تحرير طاقة المواد العضوية

1- التعرف على أنماط التفاعلات:

سواء كانت الكائنات ذاتية التغذية أو لا فإن خلاياها تحتاج في استقلاباتها لطاقة تستمدها من مواد القيت المتمثلة أساسا في السكريات و الدهنيات. تستخرج الخلايا الطاقة من المواد العضوية بتفكيكها عبر سلسلة من التفاعلات إما بتدخل ثنائي الأكسجين فنتكلم عن تنفس خلوي أو دون الحجة للأكسجين بواسطة تفاعلات ظاهرة التخمر. تلجأ بعض الخلايا للتخمر في إنتاجها ل ATP إما كبديل على التنفس للتكيف مع وسط يفتقر للأكسجين و هناك متعضيات تعتمد التخمر حصريا حتى بوجود الأكسجين.

أ- التنفس الخلوي: خلال هذه الظاهرة تستهلك الخلايا 02 و تطرح CO2، و يرافق ذلك طرح لطاقة حرارية. يمكن إعطاء المعادلة العامة للتنفس عند استهلاك جزيئة كليكوز كالتالي: C₆H₁₂O₆ + 6.0₂ à 6.CO₂ + 6.H₂O + E

ب- ظاهرة التخمر: نميز نوعين من التخمر، التخمر اللبني و التخمر الكحولي.

التخمر اللبني تقوم به بكتيريات الحليب (خمائر متواجدة طبيعيا في الحليب)، حيث تستهلك الكليكوز و تحوله لحمض لبني (يتم إبرازه تجريبيا بتخمر الحليب أي أنه يصبح رائبا تحت تأثير الحمض)، يمكن إذن كتابة التفاعل الحصيلة التالي:

C₆H₁₂O₆ à 2. CH₃-CHOH-COOH

التخمر الكحولي تفكيك للمادة العضوية من طرف خلايا الخميرة في وسط حي لا هوائي (يفتقر ل O2)، ينتج عنه تحرير لCO2 (يعكر ماء الجير) و لمادة كحولية مثل الإيتانول في حالة استهلاك جزيئة كليكوز حسب التفاعل الحصيلة التالي:

C₆H₁₂O₆ à 2.CH₃-CH₂OH + 2.CO₂

2- انحلال الكليكوز:

بينت الدراسات أن مصير جزسئة الكليكوز داخل الخلايا يبدأ بظاهرة مشتركة بين التخمر و التنفس تتم في الجبلة الشفافة تسمى انحلال الكليكوز، و يتم هدا الانحلال بتدخل أنزيمات نوعية عبر عدة ثلاث مراحل.

حصيلة انحلال الكليكوز: C₆H₁₂O₆ + 2.ADP + 2.P_i + 2.NAD⁺ à 2. CH₃-CO-COOH + 2.ATP + 2.NADH₂

ملحوظة هامة: إن تركيز NAD⁺  في السيتوبلازم ضعيف جدا، مما يستلزم إعادة أكسدة NADH₂ للإستمرار في انحلال الكليكوز. في حالة خلايا تقوم بالتنفس، تتم هذه الأكسدة خلال التأكسدات التنفسية على مستوى الميتوكندري (فقرة الموالية). أما في حالة التخمر في وسط حي لاهوائي فيتم استرجاع  NAD⁺ حسب التفاعلات غير المنتجة للطاقة التالية:

·        حالة التخمر اللبني:             NAD⁺ + à CH₃-CHOH-COOH NADH₂ +  CH₃-CO-COOH

·        حالة التخمر الكحولي، يتم التفاعل التالي بعد انتزاع ل CO2 من حمض البيروفيك:

CH₃-CHO + NADH₂ à CH₃CH₂OH + NAD⁺