زیست تنفس سلولی | بیوشیمی حیات

[FATYMArr]

همانطورکه در فصل پنجم زیست‌شناسی دوازدهم راجع‌به تنفس سلولی خواندیم، سلول‌ها که کوچک‌ترین اجزای حیات هستند و تمام ویژگی‌های یک موجود زنده را دارند. یکی از این ویژگی‌ها تنفس است که آن‌ها را قادر می‌سازد که برای انجام وظایف گوناگون و بقای خود، انرژی مورد نیازشان را به دست آورند. حال جالب است بدانید که برای به دست آوردن این انرژی، سلول‌های بدن ما از میلیون‌ها سال پیش به کارخانه‌ای مجهز شدند که این کارخانه به صورت تخصصی و با بازدهی بالا انرژی مورد نیاز سلول را تامین می‌کند. آیا می‌دانید که این کارخانه یک اندامک است؟ نام آن چیست؟ و چه فرآیندی در آن طی می‌شود؟

 

[FATYMArr]

تنفس چیست؟
تنفس سلولی یکی از فرآیندهای حیاتی است که توسط همه موجودات زنده برای بقا انجام می‌شود. وقتی می‌دوید تا به اتوبوس مدرسه خود برسید، متوجه تندتر نفس کشیدن خود می‌شوید؛ به این دلیل که بدن شما برای دویدن به انرژی اضافی نیاز دارد که از طریق تنفس تأمین‌شده و این نیاز به انرژی اضافی، منجر به تنفس سریع می‌شود.

نفس کشیدن بخشی جدایی‌ناپذیر از تنفس سلولی است و به‌طورکلی، این پدیده بدن ما را حفظ می‌کند. به عبارت ساده، تنفس سلولی فرآیندی است که از طریق آن، مواد مغذی که می‌خوریم به انرژی مفید تبدیل می‌شوند.

همان‌طور که می‌دانید، سلول واحد ساختاری و عملکردی حیات بوده و هر سلول برای انجام وظایف خود به انرژی نیاز دارد، بنابراین تنفسی که در کوچک‌ترین سطح بدن یعنی سطح سلولی انجام می‌گردد، تنفس...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[FATYMArr]

چرا نفس می‌کشیم؟​

هر موجود زنده‌ای برای بقای خود به انرژی نیاز دارد، حتی زمانی که در حال خوردن یا خوابیدن هستید، به انرژی نیاز دارید. آیا فکر می‌کنید در صورت کمبود انرژی می‌توانید نفس بکشید؟ این انرژی از کجا می‌آید؟
این انرژی از غذا به دست می‌آید و این فرآیند تنفس سلولی است که غذا را به انرژی تبدیل می‌کند. در حین تنفس، هوای حاوی اکسیژن وارد بدن شده و هوای غنی از دی‌اکسید کربن خارج می‌شود. همان‌طور که نفس می‌کشید، هوای غنی از اکسیژن به تمام قسمت‌های بدن و درنهایت به هر سلول منتقل می‌شود. در داخل سلول، غذا که به شکل گلوکز وجود دارد، با کمک اکسیژن به دی‌اکسید کربن و آب تجزیه می‌شود.

 

[FATYMArr]

این شکل تجزیه گلوکز به دی‌اکسید کربن و آب را نشان می‌دهد که همراه با آزاد شدن مقدار زیادی انرژی است.
فرآیند تجزیه گلوکز برای آزاد کردن انرژی که می‌تواند توسط بدن برای انجام کارهای روزانه مانند راه رفتن، نشستن یا حتی فکر کردن استفاده شود، به‌عنوان تنفس سلولی شناخته می‌شود.
در فرآیند تنفس سلولی، میتوکندری به‌عنوان یکی از مهره‌های اصلی ایفای نقش می‌کند که در ادامه به آن اشاره می‌کنیم.

 

[FATYMArr]

نقش میتوکندری در تنفس سلولی چیست؟​

یکی از اهداف تجزیه مواد غذایی، تبدیل انرژی موجود در پیوندهای شیمیایی به ترکیب غنی از انرژی آدنوزین تری فسفات (ATP) است. انرژی شیمیایی حاصل از تجزیه مولکول‌های غذا، در این مولکول غنی از انرژی ذخیره‌شده و سپس انرژی آن برای سوخت‌رسانی به سایر فرآیندهای سلولی آزاد می‌شود.
در سلول‌های یوکاریوتی (یعنی هر سلول یا موجودی که دارای هسته مشخص و اندامک‌های دارای غشا است) آنزیم‌هایی که مراحل دخیل در تنفس سلولی و حفظ انرژی را کاتالیز می‌کنند، در اندامک بسیار سازمان‌یافته، به نام میتوکندری قرار دارند. یک سلول کبدی حدود 1000 میتوکندری و سلول‌های بزرگ تخم برخی از مهره‌داران تا 200000 عدد میتوکندری دارند.

نکته: در میکروارگانیسم‌ها آنزیم‌ها...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[FATYMArr]

تنفس سلولی چیست؟​

تنفس سلولی یک مسیر متابولیک است که از گلوکز برای تولید آدنوزین تری فسفات (ATP) استفاده می‌کند، گلوکز یک ترکیب آلی بوده و بدن می‌تواند برای کسب انرژی از آن استفاده کند. یک مولکول گلوکز می‌تواند 30-32 ATP خالص تولید کند.

 

[FATYMArr]

هدف از تنفس سلولی چیست؟​

تنفس سلولی برای تولید انرژی قابل‌استفاده ATP، به‌منظور پشتیبانی از بسیاری از واکنش‌های دیگر در بدن استفاده می‌شود. ATP به‌ویژه برای واکنش‌های نامساعد ازنظر انرژی، که بدون ورودی انرژی رخ نمی‌دهند، مهم است.
مراحل تنفس سلولی عموماً به سه بخش تقسیم می‌شود که در ادامه، هر یک از مراحل را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

 

[FATYMArr]

بخش‌های تنفس سلولی​

زیست شناسان نظرات متفاوتی در مورد مراحل تنفس سلولی ازنظر نام، توصیف و تعداد آن‌ها دارند. بااین‌حال، فرآیند کلی را می‌توان به سه مرحله متابولیک اصلی تقسیم کرد:

• گلیکولیز
• چرخه تری کربوکسیلیک اسید (چرخه TCA)
• فسفوریلاسیون اکسیداتیو (فسفوریلاسیون زنجیره تنفسی)

 

[FATYMArr]

گلیکولیز​

گلیکولیز (که به‌عنوان مسیر گلیکولیتیک یا مسیر Embden-Meyerhof-Parnas نیز شناخته می‌شود) یک توالی از 10 واکنش شیمیایی است که در اکثر سلول‌ها انجام شده و یک مولکول گلوکز را به دو مولکول پیرووات (پیروویک اسید) تجزیه می‌کند.

این تصویر خلاصه‌ای از مسیر گلیکولیز است که طی آن با مصرف 2 مولکول ATP، از یک مولکول گلوکز، 4 مولکول ATP، 2 مولکول NADH و به‌طور خالص 7 مولکول ATP تولید می‌شود.
انرژی آزادشده در طی تجزیه گلوکز و سایر مولکول‌های سوختی آلی از کربوهیدرات‌ها، چربی‌ها و پروتئین‌ها در طی گلیکولیز گرفته‌شده و در ATP ذخیره...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[FATYMArr]

چرخه اسید تری کربوکسیلیک​

چرخه TCA (که به‌عنوان چرخه کربس یا چرخه اسید سیتریک نیز شناخته می‌شود) نقش اصلی را در تجزیه یا کاتابولیسم مولکول‌های سوختی آلی ایفا می‌کند. این چرخه از هشت مرحله تشکیل‌شده که توسط هشت آنزیم مختلف کاتالیز می‌گردند که در چندین مرحله مختلف انرژی تولید می‌کنند.
بااین‌حال، بیشتر انرژی به‌دست‌آمده از چرخه کربس در ترکیبات +NAD و فلاوین آدنین دی نوکلئوتید (FAD) ذخیره‌شده و بعداً به ATP تبدیل می‌شود.
محصولات یک دور چرخه TCA شامل سه مولکول +NAD است که از طریق فرآیند افزودن هیدروژن به تعداد برابر مولکول NADH احیاشده و یک مولکول FAD که به‌طور مشابه به یک مولکول FADH2 احیا می‌گردد.
این مولکول‌ها به مرحله سوم تنفس سلولی سوخت می‌رسانند، درحالی‌که دی‌اکسید...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.