العملية التي تتم في جسم الحيوان لإطلاق الطاقة المختزنة في جزيئات الجلوكوز هي عملية التنفس الخلوي، وهي عملية معقدة تحدث في خلايا الكائنات الحية، بما في ذلك الحيوانات.
تتكون عملية التنفس الخلوي من مرحلتين رئيسيتين:
- المرحلة الأولى: تحلل السكر
في هذه المرحلة، يتم تكسير جزيء الجلوكوز إلى جزيئين من حمض البيروفيك، وذلك في وجود الأكسجين. ينتج عن هذه العملية إطلاق كمية صغيرة من الطاقة، يتم تخزينها في صورة جزيئات من الأدينوسين أحادي الفوسفات (AMP).
- المرحلة الثانية: دورة كريبس
في هذه المرحلة، يتم تكسير جزيئي حمض البيروفيك إلى غاز ثاني أكسيد الكربون والماء، وذلك في وجود الأكسجين. ينتج عن هذه العملية إطلاق كمية كبيرة من الطاقة، يتم تخزينها في صورة جزيئات من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP).
ATP هو جزيء مهم للغاية في خلايا الكائنات الحية، حيث يوفر الطاقة اللازمة لجميع العمليات الحيوية، مثل الحركة والنمو والتكاثر.
يمكن تلخيص عملية التنفس الخلوي في المعادلة التالية:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + طاقة
حيث:
- C6H12O6 هو الجلوكوز
- 6O2 هو الأكسجين
- 6CO2 هو ثاني أكسيد الكربون
- 6H2O هو الماء
- طاقة هي الطاقة الناتجة عن عملية التنفس الخلوي
يمكن تقسيم عملية التنفس الخلوي إلى عدة مراحل فرعية، يتم شرحها بالتفصيل أدناه:
المرحلة الأولى: تحلل السكر
تتم هذه المرحلة في السيتوبلازم، وهي الجزء السائل من الخلية. في هذه المرحلة، يتم تكسير جزيء الجلوكوز إلى جزيئين من حمض البيروفيك، وذلك في وجود الإنزيمات والمركبات الأخرى.
يحدث تحلل السكر في ثلاث خطوات رئيسية:
- الخطوة الأولى: تفاعل غلايكسوكيناز
في هذه الخطوة، يتم إضافة مجموعة الفوسفات إلى جزيء الجلوكوز، لتكوين جزيء من الغلوكوز 6 فوسفات.
- الخطوة الثانية: تفاعل فسفوريلاز
في هذه الخطوة، يتم إزالة مجموعة الفوسفات من جزيء الغلوكوز 6 فوسفات، لتكوين جزيء من فوسفات الثنائي هيدروكسي الأسيتون.
- الخطوة الثالثة: تفاعل ترانس كيتولاز
في هذه الخطوة، يتم تحويل جزيء فوسفات الثنائي هيدروكسي الأسيتون إلى جزيئين من حمض البيروفيك.
المرحلة الثانية: دورة كريبس
تتم هذه المرحلة في الميتوكوندريا، وهي عضيات متخصصة في إنتاج الطاقة. في هذه المرحلة، يتم تكسير جزيئي حمض البيروفيك إلى غاز ثاني أكسيد الكربون والماء، وذلك في وجود الأكسجين.
تتكون دورة كريبس من ثماني خطوات رئيسية، يتم خلالها إطلاق كمية كبيرة من الطاقة، يتم تخزينها في صورة جزيئات من ATP.
المرحلة الثالثة: سلسلة نقل الإلكترونات
تتم هذه المرحلة أيضًا في الميتوكوندريا. في هذه المرحلة، يتم نقل الإلكترونات من جزيئات NADH و FADH2 إلى الأكسجين، وذلك في سلسلة من التفاعلات الكيميائية.
ينتج عن هذه المرحلة إطلاق كمية كبيرة من الطاقة، يتم تخزينها في صورة جزيئات من ATP.
المرحلة الرابعة: تركيب ATP
تتم هذه المرحلة في الميتوكوندريا. في هذه المرحلة، يتم استخدام الطاقة المخزنة في جزيئات NADH و FADH2 لتركيب جزيئات ATP.
ينتج عن هذه المرحلة تكوين جزيئين من ATP من كل جزيء من NADH، وثلاثة جزيئات من ATP من كل جزيء من FADH2.
الأهمية الحيوية لعملية التنفس الخلوي
عملية التنفس الخلوي هي عملية حيوية ضرورية للكائنات الحية، بما في ذلك الحيوانات. حيث توفر الطاقة اللازمة لجميع العمليات الحيوية، مثل الحركة والنمو والتكاثر.
يمكن تلخيص أهمية عملية التنفس الخلوي في النقاط التالية:
- هي مصدر الطاقة الرئيسي للكائنات الحية.
- تسمح للكائنات الحية بأداء جميع العمليات الحيوية
