التنفس الهوائي (Aerobic Respiration) هو عملية إنتاج الطّاقة بسرعة وكفاءة عالية من خلال استخدام الأكسجين ومصادر الوقود في الجسم؛ كالدهون والسكر وتحويلها لطاقة كيميائية، ويكمن الفرق بين التنفس الهوائي واللاهوائي؛ بأنَّ التنفس الهوائي يتم بوجود الأكسجين الضروري لتفاعلات إنتاج الطاقة على عكس التنفس اللاهوائي الذي يتم بغياب الأكسجين؛ لذلك يعد التنفس الهوائي أكثر كفاءة.[١][٢]وفي هذا المقال سوف نُوضح إجابة سؤال ما هو التنفس الهوائي؟ بالتفصيل.


ما هو التنفس الهوائي؟

يُعرَّف التنفس الهوائي على أنَّه عملية بيولوجية مُنتِجة للطاقة وذلك بتحويل سكر الغلوكوز (Glucose) والمركبات العضوية الأخرى إلى طاقة كيميائية تُسمَّى أدينوسين ثلاثي الفوسفات (Adenosine Triphosphate)، بحيث يتمّ ثاني أكسيد الكربون والماء والطاقة اللازمة لجميع خلايا الجسم، ويُعدّ الجهاز العضلي في جسم الإنسان أكبر مُستخدم لهذه الطاقة.[٣][٤]



ما هي خطوات ومراحل التنفس الهوائي؟

يمرّ التنفس الهوائي بأربع مراحل، وفيما يأتي سوف نقوم بتوضيح كل مرحلة على حدة:[٣]



1. تحلل السكر (Glycolysis)

يُعد تحطيم السكر هو الخطوة الأولى في التنفس الهوائي، بحيث تحدث في السائل الخلوي (Cytosol) للخلية، ولا تحتاج هذه المرحلة إلى الأكسجين، إذ يتمّ في هذه المرحلة تحطيم الغلوكوز وإنتاج جزيئين أدينوسين ثلاثي الفوسفات، وجزيئين ثنائي نوكليوتيد النِّيكوتين والأدنين المختزل (NADH)،[٣] وجزيئين من البيروفات (Pyruvate).[١]



2. نزع الكربون التأكسدي للبيروفات (Oxidative Decarboxylation Of Pyruvate)

في هذه المرحلة يتم أكسدة مجموعة الكربوكسيل من البيروفات وتحويلها إلى أستيل مرافق الإنزيم أ (Acetyl-CoA)، وينتج أيضًا من عملية أكسدة البيروفات جزيء ثاني أكسيد الكربون، وجزيء ثنائي نوكليوتيد النِّيكوتين والأدنين المختزل.[١]



3. حلقة كريبس (Krebs Cycle)

تُعرَف أيضًا بدورة حمض الستريك (Citric Acid Cycle)، وتُعدّ الخطوة الثالثة من التنفس الهوائي، التي تحدث بوجود الأكسجين في الميتوكوندريا (Mitochondria).[١]



نواتج التنفس الهوائي

تتكرَّر كل دورة مرتين نظرًا لوجود جزيئين من أسيتل مرافق الإنزيم أ، وفي كلّ دورة يتم إنتاج جزيئين من ثاني أكسيد الكربون، ويتمّ أيضًا إنتاج ثلاثة جزيئات من ثنائي نوكليوتيد النِّيكوتين والأدنين المختزل كذلك يتم إنتاج جزيء واحد من ثنائي نوكليوتيد الفلافين والأدنين (FADH2)، وجزيء واحد من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات.[١]



4. الفسفرة المؤكسدة (Oxidative Phosphorylation)

وهي المرحلة الأساسية التي يتم فيها إنتاج كميات عالية من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات وتحدث في غشاء الميتوكوندريا بوجود الأكسجين، وفي هذه المرحلة تدخل جميع جزيئات ثنائي نوكليوتيد النِّيكوتين والأدنين المختزل وثنائي نوكليوتيد الفلافين والأدنين المُتكوِّنة في المراحل السَّابقة إلى سلسلة نقل الإلكترونات وتقوم بمنحها الإلكترونات وذلك لتكوين الطاقة.[١]



ما هي أهمية التنفس الهوائي؟

يعمل التنفس الهوائي على توفير الطاقة اللازمة لبعض العمليات والوظائف الخلوية، مثل النُّمو بالإضافة إلى جميع الوظائف التي من شأنها الحفاظ على الحياة.[١]


فعلى سبيل المثال يعمل الأدينوسين ثلاثي الفوسفات على تشغيل مضخّة الصوديوم والبوتاسيوم والتي لها دور مُهم في الحركة والتفكير، كذلك أيضًا تُساهم في تنشيط العديد من الإنزيمات اللازمة بعض العمليات الحيوية.[١]

المراجع

  1. ^ أ ب ت ث ج ح خ د "Aerobic Respiration", biologydictionary, Retrieved 28/1/2022. Edited.
  2. ↑ respiration needs oxygen.,oxygen → carbon dioxide water "Aerobic and anaerobic respiration", bitesize. Edited.
  3. ^ أ ب ت "4 Steps of Aerobic Respiration", livestrong, Retrieved 28/1/2022. Edited.
  4. ↑ respiration is the aerobic,to obtain energy from glucose. "18.3: Aerobic Respiration", bio.libretexts.org, Retrieved 18/5/2022. Edited.