الفرق بين التخمر و التنفس اللاهوائي

الفرق بين التخمر و التنفس اللاهوائي

يجب أن يكون لدى جميع الكائنات الحية مصادر ثابتة للطاقة لمواصلة أداء وظائف الحياة الأساسية. سواء كانت هذه الطاقة تأتي مباشرة من الشمس من خلال التمثيل الضوئي أو من خلال تناول النباتات أو الحيوانات ، يجب أن تستهلك الطاقة ومن ثم تتحول إلى شكل قابل للاستخدام مثل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP).

تستطيع العديد من الآليات تحويل مصدر الطاقة الأصلي إلى ATP. الطريقة الأكثر فاعلية هي التنفس الهوائي الذي يتطلب الأكسجين. هذه الطريقة تعطي أكثر ATP لكل مدخلات الطاقة. ومع ذلك ، إذا كان الأكسجين غير متاح ، فلا يزال يتعين على الكائن الحي تحويل الطاقة باستخدام وسائل أخرى. وتسمى هذه العمليات التي تحدث دون الأكسجين اللاهوائية. التخمير طريقة شائعة للكائنات الحية لصنع ATP بدون أكسجين. هل هذا يجعل التخمير هو نفس التنفس اللاهوائي؟

الجواب القصير هو لا. على الرغم من أن لديهم أجزاء متشابهة ولا يستخدمون الأكسجين ، إلا أن هناك اختلافات بين التخمر والتنفس اللاهوائي. في الواقع ، يشبه التنفس اللاهوائي التنفس الهوائي إلى حد كبير أكثر منه مثل التخمير.

تخمير

تناقش معظم فصول العلوم التخمير فقط كبديل للتنفس الهوائي. يبدأ التنفس الهوائي بعملية تسمى "تحلل السكر" ، حيث يتم تحطيم الكربوهيدرات مثل الجلوكوز ، وبعد فقدان بعض الإلكترونات ، يُشكل جزيءًا يسمى البيروفات. إذا كانت هناك كمية كافية من الأكسجين ، أو في بعض الأحيان أنواع أخرى من أجهزة قبول الإلكترون ، ينتقل البيروفات إلى الجزء التالي من التنفس الهوائي. عملية تحلل السكر تحقق مكاسب صافية قدرها 2 ATP.

التخمير هو أساسا نفس العملية. يتم تكسير الكربوهيدرات ، ولكن بدلاً من عمل البيروفات ، يكون المنتج النهائي عبارة عن جزيء مختلف حسب نوع التخمير. يحدث التخمير في أغلب الأحيان بسبب نقص كميات الأكسجين الكافية لمواصلة تشغيل سلسلة التنفس الهوائية. يخضع البشر لتخمر حمض اللبنيك. بدلا من الانتهاء مع البيروفات ، يتم إنشاء حمض اللبنيك. العدائين عن بعد على دراية حمض اللبنيك ، والتي يمكن أن تتراكم في العضلات ويسبب التشنج.

يمكن أن تخضع الكائنات الأخرى للتخمر الكحولي ، حيث لا تكون النتيجة البيروفات ولا حمض اللاكتيك. في هذه الحالة ، فإن الكائن الحي يصنع الكحول الإيثيلي. هناك أنواع أخرى من التخمير أقل شيوعًا ، ولكن جميعها تنتج منتجات مختلفة حسب الكائن الحي الذي يخضع للتخمر. نظرًا لأن التخمير لا يستخدم سلسلة نقل الإلكترون ، فإنه لا يعتبر نوعًا من التنفس.

التنفس اللاهوائي

على الرغم من أن التخمير يحدث بدون أكسجين ، إلا أنه لا يشبه التنفس اللاهوائي. يبدأ التنفس اللاهوائي بنفس الطريقة التي يبدأ بها التنفس الهوائي والتخمر. لا تزال الخطوة الأولى هي انحلال السكر في الدم ، وما زالت تخلق 2 ATP من جزيء واحد من الكربوهيدرات. ومع ذلك ، فبدلاً من أن ينتهي التحلل السكري ، كما يحدث التخمير ، فإن التنفس اللاهوائي يخلق البيروفات ثم يستمر في نفس مسار التنفس الهوائي.

بعد صنع جزيء يسمى أستيل أنزيم أ ، يستمر في دورة حمض الستريك. يتم تصنيع المزيد من حاملات الإلكترونات ومن ثم ينتهي كل شيء في سلسلة نقل الإلكترون. ترسب ناقلات الإلكترونات الإلكترونات في بداية السلسلة ، ومن خلال عملية تسمى chemiosmosis ، تنتج العديد من ATP. لكي تستمر سلسلة نقل الإلكترون في العمل ، يجب أن يكون هناك متقبل نهائي للإلكترون. إذا كان المستلم هو الأكسجين ، فإن العملية تعتبر التنفس الهوائي. ومع ذلك ، يمكن لبعض أنواع الكائنات الحية ، بما في ذلك أنواع كثيرة من البكتيريا والكائنات الحية المجهرية الأخرى ، استخدام مستقبلات إلكترونية مختلفة. وتشمل هذه أيونات النترات ، أيونات الكبريتات ، أو حتى ثاني أكسيد الكربون.

يعتقد العلماء أن التخمير والتنفس اللاهوائي هما عمليتان أقدم من التنفس الهوائي. قلة الأكسجين في بداية الغلاف الجوي للأرض جعل التنفس الهوائي مستحيلاً. من خلال التطور ، اكتسبت حقيقيات النوى القدرة على استخدام "هدر" الأكسجين من عملية التمثيل الضوئي لخلق التنفس الهوائي.