التخمير مقابل التنفس اللاهوائي

يجب أن يكون لجميع الكائنات الحية مصادر طاقة ثابتة لمواصلة أداء حتى وظائف الحياة الأساسية. سواء كانت تلك الطاقة تأتي مباشرة من الشمس من خلال البناء الضوئي أو من خلال أكل النباتات أو بالنسبة للحيوانات ، يجب استهلاك الطاقة ثم تحويلها إلى شكل قابل للاستخدام مثل الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP).

يمكن للعديد من الآليات تحويل مصدر الطاقة الأصلي إلى ATP. الطريقة الأكثر فعالية هي من خلال التنفس الهوائي، الأمر الذي يتطلب الأكسجين. تعطي هذه الطريقة أكبر ATP لكل إدخال طاقة. ومع ذلك ، إذا لم يكن الأكسجين متاحًا ، فيجب على الكائن الحي تحويل الطاقة باستخدام وسائل أخرى. تسمى هذه العمليات التي تحدث بدون الأكسجين اللاهوائي. التخمير هو طريقة شائعة للكائنات الحية لصنع ATP بدون أكسجين. هل هذا يجعل التخمير نفس الشيء مثل التنفس اللاهوائي؟

الجواب القصير هو لا. على الرغم من أنها تحتوي على أجزاء متشابهة ولا تستخدم الأكسجين ، إلا أن هناك اختلافات بين التخمير والتنفس اللاهوائي. في الواقع ، التنفس اللاهوائي أشبه بكثير بالتنفس الهوائي مما هو مثل التخمير.

تناقش معظم فصول العلوم تخمير فقط كبديل للتنفس الهوائي. يبدأ التنفس الهوائي بعملية تسمى

التخمير هو في الأساس نفس العملية. يتم تكسير الكربوهيدرات ، ولكن بدلاً من صنع البيروفات ، يكون المنتج النهائي عبارة عن جزيء مختلف اعتمادًا على نوع التخمير. غالبًا ما يحدث التخمير بسبب نقص كميات كافية من الأكسجين لمواصلة تشغيل سلسلة التنفس الهوائية. البشر يخضعون لتخمير حمض اللاكتيك. بدلاً من الانتهاء من البيروفات ، يتم إنشاء حمض اللاكتيك.

يمكن أن تخضع الكائنات الحية الأخرى للتخمير الكحولي ، حيث تكون النتيجة ليست البيروفات ولا حمض اللاكتيك. في هذه الحالة ، يصنع الكائن الحي الكحول الإيثيلي. الأنواع الأخرى من التخمير أقل شيوعًا ، ولكن جميعها تنتج منتجات مختلفة اعتمادًا على الكائن الحي الذي يخضع لعملية التخمير. نظرًا لأن التخمير لا يستخدم سلسلة نقل الإلكترون ، فإنه لا يعتبر نوعًا من التنفس.

على الرغم من أن التخمر يحدث بدون أكسجين ، إلا أنه ليس مثل التنفس اللاهوائي. يبدأ التنفس اللاهوائي بنفس طريقة التنفس الهوائي والتخمير. لا تزال الخطوة الأولى هي التحلل السكري ، ولا تزال تخلق 2 ATP من جزيء كربوهيدرات واحد. ومع ذلك ، فبدلاً من إنهاء التحلل السكري ، كما يفعل التخمير ، فإن التنفس اللاهوائي يخلق البيروفات ثم يستمر في نفس مسار التنفس الهوائي.

بعد صنع جزيء يسمى أنزيم أسيتيل أ ، يستمر في دورة حمض الستريك. يتم تصنيع المزيد من ناقلات الإلكترونات ثم ينتهي كل شيء في سلسلة نقل الإلكترون. تقوم ناقلات الإلكترون بإيداع الإلكترونات في بداية السلسلة ، ومن ثم ، من خلال عملية تسمى داء كيميائي ، تنتج العديد من ATP. لكي تستمر سلسلة نقل الإلكترون في العمل ، يجب أن يكون هناك مستقبل إلكتروني نهائي. إذا كان هذا المتقبل هو الأكسجين ، تعتبر العملية التنفس الهوائي. ومع ذلك ، يمكن لبعض أنواع الكائنات الحية ، بما في ذلك العديد من أنواع البكتيريا والكائنات الدقيقة الأخرى ، استخدام مستقبلات إلكترونية مختلفة. وتشمل هذه أيونات النترات وأيونات الكبريتات أو حتى ثاني أكسيد الكربون.

يعتقد العلماء أن التخمير والتنفس اللاهوائي عمليتان أقدم من التنفس الهوائي. جعل نقص الأكسجين في الغلاف الجوي المبكر للأرض التنفس الهوائي مستحيلاً. عبر تطور, حقيقيات النواة اكتسب القدرة على استخدام "نفايات" الأكسجين من عملية التمثيل الضوئي لخلق التنفس الهوائي.