10 خطوات يتم من خلالها إطلاق السكريات للحصول على الطاقة. يحدث تحلل السكر عندما يتم تزويد الجلوكوز والأكسجين إلى الخلايا عن طريق مجرى الدم ، ويحدث في السيتوبلازم الخلوي. يمكن أن يحدث تحلل السكر أيضًا بدون الأكسجين ، وهي عملية تسمى التنفس اللاهوائي ، أو تخمير

دورة حامض الستريك، المعروف أيضا باسم دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل أو دورة كريبس، يبدأ بعد تحويل جزيئين من سكر الكربون الثلاثة المنتج في تحلل السكر إلى مركب مختلف قليلاً (أسيتيل CoA). إنها العملية التي تسمح لنا باستخدام الطاقة الموجودة في الكربوهيدرات, البروتيناتو الدهون. على الرغم من أن دورة حامض الستريك لا تستخدم الأكسجين مباشرة ، إلا أنها تعمل فقط عند وجود الأكسجين. تحدث هذه الدورة في مصفوفة الخلية الميتوكوندريا. من خلال سلسلة من الخطوات الوسيطة ، يتم إنتاج العديد من المركبات القادرة على تخزين الإلكترونات "عالية الطاقة" جنبًا إلى جنب مع جزيئين ATP. يتم تقليل هذه المركبات ، المعروفة باسم nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) و flavin adenine dinucleotide (FAD) ، في هذه العملية. الأشكال المخففة (NADH و FADH₂) تحمل الإلكترونات "عالية الطاقة" إلى المرحلة التالية.

النقل الإلكتروني و الفسفرة التأكسدية هي الخطوة الثالثة والأخيرة في التنفس الخلوي الهوائي. ال سلسلة نقل الإلكترون عبارة عن سلسلة بروتين المجمعات وجزيئات حامل الإلكترون الموجودة داخل غشاء الميتوكوندريا في الخلايا حقيقية النواة. من خلال سلسلة من التفاعلات ، يتم تمرير الإلكترونات "عالية الطاقة" المتولدة في دورة حمض الستريك إلى الأكسجين. في هذه العملية ، يتم تشكيل التدرج الكيميائي والكهربائي عبر الغشاء الداخلي للميتوكوندريا حيث يتم ضخ أيونات الهيدروجين خارج مصفوفة الميتوكوندريا وفي حيز الغشاء الداخلي. يتم إنتاج ATP في نهاية المطاف عن طريق الفسفرة المؤكسدة - العملية التي تؤدي بها الإنزيمات في أكسدة الخلية إلى المغذيات. يستخدم سينثاز البروتين ATP الطاقة التي تنتجها سلسلة نقل الإلكترون الفسفرة (إضافة مجموعة الفوسفات إلى جزيء) من ADP إلى ATP. يحدث معظم توليد ATP خلال سلسلة نقل الإلكترون ومرحلة الفسفرة التأكسدية للتنفس الخلوي.