التنفس الهوائي واللاهوائي للنباتات. التنفس الهوائي واللاهوائي مثال على التنفس اللاهوائي

التنفس الخلوي هو أكسدة المواد العضوية في الخلية، ونتيجة لذلك يتم تصنيع جزيئات ATP. عادة ما تكون المواد الخام الأولية (الركيزة) عبارة عن كربوهيدرات، وفي كثير من الأحيان دهون، وحتى في كثير من الأحيان بروتينات. يتم إنتاج العدد الأكبر من جزيئات ATP عن طريق الأكسدة بالأكسجين، ويتم إنتاج العدد الأصغر عن طريق الأكسدة بمواد أخرى ونقل الإلكترون.

يتم تقسيم الكربوهيدرات، أو السكريات، إلى سكريات أحادية قبل استخدامها كركيزة للتنفس الخلوي. لذلك في النباتات والنشا وفي الحيوانات، يتحلل الجليكوجين إلى جلوكوز.

الجلوكوز هو المصدر الرئيسي للطاقة لجميع خلايا الكائنات الحية تقريبًا.

المرحلة الأولى من أكسدة الجلوكوز هي تحلل السكر. لا يتطلب الأكسجين وهو مميز لكل من التنفس اللاهوائي والهوائي.

الأكسدة البيولوجية

يتضمن التنفس الخلوي مجموعة متنوعة من تفاعلات الأكسدة والاختزال التي ينتقل فيها الهيدروجين والإلكترونات من مركب (أو ذرة) إلى آخر. عندما تفقد الذرة إلكترونًا، فإنها تتأكسد؛ عند إضافة إلكترون - اختزال. المادة التي تتأكسد هي مادة مانحة، والمادة التي يتم اختزالها هي مادة متقبلة للهيدروجين والإلكترونات. تسمى تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تحدث في الكائنات الحية بالأكسدة البيولوجية أو التنفس الخلوي.

عادة، تطلق التفاعلات المؤكسدة الطاقة. السبب في ذلك يكمن في القوانين الفيزيائية. تكون الإلكترونات الموجودة في الجزيئات العضوية المؤكسدة عند مستوى طاقة أعلى منها في منتجات التفاعل. عند انتقال الإلكترونات من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى طاقة أدنى، فإنها تطلق طاقة. تعرف الخلية كيفية إصلاحها في روابط الجزيئات - "الوقود" العالمي للكائنات الحية.

أكثر متقبل الإلكترون الطرفي شيوعًا في الطبيعة هو الأكسجين، والذي يتم تقليله. أثناء التنفس الهوائي، يتم تشكيل ثاني أكسيد الكربون والماء نتيجة للأكسدة الكاملة للمواد العضوية.

تحدث الأكسدة البيولوجية على مراحل، حيث تتضمن العديد من الإنزيمات والمركبات الناقلة للإلكترون. في الأكسدة التدريجية، تتحرك الإلكترونات على طول سلسلة من الناقلات. في مراحل معينة من السلسلة، يتم إطلاق جزء من الطاقة يكفي لتخليق ATP من ADP وحمض الفوسفوريك.

تعتبر الأكسدة البيولوجية فعالة جدًا مقارنة بالمحركات المختلفة. يتم تثبيت ما يقرب من نصف الطاقة المنطلقة في نهاية المطاف في روابط ATP عالية الطاقة. ويتبدد الجزء الآخر من الطاقة كحرارة. وبما أن عملية الأكسدة تتم بشكل تدريجي، يتم إطلاق الطاقة الحرارية شيئًا فشيئًا ولا تلحق الضرر بالخلايا. وفي الوقت نفسه، فإنه يعمل على الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم.

التنفس الهوائي

تحدث مراحل مختلفة من التنفس الخلوي في حقيقيات النوى الهوائية

في مصفوفة الميتوكوندريا - أو دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل،

على الغشاء الداخلي للميتوكوندريا - أو السلسلة التنفسية.

في كل مرحلة من هذه المراحل، يتم تصنيع ATP من ADP، والأهم من ذلك كله في المرحلة الأخيرة. يستخدم الأكسجين كعامل مؤكسد فقط في مرحلة الفسفرة التأكسدية.

ردود الفعل الإجمالية للتنفس الهوائي هي كما يلي.

تحلل السكر ودورة كريبس: C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O → 6CO 2 + 12 H 2 + 4ATP

السلسلة التنفسية: 12H2 + 6O2 → 12H2O + 34ATP

وبالتالي، فإن الأكسدة البيولوجية لجزيء جلوكوز واحد تنتج 38 جزيء ATP. في الواقع، غالبا ما يكون أقل.

التنفس اللاهوائي

أثناء التنفس اللاهوائي في التفاعلات المؤكسدة، لا يقوم متقبل الهيدروجين NAD في النهاية بنقل الهيدروجين إلى الأكسجين، وهو غير موجود في هذه الحالة.

يمكن استخدام حمض البيروفيك، الذي يتكون أثناء تحلل السكر، كمستقبل للهيدروجين.

في الخميرة، يتم تخمير البيروفات إلى الإيثانول (التخمر الكحولي). في هذه الحالة، أثناء التفاعلات، يتم أيضًا تكوين ثاني أكسيد الكربون ويتم استخدام NAD:

CH 3 COCOOH (بيروفات) → CH 3 C H O (الأسيتالديهيد) + CO 2

CH 3 CHO + NAD H 2 → CH 3 CH 2 OH (الإيثانول) + NAD

يحدث تخمر حمض اللاكتيك في الخلايا الحيوانية التي تعاني من نقص مؤقت في الأكسجين، وفي عدد من البكتيريا:

CH 3 COCOOH + NAD H 2 → CH 3 CHOHCOOH (حمض اللبنيك) + NAD

كلا التخمرات لا تنتج ATP. يتم توفير الطاقة في هذه الحالة فقط عن طريق تحلل السكر، وهي تصل إلى جزيئين ATP فقط. لا يتم استرداد الكثير من الطاقة من الجلوكوز أبدًا. ولذلك، يعتبر التنفس اللاهوائي غير فعال.

يتنفس- مجموعة من تفاعلات الأكسدة البيولوجية للمواد العضوية الحاملة للطاقة مع إطلاق الطاقة اللازمة لحياة الجسم.التنفس هو العملية التي يتم من خلالها نقل ذرات الهيدروجين (الإلكترونات) من المواد العضوية إلى الأكسجين الجزيئي. هناك نوعان رئيسيان من التنفس: اللاهوائي والهوائي.

التنفس الهوائي -مجموعة من العمليات التي تقوم بأكسدة المواد العضوية وإنتاج الطاقة بمشاركة الأكسجين. يكتمل تحلل المواد العضوية ويحدث مع تكوين منتجات الأكسدة النهائية لـ H2O وCO2. التنفس الهوائي هو سمة الغالبية العظمى من الكائنات الحية ويحدث في الميتوكوندريا في الخلية. يمكن للكائنات الهوائية أثناء عملية التنفس أكسدة المركبات العضوية المختلفة: الكربوهيدرات والدهون والبروتينات وغيرها. في الكائنات الهوائية، تحدث الأكسدة باستخدام الأكسجين كمستقبل (مستقبل) للإلكترون لثاني أكسيد الكربون والماء. التنفس الهوائي هو أهم وسيلة لتوليد الطاقة. يعتمد على الانهيار الكامل الذي يحدث بمشاركة تفاعلات المراحل الخالية من الأكسجين والأكسجين في استقلاب الطاقة. يلعب التنفس الهوائي دورًا رئيسيًا في تزويد الخلايا بالطاقة وتقسيم المواد إلى منتجات الأكسدة النهائية - الماء وثاني أكسيد الكربون.

جوهر- هذه قلعة حيث يتم إخفاء الدليل الرئيسي للتكاثر الذاتي للحياة.

مقدمة

1. التنفس الهوائي

1.1 الفسفرة التأكسدية

2. التنفس اللاهوائي

2.1 أنواع التنفس اللاهوائي

4. المراجع

مقدمة

التنفس أمر متأصل في جميع الكائنات الحية. إنه التحلل التأكسدي للمواد العضوية التي يتم تصنيعها أثناء عملية التمثيل الضوئي، والذي يحدث مع استهلاك الأكسجين وإطلاق ثاني أكسيد الكربون. مثل. اعتبر فامينتسين أن عملية التمثيل الضوئي والتنفس مرحلتان متتاليتان من تغذية النبات: يقوم التمثيل الضوئي بإعداد الكربوهيدرات، ويقوم التنفس بمعالجتها في الكتلة الحيوية الهيكلية للنبات، وتشكيل مواد تفاعلية في عملية الأكسدة التدريجية وإطلاق الطاقة اللازمة لتحويلها والعمليات الحيوية بشكل عام. . معادلة التنفس الشاملة لها الشكل:

C H O + 6O → 6CO + 6H O + 2875 كيلو جول.

ومن هذه المعادلة يتضح سبب استخدام معدل تبادل الغازات لتقدير شدة التنفس. تم اقتراحه في عام 1912 من قبل V.I Palladin، الذي كان يعتقد أن التنفس يتكون من مرحلتين - اللاهوائية والهوائية. في المرحلة اللاهوائية للتنفس، والتي تحدث في غياب الأكسجين، يتأكسد الجلوكوز بسبب إزالة الهيدروجين (نزع الهيدروجين)، والذي، وفقًا للعالم، ينتقل إلى إنزيم الجهاز التنفسي. يتم استعادة هذا الأخير. في المرحلة الهوائية، يتم تجديد إنزيم الجهاز التنفسي إلى شكل مؤكسد. كان V.I. Palladin أول من أظهر أن أكسدة السكر تحدث بسبب أكسدته المباشرة بواسطة الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي، لأن الأكسجين لا يلتقي بالكربون الموجود في الركيزة التنفسية، ولكنه يرتبط بإزالة الهيدروجين منه.

تم تقديم مساهمات كبيرة في دراسة جوهر العمليات المؤكسدة وكيمياء عملية التنفس من قبل كل من المحليين (IP Borodin، A.N. Bakh، S.P Kostychev، V.I. Palladin) والأجانب (A.L. Lavoisier، G. Wieland، G. Krebs) الباحثين.

ترتبط حياة أي كائن حي ارتباطًا وثيقًا بالاستخدام المستمر للطاقة المجانية المتولدة أثناء التنفس. ليس من المستغرب أن تحظى دراسة دور التنفس في حياة النبات مؤخرًا بمكانة مركزية في فسيولوجيا النبات.

1. التنفس الهوائي

التنفس الهوائي - هذه عملية مؤكسدة تستهلك الأكسجين.أثناء التنفس، تتحلل الركيزة تمامًا إلى مواد غير عضوية فقيرة الطاقة وذات إنتاجية عالية من الطاقة. أهم ركائز التنفس هي الكربوهيدرات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استهلاك الدهون والبروتينات أثناء التنفس.

يتضمن التنفس الهوائي مرحلتين رئيسيتين:

- خالي من الأكسجين،في عملية يتم فيها تكسير الركيزة تدريجيًا مع إطلاق ذرات الهيدروجين والارتباط بالإنزيمات المساعدة (الناقلات مثل NAD وFAD)؛

- الأكسجين،يحدث خلالها مزيد من تجريد ذرات الهيدروجين من مشتقات الركيزة التنفسية والأكسدة التدريجية لذرات الهيدروجين نتيجة نقل إلكتروناتها إلى الأكسجين.

في المرحلة الأولى، يتم تقسيم المواد العضوية عالية الجزيئية (السكريات، والدهون، والبروتينات، والأحماض النووية، وما إلى ذلك) تحت تأثير الإنزيمات إلى مركبات أبسط (الجلوكوز، والأحماض الكربوكسيلية العالية، والجلسرين، والأحماض الأمينية، والنيوكليوتيدات، وما إلى ذلك). .) تحدث هذه العملية في سيتوبلازم الخلايا ويصاحبها إطلاق كمية قليلة من الطاقة التي تتبدد على شكل حرارة. بعد ذلك، يحدث الانهيار الأنزيمي للمركبات العضوية البسيطة.

مثال على هذه العملية هو تحلل الجلوكوز - وهو تحلل الجلوكوز متعدد المراحل الخالي من الأكسجين. في تفاعلات تحلل السكر، يتم تقسيم جزيء الجلوكوز (C) المكون من ستة ذرات كربون إلى جزيئين ثلاثيي الكربون من حمض البيروفيك (C). في هذه الحالة، يتم تشكيل جزيئين ATP ويتم إطلاق ذرات الهيدروجين. ينضم الأخير إلى ناقل NAD (نيكوتيناميد أدينين دينكليوتيد)، والذي يتحول إلى شكله المختزل NAD ∙ H + N. NAD هو أنزيم مشابه في هيكله لـ NADP. كلاهما مشتق من حمض النيكوتينيك، أحد فيتامينات ب. جزيئات كلا الإنزيمين المساعدين موجبة كهربائيًا (تفتقر إلى إلكترون واحد) ويمكن أن تعمل كحامل لكل من الإلكترونات وذرات الهيدروجين. عند قبول زوج من ذرات الهيدروجين، تتفكك إحدى الذرات إلى بروتون وإلكترون:

والثاني ينضم إلى NAD أو NADP بالكامل:

NAD+ H + [H+ e] → NAD ∙ H + N.

يتم استخدام البروتون الحر لاحقًا لعكس أكسدة الإنزيم المساعد. في المجمل، رد فعل تحلل السكر له الشكل

C H O +2ADP + 2H PO + 2 NAD →

2CHO + 2ATP + 2 NAD ∙ H + H+ 2 H O

يحتوي منتج تحلل السكر - حمض البيروفيك (CHO) - على جزء كبير من الطاقة، ويتم إطلاقه الإضافي في الميتوكوندريا. هنا تحدث الأكسدة الكاملة لحمض البيروفيك إلى ثاني أكسيد الكربون وH2O. ويمكن تقسيم هذه العملية إلى ثلاث مراحل رئيسية:

1. نزع الكربوكسيل التأكسدي لحمض البيروفيك.
2. دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل (دورة كريبس)؛
3. المرحلة الأخيرة من الأكسدة هي سلسلة نقل الإلكترون.

في المرحلة الأولى، يتفاعل حمض البيروفيك مع مادة تسمى الإنزيم المساعد A، مما يؤدي إلى تكوين الإنزيم المساعد أسيتيل A مع رابطة عالية الطاقة. في هذه الحالة، يتم فصل جزيء ثاني أكسيد الكربون (الأول) وذرات الهيدروجين عن جزيء حمض البيروفيك، والتي يتم تخزينها على شكل NAD ∙ H + H.

المرحلة الثانية هي دورة كريبس (الشكل 1)

يدخل أسيتيل CoA المتكون في المرحلة السابقة إلى دورة كريبس. يتفاعل Acetyl-CoA مع حمض الأكسالوسيتيك لتكوين حمض الستريك سداسي الكربون. يتطلب هذا التفاعل طاقة؛ يتم توفيره بواسطة رابطة الأسيتيل-CoA عالية الطاقة. وفي نهاية الدورة، يتم تجديد حمض الأكساليك الستريك في شكله الأصلي. والآن أصبح قادرًا على التفاعل مع جزيء أسيتيل CoA الجديد، وتتكرر الدورة. يمكن التعبير عن رد الفعل الكلي للدورة بالمعادلة التالية:

أسيتيل مرافق الإنزيم أ + 3H O + 3NAD+ FAD + ADP + NPO→

CoA + 2CO + 3NAD ∙ H + H + FAD ∙ H + ATP.

وهكذا، نتيجة لانهيار جزيء واحد من حمض البيروفيك في المرحلة الهوائية (نزع الكربوكسيل من PVA ودورة كريبس)، يتم إطلاق 3CO، 4 NAD ∙ H + H، FAD ∙ H، التفاعل الكلي لتحلل السكر، الأكسدة يمكن كتابة عملية نزع الكربوكسيل ودورة كريبس بالشكل التالي:

C H O + 6 H O + 10 NAD + 2FAD →

6CO+ 4ATP + 10 NAD ∙ H + H+ 2FAD ∙ H.

المرحلة الثالثة هي سلسلة النقل الكهربائي.

أزواج ذرات الهيدروجين، المنفصلة عن المنتجات الوسيطة في تفاعلات نزع الهيدروجين أثناء تحلل السكر وفي دورة كريبس، تتأكسد في النهاية بواسطة الأكسجين الجزيئي إلى H O مع الفسفرة المتزامنة لـ ADP إلى ATP. يحدث هذا عندما يتم نقل الهيدروجين المنفصل عن NAD ∙ H و FAD ∙ H عبر سلسلة من الناقلات المدمجة في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا. يمكن اعتبار أزواج ذرات الهيدروجين 2H 2H + 2e. القوة الدافعة لنقل ذرات الهيدروجين في السلسلة التنفسية هي فرق الجهد.

بمساعدة الناقلات، يتم نقل أيونات الهيدروجين H من الجانب الداخلي للغشاء إلى جانبه الخارجي، وبعبارة أخرى، من مصفوفة الميتوكوندريا إلى الفضاء بين الغشاء (الشكل 2).

عندما يتم نقل زوج من الإلكترونات من الناد إلى الأكسجين، فإنهم يعبرون الغشاء ثلاث مرات، ويصاحب هذه العملية إطلاق ستة بروتونات إلى الجانب الخارجي للغشاء. في المرحلة النهائية، يتم نقل البروتونات إلى الجانب الداخلي للغشاء ويستقبلها الأكسجين:

½ O + 2е → O.

نتيجة لهذا النقل لأيونات H إلى الجانب الخارجي لغشاء الميتوكوندريا في الفضاء المحيط بالميتوكوندريا، يتم إنشاء تركيزها، أي. يحدث التدرج الكهروكيميائي للبروتونات.

عندما يصل تدرج البروتون إلى قيمة معينة، تتحرك أيونات الهيدروجين من خزان H عبر قنوات خاصة في الغشاء، ويستخدم احتياطي الطاقة الخاص بها لتخليق ATP. في المصفوفة، تتحد مع جزيئات O المشحونة، ويتكون الماء: 2H+ O²ˉ → H2O.

1.1 الفسفرة التأكسدية

تسمى عملية تكوين ATP نتيجة لنقل الأيونات عبر غشاء الميتوكوندريا الفسفرة التأكسدية.يتم تنفيذه بمشاركة إنزيم ATP Synthetase. توجد جزيئات إنزيم ATP على شكل حبيبات كروية على الجانب الداخلي للغشاء الداخلي للميتوكوندريا.

نتيجة انقسام جزيئين من حمض البيروفيك وانتقال أيونات الهيدروجين عبر الغشاء من خلال قنوات خاصة، يتم تصنيع إجمالي 36 جزيء ATP (جزيئين في دورة كريبس و 34 جزيء نتيجة انتقال H عبر الغشاء).

يمكن التعبير عن المعادلة الشاملة للتنفس الهوائي على النحو التالي:

C H O + O + 6H O + 38ADP + 38HPO →

6CO + 12H O + 38ATP

ومن الواضح تماما أن التنفس الهوائي سيتوقف في غياب الأكسجين، لأن الأكسجين هو الذي يعمل كمستقبل نهائي للهيدروجين. إذا لم تتلق الخلايا كمية كافية من الأكسجين، فستكون جميع ناقلات الهيدروجين مشبعة تمامًا ولن تتمكن من نقلها أكثر. ونتيجة لذلك، سيتم حظر المصدر الرئيسي للطاقة لتشكيل ATP.

التنفس الهوائي الأكسدة التمثيل الضوئي

2. التنفس اللاهوائي

التنفس اللاهوائي.بعض الكائنات الحية الدقيقة غير قادرة على استخدام الأكسجين الجزيئي لأكسدة المواد العضوية أو غير العضوية، ولكن المركبات المؤكسدة الأخرى، على سبيل المثال، أملاح أحماض النيتريك والكبريتيك والكربونيك، والتي يتم تحويلها إلى مركبات أكثر انخفاضا. تتم العمليات في ظل الظروف اللاهوائية وتسمى التنفس اللاهوائي:

2HNO + 12H → N + 6H O + 2H

H2SO + 8H → H2S + 4H O

في الكائنات الحية الدقيقة التي تقوم بهذا التنفس، لن يكون المستقبل النهائي للإلكترون هو الأكسجين، بل المركبات غير العضوية - النتريت والكبريتات والكربونات. وبالتالي، فإن الفرق بين التنفس الهوائي واللاهوائي يكمن في طبيعة المتقبل النهائي للإلكترون.

2.1 أنواع التنفس اللاهوائي

الأنواع الرئيسية للتنفس اللاهوائي موضحة في الجدول 1. وتوجد أيضًا بيانات حول استخدام المنغنيز والكرومات والكينونات وما إلى ذلك بواسطة البكتيريا كمستقبلات للإلكترون.

الجدول 1: أنواع التنفس اللاهوائي في بدائيات النوى (وفقًا لـ: M.V. Gusev, L.A. Mineeva 1992، بصيغته المعدلة)

إن قدرة الكائنات الحية على نقل الإلكترونات إلى النترات والكبريتات والكربونات تضمن أكسدة كاملة بما فيه الكفاية للمواد العضوية أو غير العضوية دون استخدام الأكسجين الجزيئي وتجعل من الممكن الحصول على كمية كبيرة من الطاقة مقارنة بالتخمير. مع التنفس اللاهوائي، يكون إنتاج الطاقة أقل بنسبة 10% فقط. من الهوائية. الكائنات الحية التي تتميز بالتنفس اللاهوائي لديها مجموعة من إنزيمات سلسلة نقل الإلكترون. ولكن يتم استبدال السيتوكروميكسيلاز فيها باختزال النترات (عند استخدام النترات كمستقبل للإلكترون) أو إنزيم اختزال كبريتات الأدينيل (عند استخدام الكبريتات) أو إنزيمات أخرى.

الكائنات الحية القادرة على أداء التنفس اللاهوائي باستخدام النترات هي كائنات لاهوائية اختيارية. يتم تصنيف الكائنات الحية التي تستخدم الكبريتات في التنفس اللاهوائي على أنها لاهوائية.

خاتمة

تشكل النباتات الخضراء مواد عضوية من مواد غير عضوية فقط في الضوء. يستخدم النبات هذه المواد للتغذية فقط. لكن النباتات تفعل أكثر من مجرد الأكل. إنهم يتنفسون مثل جميع الكائنات الحية. ويحدث التنفس بشكل مستمر أثناء النهار والليل. جميع أعضاء النبات تتنفس. تتنفس النباتات الأكسجين وتطلق ثاني أكسيد الكربون، تمامًا مثل الحيوانات والبشر.

يمكن أن يحدث تنفس النبات في الظلام وفي الضوء. وهذا يعني أنه في الضوء تحدث عمليتان متعارضتان في النبات. إحدى العمليتين هي عملية التمثيل الضوئي، والأخرى هي التنفس. أثناء عملية التمثيل الضوئي، يتم إنشاء المواد العضوية من مواد غير عضوية ويتم امتصاص الطاقة من ضوء الشمس. أثناء التنفس، يتم استهلاك المواد العضوية في النبات. ويتم إطلاق الطاقة اللازمة للحياة. في عملية التمثيل الضوئي، تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون وتطلق الأكسجين. إلى جانب ثاني أكسيد الكربون، تمتص النباتات في الضوء الأكسجين من الهواء المحيط، الذي تحتاجه النباتات للتنفس، ولكن بكميات أقل بكثير مما يتم إطلاقه أثناء تكوين السكر. تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي بكميات أكبر بكثير مما تطلقه عن طريق الاستنشاق. تنبعث نباتات الزينة الموجودة في غرفة ذات إضاءة جيدة من الأكسجين خلال النهار أكثر بكثير مما تمتصه في الظلام ليلاً.

يحدث التنفس في جميع الأعضاء الحية للنبات بشكل مستمر. وعندما يتوقف التنفس يموت النبات مثل الحيوان.

فهرس

1. فسيولوجيا وكيمياء حيوية النباتات الزراعية F50/N.N. تريتياكوف، إي. كوشكين، ن.م. ماكروشين وآخرون؛ تحت. إد. ن.ن. تريتياكوف. - م. كولوس، 2000 - 640 ص.

2. علم الأحياء في أسئلة وأجوبة الامتحان L44/ Lemeza N.A., Kamlyuk L.V.; الطبعة السابعة. - م: مطبعة القزحية، 2003. - 512 ص.

3. علم النبات: كتاب مدرسي. للصفوف 5-6. متوسط المدرسة-الطبعة التاسعة عشرة./القس. أ.ن. سلادكوف. - م: التربية، 1987. - 256 ص.

التنفس الهوائي- هذا عملية الأكسدة التي تستهلك الأكسجين. أثناء التنفس، تتحلل الركيزة تمامًا إلى مواد غير عضوية فقيرة الطاقة وذات إنتاجية عالية من الطاقة. أهم ركائز التنفس هي الكربوهيدرات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استهلاك الدهون والبروتينات أثناء التنفس.

يتضمن التنفس الهوائي مرحلتين رئيسيتين:

• خالية من الأكسجين، يتم خلالها تكسير الركيزة تدريجيًا مع إطلاق ذرات الهيدروجين والارتباط بالإنزيمات المساعدة (الناقلات مثل NAD وFAD)؛
• الأكسجين، والتي يحدث خلالها مزيد من تجريد ذرات الهيدروجين من مشتقات الركيزة التنفسية والأكسدة التدريجية لذرات الهيدروجين نتيجة نقل إلكتروناتها إلى الأكسجين.

في المرحلة الأولى، يتم تقسيم المواد العضوية عالية الجزيئية (السكريات، والدهون، والبروتينات، والأحماض النووية، وما إلى ذلك) إلى مركبات أبسط (الجلوكوز، والأحماض الكربوكسيلية الأعلى، والجلسرين، والأحماض الأمينية، والنيوكليوتيدات، وما إلى ذلك) تحت تأثير الانزيمات. تحدث هذه العملية في سيتوبلازم الخلايا ويصاحبها إطلاق كمية صغيرة من الطاقة التي تتبدد على شكل حرارة. بعد ذلك، يحدث الانهيار الأنزيمي للمركبات العضوية البسيطة.

مثال على هذه العملية هو تحلل الجلوكوز - وهو تحلل الجلوكوز متعدد المراحل الخالي من الأكسجين. في تفاعلات تحلل السكر، يتم تقسيم جزيء الجلوكوز سداسي الكربون (C 6) إلى جزيئين ثلاثي الكربون من حمض البيروفيك (C 3). في هذه الحالة، يتم تشكيل جزيئين ATP ويتم إطلاق ذرات الهيدروجين. يرتبط الأخير بناقل NAD + (نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد)، والذي يتحول إلى شكله المخفض NAD ∙ H + H +. NAD هو أنزيم مشابه في هيكله لـ NADP. كلاهما مشتق من حمض النيكوتينيك، أحد فيتامينات ب. جزيئات كلا الإنزيمين المساعدين موجبة كهربائيًا (تفتقر إلى إلكترون واحد) ويمكن أن تعمل كحامل لكل من الإلكترونات وذرات الهيدروجين. عند قبول زوج من ذرات الهيدروجين، تتفكك إحدى الذرات إلى بروتون وإلكترون:

ح → ح + + ه - ,

والثاني ينضم إلى NAD أو NADP بالكامل:

NAD + + H + → NAD ∙ H + H + .

يتم استخدام البروتون الحر لاحقًا لعكس أكسدة الإنزيم المساعد.

في المجمل، رد فعل تحلل السكر له الشكل:

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2H 3 PO 4 + 2NAD + → 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 2NAD ∙ H + H + + 2H 2 O.

يحتوي منتج تحلل السكر - حمض البيروفيك (C 3 H 4 O 3) - على جزء كبير من الطاقة، ويتم إطلاقه الإضافي في الميتوكوندريا. وهنا تحدث الأكسدة الكاملة لحمض البيروفيك إلى ثاني أكسيد الكربون وH2O، ويمكن تقسيم هذه العملية إلى ثلاث مراحل رئيسية:

1. نزع الكربوكسيل التأكسدي لحمض البيروفيك.
2. دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل (دورة كريبس)؛
3. المرحلة الأخيرة من الأكسدة هي سلسلة نقل الإلكترون.

في المرحلة الأولى، يتفاعل حمض البيروفيك مع مادة تسمى الإنزيم المساعد A (المختصر بـ CoA)، مما يؤدي إلى تكوين الإنزيم المساعد أديثيل A مع رابطة عالية الطاقة. في هذه الحالة، يتم فصل جزيء ثاني أكسيد الكربون (الأول) وذرات الهيدروجين من جزيء حمض البيروفيك، والتي يتم تخزينها على شكل NAD ∙ H + H +.

المرحلة الثانية هي دورة كريبس (سميت على اسم العالم الإنجليزي هانز كريبس الذي اكتشفها).

يدخل أسيتيل CoA المتكون في المرحلة السابقة إلى دورة كريبس. يتفاعل أسيتيل CoA مع حمض الأكسالوأسيتيك (مركب رباعي الكربون)، مما يؤدي إلى تكوين حمض الستريك سداسي الكربون. يتطلب هذا التفاعل طاقة؛ يتم توفيره بواسطة رابطة الأسيتيل-CoA عالية الطاقة. علاوة على ذلك، يستمر التحول من خلال تكوين سلسلة من الأحماض العضوية، ونتيجة لذلك يتم نزع الهيدروجين من مجموعات الأسيتيل التي تدخل الدورة أثناء التحلل المائي للأسيتيل CoA، مما يؤدي إلى إطلاق أربعة أزواج من ذرات الهيدروجين ونزع الكربوكسيل لتكوين جزيئين من ثاني أكسيد الكربون. . أثناء عملية نزع الكربوكسيل، ينفصل الأكسجين عن جزيئات الماء لأكسدة ذرات الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون. وفي نهاية الدورة، يتم تجديد حمض الأكسالوسيتيك في شكله الأصلي. والآن أصبح قادرًا على التفاعل مع جزيء أسيتيل CoA الجديد، وتتكرر الدورة. خلال الدورة، يتم استخدام ثلاثة جزيئات ماء، ويتم إطلاق جزيئين من ثاني أكسيد الكربون وأربعة أزواج من ذرات الهيدروجين، والتي تستعيد الإنزيمات المساعدة المقابلة (FAD - ثنائي النوكليوتيد فلافين دينين وNAD). يمكن التعبير عن رد الفعل الكلي للدورة بالمعادلة التالية:

أسيتيل CoA + 3H 2 O + ZNAD + + FAD + ADP + H 3 PO 4 → CoA + 2CO 2 + ZNAD ∙ H + H + + FAD ∙ H 2 + ATP.

وهكذا، نتيجة لتحلل جزيء واحد من حمض البيروفيك في المرحلة الهوائية (نزع الكربوكسيل من PVA ودورة كريبس)، يتم إطلاق 3CO 2، 4NAD ∙ H + H +، FAD ∙ H 2.

يمكن كتابة التفاعل الكلي لتحلل السكر ونزع الكربوكسيل التأكسدي ودورة كريبس على النحو التالي:

C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O + 10NAD + + 2FAD → 6CO 2 + 4ATP + 10NAD ∙ H + H + + 2FAD ∙ H 2 .

المرحلة الثالثة هي سلسلة نقل الإلكترون.

أزواج ذرات الهيدروجين، المنفصلة عن المنتجات الوسيطة في تفاعلات إزالة الهيدروجين أثناء تحلل السكر وفي دورة كريبس، تتأكسد في النهاية بواسطة الأكسجين الجزيئي إلى H2O مع الفسفرة المتزامنة لـ ADP إلى ATP. يحدث هذا عندما يتم نقل الهيدروجين المنفصل عن NAD ∙ H 2 و FAD ∙ H 2 عبر سلسلة من الناقلات المدمجة في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا. أزواج ذرات الهيدروجين 2H يمكن اعتبارها 2H + + 2e - . وبهذا الشكل يتم نقلها عبر سلسلة الناقلات. إن مسار نقل الهيدروجين والإلكترونات من جزيء حامل إلى آخر هو عملية الأكسدة والاختزال. وفي هذه الحالة، يتم أكسدة الجزيء الذي يمنح إلكترونًا أو ذرة هيدروجين، ويتم تقليل الجزيء الذي يستقبل إلكترونًا أو ذرة هيدروجين. القوة الدافعة لنقل ذرات الهيدروجين في الهدف التنفسي هي فرق الجهد.

بمساعدة الناقلات، يتم نقل أيونات الهيدروجين H + من الجانب الداخلي للغشاء إلى جانبه الخارجي، وبعبارة أخرى، من مصفوفة الميتوكوندريا إلى الفضاء بين الغشاء.

عندما يتم نقل زوج من الإلكترونات من NAD إلى الأكسجين، فإنهم يعبرون الغشاء ثلاث مرات، ويصاحب هذه العملية إطلاق ستة بروتونات إلى الجانب الخارجي للغشاء. وفي المرحلة النهائية، يتم نقل الإلكترونات إلى الجانب الداخلي للغشاء ويستقبلها الأكسجين.

½O 2 + 2e - → O 2- .

نتيجة لهذا النقل لأيونات H + إلى الجانب الخارجي لغشاء الميتوكوندريا، يتم إنشاء تركيز متزايد منها في الفضاء المحيط بالميتوكوندريا، أي ينشأ التدرج الكهروكيميائي للبروتونات (ΔμH +).

يشبه التدرج البروتوني خزانًا للطاقة الحرة. يتم استخدام هذه الطاقة عن طريق تدفق البروتونات عبر الغشاء لتصنيع ATP. في بعض الحالات، يمكن ملاحظة الاستخدام المباشر لطاقة تدرج البروتون (ΔμH +). يمكن أن توفر العمل التناضحي ونقل المواد عبر الغشاء ضد تدرج تركيزها، ويمكن استخدامها في الأعمال الميكانيكية، وما إلى ذلك. وبالتالي، تحتوي الخلية على شكلين من الطاقة - ATP و ΔμH +. الشكل الأول كيميائي. يذوب ATP في الماء ويمكن استخدامه بسهولة في الطور المائي. والثاني (ΔμH +) - الكهروكيميائي - يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالأغشية. يمكن لهذين الشكلين من الطاقة أن يتغيرا إلى بعضهما البعض. أثناء تكوين ATP، يتم استخدام الطاقة ΔμH + أثناء انهيار ATP، يمكن تجميع الطاقة في شكل ΔμH +.

عندما يصل تدرج البروتون إلى قيمة معينة، تتحرك أيونات الهيدروجين من خزان H + عبر قنوات خاصة في الغشاء، ويستخدم احتياطي الطاقة الخاص بها لتخليق ATP. في المصفوفة تتحد مع جزيئات O 2 المشحونة، ويتكون الماء: 2H + + O 2- → H2O.

تسمى عملية تكوين ATP نتيجة لانتقال أيونات H + عبر غشاء الميتوكوندريا الفسفرة التأكسدية. يتم تنفيذه بمشاركة إنزيم ATP Synthetase. توجد جزيئات إنزيم ATP على شكل حبيبات كروية على الجانب الداخلي للغشاء الداخلي للميتوكوندريا.

نتيجة انقسام جزيئين من حمض البيروفيك وانتقال أيونات الهيدروجين عبر الغشاء من خلال قنوات خاصة، يتم تصنيع إجمالي 36 جزيء ATP (جزيئين في دورة كريبس و 34 جزيء نتيجة انتقال H + الأيونات عبر الغشاء).

تجدر الإشارة إلى أن أنظمة الإنزيمات موجهة في الميتوكوندريا عكس ما هو الحال في البلاستيدات الخضراء: في البلاستيدات الخضراء يقع خزان H + على الجانب الداخلي للغشاء الداخلي، وفي الميتوكوندريا - على جانبها الخارجي؛ أثناء عملية التمثيل الضوئي، تنتقل الإلكترونات بشكل رئيسي من الماء إلى حاملات ذرة الهيدروجين، بينما في التنفس، توجد ناقلات الهيدروجين التي تنقل الإلكترونات إلى سلسلة نقل الإلكترون داخل الغشاء، ويتم تضمين الإلكترونات في النهاية في جزيئات الماء الناتجة.

وبالتالي توفر مرحلة الأكسجين طاقة أكبر بـ 18 مرة من الطاقة المخزنة نتيجة لتحلل السكر. يمكن التعبير عن المعادلة الشاملة للتنفس الهوائي على النحو التالي:

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 6 H 2 O + 38ADP + 38 H 3 PO 4 → 6CO 2 + 12 H 2 O + 38ATP.

ومن الواضح تماما أن التنفس الهوائي سيتوقف في غياب الأكسجين، لأن الأكسجين هو الذي يعمل كمستقبل نهائي للهيدروجين. إذا لم تتلق الخلايا كمية كافية من الأكسجين، فستكون جميع ناقلات الهيدروجين مشبعة تمامًا ولن تتمكن من نقلها أكثر. ونتيجة لذلك، سيتم حظر المصدر الرئيسي للطاقة لتشكيل ATP.

التنفس الهوائي هو العملية التي تقوم من خلالها الخلايا التي لا تتنفس الأكسجين بإطلاق الطاقة من الوقود للقيام بوظائفها الحيوية.

الأكسجين الجزيئي هو متقبل الإلكترون الأكثر كفاءة للتنفس، وذلك بسبب تقارب نواته العالية للإلكترونات. ومع ذلك، فقد تطورت بعض الكائنات الحية لاستخدام مواد مؤكسدة أخرى، وعلى هذا النحو، تقوم هذه الكائنات بالتنفس بدون الأكسجين.

تستخدم هذه الكائنات أيضًا سلسلة نقل الإلكترون لإنتاج أكبر قدر ممكن من ATP من الوقود، لكن سلاسل نقل الإلكترون الخاصة بها تستخرج طاقة أقل من التنفس الهوائي لأن مستقبلات الإلكترون الخاصة بها أضعف.

يمكن للعديد من البكتيريا والعتائق إجراء التنفس اللاهوائي فقط. يمكن للعديد من الكائنات الحية الأخرى إجراء التنفس الهوائي أو اللاهوائي اعتمادًا على توفر الأكسجين.

يعتمد البشر والحيوانات الأخرى على التنفس الهوائي للبقاء على قيد الحياة، ولكن يمكنهم إطالة حياتهم أو أداء الخلايا في غياب الأكسجين باستخدام أشكال التنفس اللاهوائي.

وظيفة التنفس اللاهوائي

التنفس هو العملية التي يتم من خلالها تحويل الطاقة المخزنة في الوقود إلى شكل يمكن للخلية استخدامه. عادة، يتم استخدام الطاقة المخزنة في الروابط الجزيئية لجزيء السكر أو الدهون لإنشاء ATP عن طريق استخراج الإلكترونات من جزيء الوقود واستخدامها لتشغيل سلسلة نقل الإلكترون.

يعد التنفس أمرًا بالغ الأهمية لبقاء الخلية على قيد الحياة، لأنه إذا لم تتمكن من إطلاق الطاقة من الوقود لتشغيل وظائفها الحياتية، فسوف تموت الخلية.

ولهذا السبب تموت الكائنات الحية التي تتنفس الهواء بسرعة كبيرة دون إمداد ثابت بالأكسجين: لا تستطيع خلايانا إنتاج طاقة كافية للبقاء على قيد الحياة بدونه.

بدلاً من الأكسجين، تستخدم الخلايا اللاهوائية مواد مثل الكبريتات والنترات والكبريت والفومارات لدفع عملية التنفس الخلوي.

يمكن للعديد من الخلايا إجراء التنفس الهوائي أو اللاهوائي اعتمادًا على توفر الأكسجين.

توضح الصورة أدناه اختبار أنبوب الاختبار الذي يستطيع العلماء من خلاله تحديد ما إذا كان الكائن الحي:

• إلزام إيروب– كائن لا يستطيع العيش بدون الأكسجين
• اللاهوائية الإجبارية- كائن حي لا يستطيع البقاء على قيد الحياة في وجود الأكسجين
• في كائن متحمل للهواء– كائن حي يمكنه العيش في وجود الأكسجين ولكنه لا يستخدمه في النمو
• الهوائية الاختيارية– كائن حي يمكنه استخدام الأكسجين للنمو، ولكن يمكنه أيضًا القيام بالتنفس اللاهوائي

أين يحدث التنفس اللاهوائي؟

يحدث التنفس اللاهوائي في سيتوبلازم الخلايا. في الواقع، معظم الخلايا التي تستخدم التنفس اللاهوائي هي بكتيريا أو عتائق، ولا تحتوي على عضيات متخصصة.

ما هو الشيء المشترك بين التنفس اللاهوائي والتنفس الهوائي؟

يبدأ كل من التنفس الهوائي واللاهوائي بفصل جزيئات السكر في عملية تسمى "تحلل السكر". هذه العملية تدمر جزيئين من الـ ATP وتنتج 4 من الـ ATP، للحصول على ربح صافي قدره 2 من الـ ATP لكل جزيء سكر منفصل.

في كل من التنفس الهوائي واللاهوائي، يتم بعد ذلك إرسال نصفي جزيء السكر عبر سلسلة أخرى من التفاعلات التي تستخدم سلاسل نقل الإلكترون لإنتاج المزيد من ATP.

هذه التفاعلات هي التي تتطلب متقبل الإلكترون - سواء أكان الأكسجين أو الكبريتات أو النترات وما إلى ذلك. - لإدارتهم.

ما الفرق بين التنفس الهوائي والتنفس اللاهوائي؟

بعد تحلل السكر، ترسل الخلايا الهوائية واللاهوائية نصفي الجلوكوز عبر سلسلة طويلة من التفاعلات الكيميائية لتوليد المزيد من ATP واستخراج الإلكترونات لاستخدامها في سلسلة نقل الإلكترون الخاصة بها.

ومع ذلك، فإن ماهية هذه التفاعلات ومكان حدوثها يختلف بين الخلايا الهوائية واللاهوائية.

في الخلايا الهوائية، تحدث سلسلة نقل الإلكترون، ومعظم التفاعلات الكيميائية للتنفس، في الميتوكوندريا. يجعل نظام غشاء الميتوكوندريا العملية أكثر كفاءة من خلال تركيز متفاعلات التنفس الكيميائي معًا في مساحة صغيرة واحدة.

ومع ذلك، في الخلايا اللاهوائية، يحدث التنفس عادةً في سيتوبلازم الخلية، نظرًا لأن معظم الخلايا اللاهوائية لا تحتوي على عضيات متخصصة. عادة ما تكون سلسلة التفاعل قصيرة، وتستخدم متقبل الإلكترون مثل الكبريتات أو النترات أو الكبريت أو الفومارات بدلاً من الأكسجين.

ينتج التنفس اللاهوائي أيضًا كمية أقل من ATP لكل جزيء سكر يتم هضمه مقارنة بالتنفس الهوائي. بالإضافة إلى ذلك، فإنه ينتج العديد من النفايات - بما في ذلك، في بعض الحالات، الكحول!

أنواع التنفس اللاهوائي

أنواع التنفس اللاهوائي متنوعة مثل متقبلات الإلكترون. تشمل الأنواع المهمة من التنفس اللاهوائي ما يلي:

• تخمير حمض اللاكتيك– في هذا النوع من التنفس اللاهوائي، يتم تقسيم الجلوكوز إلى جزيئين من حمض اللاكتيك لإنتاج اثنين من الـATP.
• التخمير الكحولي– في هذا النوع من التنفس اللاهوائي، يتم تقسيم الجلوكوز إلى إيثانول أو كحول إيثيلي. تنتج هذه العملية أيضًا 2 ATP لكل جزيء سكر.
• أنواع أخرى من التخمير– عمليات التخمير الأخرى تتم بواسطة بعض البكتيريا والعتائق. وتشمل هذه تخمير حمض البروبريونيك، وتخمير حمض البيوتريك، وتخمير المذيبات، وتخمير الأحماض المختلطة، وتخمير البوتانيديول، وتخمير الأراضي اللاصقة، وتولد الأسيتون، وتولد الميثان.

معادلات التنفس اللاهوائي

معادلات للنوعين الأكثر شيوعا من التنفس اللاهوائي:

* تخمر حمض اللاكتيك :

C6H12O6 (جلوكوز) + 2 ADP + فوسفات 2 → 2 حمض اللاكتيك + 2 ATP

التخمر الكحولي:

C6H12O6 (جلوكوز) + 2 ADP + 2 فوسفات → 2 C2H5 هو (إيثانول) + 2 co 2 + 2 ATP

أمثلة على التنفس اللاهوائي

التهاب العضلات وحمض اللاكتيك

أثناء ممارسة التمارين الرياضية المكثفة، تستخدم عضلاتنا الأكسجين لإنتاج ATP بشكل أسرع مما يمكننا توفيره.

عندما يحدث هذا، يمكن للخلايا العضلية إجراء تحلل السكر بشكل أسرع من قدرتها على إمداد سلسلة نقل الإلكترون بالميتوكوندريا بالأكسجين.

والنتيجة هي أن تخمر حمض اللاكتيك يحدث داخل خلايانا – وبعد زيادة التمرين، يمكن لحمض اللاكتيك المتراكم أن يسبب ألمًا في عضلاتنا!

الخميرة والمشروبات الكحولية

تُصنع المشروبات الكحولية، مثل النبيذ والويسكي، عادة عن طريق تعبئة الخميرة - التي تقوم بالتخمر الكحولي - بمحلول السكر ومركبات النكهة الأخرى.

يمكن أن تستخدم الخميرة مركبات، بما في ذلك تلك الموجودة في البطاطس والعنب والذرة والعديد من الحبوب الأخرى، كمصادر للسكر.

إن وضع الخميرة ومصدر الوقود الخاص بها في زجاجة محكمة الإغلاق يضمن عدم وجود ما يكفي من الأكسجين للتدخل في التنفس اللاهوائي الذي ينتج الكحول!

يعتبر الكحول في الواقع سامًا للخميرة التي تنتجه، فعندما يرتفع تركيز الكحول بدرجة كافية، ستبدأ الخميرة في الموت.

لهذا السبب، من المستحيل تحضير النبيذ أو البيرة التي تحتوي على نسبة كحول تزيد عن 30٪. ومع ذلك، يمكن استخدام عملية التقطير، التي تفصل الكحول عن المكونات الأخرى للمشروب، لتركيز الكحول وإنتاج المشروبات الروحية.

تكوين الميثان وأفراد الأسرة الخطرين

لسوء الحظ، التخمر الكحولي ليس هو النوع الوحيد من التخمر الذي يمكن أن يحدث في المادة النباتية. يتم تخمير الجلوكوز إلى كحول إيثيلي، ولكن يمكن إنتاج كحول مختلف يسمى الميثانول من تخمير السكريات المختلفة الموجودة في النباتات.

عندما يتم تخمير السليلوز في الميثانول، يمكن أن تكون النتائج خطيرة. تم الإعلان عن مخاطر "لغو القمر" - الويسكي الرخيص محلي الصنع والذي غالبًا ما يحتوي على كميات كبيرة من الميثانول بسبب سوء التخمير والتقطير - في القرن العشرين أثناء الحظر.

لا يزال الموت وتلف الأعصاب الناجم عن التسمم بالميثانول يمثل مشكلة في المناطق التي يحاول فيها الأشخاص غير المهرة تحضير الكحول بسعر رخيص. لذا، إذا كنت تخطط لأن تصبح صانع جعة، فتأكد من قيامك بواجبك المنزلي!

الجبن السويسري وحمض البروبيونيك

تخمير حمض البروبيونيك يعطي الجبن السويسري نكهته المميزة. إن الثقوب الموجودة في الجبن السويسري هي في الواقع ناتجة عن فقاعات من غاز ثاني أكسيد الكربون الذي يتم إطلاقه كمنتج فضلات للبكتيريا التي تستخدم تخمير حمض البروبيونيك.

بعد إدخال معايير صحية أكثر صرامة في القرن العشرين، أصيب العديد من صانعي الجبن السويسريين بالحيرة عندما اكتشفوا أن الجبن الخاص بهم قد فقد ثقوبه - وفقد طعمه!

وكان السبب في ذلك هو عدم وجود بكتيريا محددة تنتج حمض البروبيونيك. على مر القرون، تم إدخال هذه البكتيريا كملوث من القش الذي تأكله الأبقار. ولكن بعد تطبيق معايير النظافة الأكثر صرامة، لم يعد هذا يحدث!

تتم الآن إضافة هذه البكتيريا عمدًا أثناء الإنتاج لضمان بقاء الجبن السويسري لذيذًا واحتفاظه بمظهره الهولي الذي يمكن التعرف عليه على الفور.

الخل وتولد الأسيتون

البكتيريا التي تقوم بتكوين الخلايا هي المسؤولة عن صنع الخل، الذي يتكون بشكل رئيسي من حمض الأسيتيك.

يتطلب الخل عمليتين تخمير لأن البكتيريا التي تصنع حمض الأسيتيك تحتاج إلى الكحول كوقود!

على هذا النحو، يتم تخمير الخل أولاً وتحويله إلى مستحضر كحولي، مثل النبيذ. يتم بعد ذلك تخمير خليط الكحول مرة أخرى باستخدام بكتيريا الخلال.

المصطلح ذو الصلة

• اعبي التنس المحترفين- "الوقود" الخلوي الذي يمكن استخدامه لتشغيل عدد لا يحصى من الإجراءات وردود الفعل الخلوية.
• أكسدةهي عملية مهمة في الكيمياء حيث يتم فقدان الإلكترونات. يُقال إن الجزيء الذي فقد إلكترونات من خلال عملية الأكسدة قد "تأكسد" أو "تم زيادة حالة الأكسدة".

اختبار

1. تقوم جميع الخلايا بتحلل السكر.
أ.هل هذا صحيح؟
ب.كذب

الإجابة على السؤال رقم 1

هل هذا صحيح! تقوم جميع الخلايا بتقسيم السكر لتحرير بعض الطاقة الكيميائية المخزنة في جزيئات السكر. تتوقف بعض الخلايا عند هذا الحد، بينما يستمر البعض الآخر في استخدام عمليات التخمير أو التنفس الهوائي للحصول على المزيد من الطاقة من أجزاء السكر المتبقية بعد تحلل السكر.

[ينهار]

2. تشرح عملية التنفس اللاهوائي كيف يمكن لبعض الخلايا البقاء على قيد الحياة بدون الأكسجين.
أ.هل هذا صحيح؟
ب.كذب

إجابة السؤال رقم 2

حقيقي. التنفس اللاهوائي يمكّن الخلايا التي تقوم به من البقاء على قيد الحياة بدون الأكسجين.

[ينهار]

3. يمكن للخلايا أن تعيش بدون ATP طالما أنها تحتوي على السكر كمصدر غذائي.
أ.هل هذا صحيح؟
ب.كذب

كذب!يجب أن تحتوي جميع الخلايا على ATP لتتمكن من البقاء، لأن ATP هو شكل الطاقة الذي يمكنها استخدامه في عملياتها الحياتية.

يمكنهم تحويل السكر إلى ATP، لكنهم يحتاجون إلى عامل مؤكسد يمكن أن تستخدمه خلاياهم، مثل الأكسجين. فومارات أو الكبريت - لهذا الغرض.