التنفس الخلوي ومكان حدوثه

تُعرف عملية التنفس الخلوي بأنها عملية بيوكيميائية تهدف إلى استخراج الطاقة من الروابط الكيميائية الموجودة في جزيئات الغذاء، مما يسهم في تلبية احتياجات العمليات الحيوية الأساسية. تحدث هذه العملية في جميع خلايا الكائنات الحية حقيقية النواة، وتحديداً في الميتوكندريا، والتي تُعتبر الموقع الرئيس لمعظم التفاعلات الكيميائية داخل الخلية.

الميتوكندريا

الميتوكندريا هي أحد المكونات الحيوية في الخلايا حقيقية النواة، تتميز بشكل بيضاوي أو عصوي، ويتراوح حجمها بين 0.5 إلى 10 ميكرومترات. الوظيفة الرئيسية للميتوكندريا هي إنتاج الطاقة في شكل جزيئات الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، بالإضافة إلى تخزين الكالسيوم وتوليد الحرارة. توجد الميتوكندريا في جميع خلايا الجسم باستثناء خلايا كريات الدم الحمراء. تحتوي الميتوكندريا على غشائين: الغشاء الخارجي يسمح بمرور الجزيئات الصغيرة ويحتوي على قنوات لنقل الجزيئات الكبيرة، بينما الغشاء الداخلي ذا نفاذية أقل يقتصر على السماح للجزيئات الصغيرة بالعبور إلى الكتلة المركزيّة للميتوكندريا، والتي تحتوي على الحمض النووي (DNA) وحمض الستريك.

مراحل التنفس الخلوي

تشمل عملية التنفس الخلوي في الميتوكندريا أربع مراحل مترابطة تبدأ بتحلل الجلوكوز وتنتهي بإطلاق الإلكترونات، وهي كالتالي:

• تحلل جزيئات الجلوكوز حيث تتحول الجلوكوز (سكر سداسي الكربون) إلى جزيئين من المركبات العضوية ثلاثية الكربون المعروفة باسم بيروفات.
• أكسدة البيروفات الناتجة من تحلل الجلوكوز وتحويلها إلى جزيئين من الكربون، حيث تُربط هذه الجزيئات مع إنزيم يسمى أسيتيل، مما يُنتج غاز ثاني أكسيد الكربون.
• يتحد إنزيم أسيتيل الناتج من المرحلة السابقة مع مركب رباعي الكربون، وتتوالى تفاعلات الأكسدة لتعادة تشكيل الذرات فيما يُعرف بدورة حمض الستريك.
• تتم المرحلة الأخيرة، وهي الفسفرة التأكسدية، حيث يتم تحويل الطاقة الناتجة من التفاعلات الكيميائية إلى شكل يمكن استخدامه، من خلال أكسدة المرافقات الإنزيمية، مما يؤدي إلى إطلاق إلكترونات عالية الطاقة تُنقل عبر النواقل إلى خارج الميتوكندريا لتتفاعل مع الأكسجين وتنتج جزيئات الماء.