ملخص درس تحرير الطاقة الكامنة في المواد العضوية على مستوى الخلية

تنتج جزيئات ATP من هدم الجزيئات العضوية كالكليكوز ويتم هذا الهدم عبر تفاعلات كل من ظاهرتي التنفس والتخمر الخلويين.
 

انحلال الكليكوز:
يتم عبر 3 مراحل:

• تنشيط الكليكوز حيث يستهلك 2ATP ليتحول إلى فريكتوز ثنائي فوسفاط.

• تنشيط الفريكتوز إلى جزيئتين (C3-P) من كليسيرالدييد فوسفاط.

• أكسدة الكليسيرالدييد بواسطة ⁺NAD ثم يتحول الحمض الكليسيري ثنائي الفوسفاط إلى حمض البيروفيك بعد تسليمه المجموعات الفوسفاطية لـ 4 جزيئات من ADP.

إذا انحلال الكليكوز هو مجموعة من التفاعلات تتم في مستوى الجبلة الشفافة، تتجلى في أكسدة جزئية للكليكوز ينتج عنها تكون جزيئتان من حمض بيروفيك مصحوبة بإنتاج 2ATP واختزال ⁺2NAD+ إلى ⁺2NADH + H عن طريق إزالة الهيدروجين من مركب ثلاثي الكربون (2غليسيرألدييد) ناتج عن هدم الكليكوز.

 إزالة الكربون من حمض البيروفيك

يحدث تفاعل إوالة الكربون من حمض البيروفيك داخل الميتوكندري بواسطة أنزيم بيروفات ديهيدروجيناز (Pyruvate déshydrogénase) الموجود بماتريس (Matrice) الميتوكندري وفق التفاعل الغير انعكاسي التالي:

حلقة   Krebs:

يتجلى دور حلقة كريبس (في ماتريس الميتوكندري) في إنتاج جزيئات وسيطة لتركيب ATP في المراحل اللاحقة من التنفس. المرحلة الأولى لحلقة كريبس تكمن في نقل الأستيل  فوق حمض الأكسالوأستات (Acide oxaloacétique) ذو 4 ذرات من الكاربون ليعطي حمض السيتريك. أما المرحلة الأخيرة، فتنتج من جديد حمض الأكسالوأستات ليتفاعل من جديد مع الأستيل ويبدأ دورة أخرى (أنظر الرسم التالي).

ينتج عن دورة كريبس الهدم الكلي للأستيل المرتبط سابقا بالأستيل كوأنزيمA   مع تعويض لحمض الأكسالوأستات الضروري لإعادة دورة جديدة. تتميز كل دورة كريبس بنتيجتين:

-         فصم الكاربون وتحرير ثاني أكسيد الكربون CO₂.

-         إزالة الهيدروجين عن طريق اختزال المستقبلات  FAD و NAD⁺، إذ تصبحا بالتتالي، NADH, H⁺ و FADH₂.

     -         انتاج جزيئة ATP

 

 السلسلة التنفسية : 

لاستمرار هدم حمض البيروفيك يجب على الخلية تجديد NAD⁺  وFAD⁺  لذلك تتم أكسدة  NADH₂ و FADH₂ ( النواقل المختزلة ) التي تم اختزالها خلال انحلال الكليكوز وهدم حمض البيروفيك  :تعاد على مستوى الغشاء الداخلي للميتوكندري أكسدة NADH, H+ و FADH₂   وذلك بتسليمهما البروتونات ( H⁺) و الالكترونات لمجموعة من الجزيئات البروتنية ( تدعى كذالك النواقل أو المركبات الأنزيمية ) توجد بالغشاء الداخلي للميتوكندري تسمى السلسلة التنفسية. (Chaine Respiratoire)  

 

يتم تدفق الالكترونات والبروتونات انطلاقا من المعطي الأول (الزوج+ NADH,H+/NAD ) إلى المتقبل النهائي (الزوجH2O/ O2) وتسمى عملية التدفق ( أي تدفق الالكترونات والبروتونات نحو الزوج H2O/ O2 ) بالأكسدة التنفسية (Phosphorylation Oxydative) : تعمل السلسة التنفسية المكونة من مركبات أنزيمة على نقل تلقائي للالكترونات ضمن سلسلة من تفاعلات أكسدة– اختزال انطلاقا من المعطي الأول (جزيئة +NADH,H)  إلى المتقبل النهائي ( الأوكسجين O2 )، يستقبل هذا الأخير الالكترونات المتدفقة ليعطي الماء (اختزال الأوكسجين O2). إن النقل التلقائي للالكترونات يكون مرفوقا بضخ البروتونات + H من الماتريس نحوالحيزالبيغشائي الشئ الذي يترتب عنه نشوء ممال (Gradient ) للبروتونات من جهتي الغشاء الداخلي للميتوكندري.يؤدي هذا الممال الى اندفاع +H عبر الكرات ذات شمراخ نحو الماتريس، تستغل طاقة هذا التدفق لتركيب  ATP عن طريق فسفرة ADP. 

وبما ان هذا التفسفر يكون مقترنا بأكسدة (+NADH,H و FADH2) فإنه يسمى بالتفسفر المؤكسدPhosphoryralation)   (Oxydative