ה נשימה תאית זהו תהליך בו מחמצנים מולקולות אורגניות ומייצרים ATP (אדנוזין טריפוספט), המשמש את היצורים החיים כדי לספק את צורכי האנרגיה שלהם. הנשימה מתבצעת בשלושה שלבים בסיסיים: גליקוליזה, מחזור קרבס וזרחן חמצוני.
גליקוליזה
הגליקוליזה זהו שלב אנאירובי של נשימה תאית המתרחש בציטוזול וכרוך בעשר תגובות כימיות שונות. תגובות אלו אחראיות לפירוק מולקולה של גלוקוז (Ç6ה12או6) בשתי מולקולות של חומצה פירובית (C3ה4או3).
תהליך הגליקוליזה מתחיל בתוספת של שני פוספטים, משתי מולקולות ATP, למולקולת הגלוקוז, ומקדמת את הפעלתה. מולקולה זו הופכת לא יציבה ומתפרקת בקלות לחומצה פירובית. עם ההתמוטטות, ארבע מולקולות ATP מיוצרות, אולם מכיוון ששתיים שימשו בתחילה להפעלת גלוקוז, המאזן החיובי הוא שתי מולקולות ATP.
במהלך הגליקוליזה משתחררים גם ארבעה אלקטרונים (וגם-) וארבעה יוני H+. שני ח+ והארבעה ו- נלכדות על ידי שתי מולקולות NAD+ (ניקוטינמיד-אדנין דינוקלאוטיד), המייצר מולקולות NADH.
לכן, יש לנו את המשוואה הבאה המסכמת את הגליקוליזה:
Ç6ה12או6+ 2ADP + 2Pאני + 2 נאד+ → 2C3ה4או3 + 2ATP + 2NADH + 2H+
מפת חשיבה: נשימת תאים
* להורדת מפת החשיבה ב- PDF, לחץ כאן!
מחזור קרבס
לאחר הגליקוליזה מתחיל שלב אירובי הכולל את מחזור קרבס, המכונה גם מחזור חומצות לימון או מחזור חומצה טריקרבוקסילית. שלב זה מתרחש בתוך אברון התא המכונה מיטוכונדריה ומתחיל בהובלת חומצה פירובית למטריקס המיטוכונדריה.
במטריקס, חומצה פירובית מגיבה עם קואנזים A (CoA) שם, ומייצרת מולקולת אצטילקואנזים A (אצטיל-קוא-א) ומולקולת פחמן דו-חמצני. במהלך תהליך זה, מולקולת NAD + הופכת לאחת מ- NADH עקב לכידת 2 ו-- ו- 1 מתוך 2 H+ ששוחררו בתגובה.
מולקולת האצטיל-CoA עוברת את תהליך החמצון ומולידה שתי מולקולות פחמן דו-חמצני ומולקולת קואנזים A שלמה. נקרא תהליך זה, הכולל מספר תגובות כימיות מחזור קרבס. ראה את התרשים להלן:
מחזור זה מתחיל כאשר מולקולת אצטיל-CoA וחומצה אוקסאצטית מגיבים לייצור מולקולת חומצת לימון ומשחררת מולקולת CoA. שמונה תגובות מתרחשות ברצף בהן שתי מולקולות של פחמן דו חמצני, אלקטרונים ו- H, משתחררות+. בסוף תהליך זה, החומצה האוקסאצטית משוחזרת וניתן להתחיל את המחזור שוב. אלקטרונים ויוני H+ נלכדים על ידי נאד+ והפך ל NADH. הם נלכדים גם על ידי FAD (flavin adenine dinucleotide), שהופך ל- FADH2. מחזור קרבס מביא ל- 3 NADH ו- FADH אחד2.
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)
במהלך המחזור, מולקולת GTP (גואנוזין טריפוספט) מופקת גם מתמ"ג (גואנין דיפוספט) ומפי. זֶה מולקולת GTP דומה ל- ATP והיא אחראית גם לספק אנרגיה לביצוע תהליכים מסוימים בתוך ה- תָא.
זרחון חמצוני
השלב האחרון של נשימת התאים מתרחש גם בתוך המיטוכונדריה, ליתר דיוק בפסגות המיטוכונדריה. שלב זה נקרא זרחון חמצוני, מכיוון שהוא מתייחס לייצור ATP מתוספת פוספט ל- ADP (זרחון). רוב הייצור של ATP מתרחש בשלב זה, בו מתרחשת חמצון מחדש של מולקולות NADH ו- FADH.2.
בצמרות המיטוכונדריה מצויים חלבונים המסודרים ברצף, מה שנקרא שרשראות הובלת אלקטרונים או שרשראות נשימה. בשרשראות אלה מתרחשת הולכה של אלקטרונים הנמצאים ב- NADH ו- FADH2 אפילו חמצן. נקראים החלבונים האחראים על העברת אלקטרונים ציטוכרומים.
האלקטרונים, כאשר הם עוברים דרך שרשרת הנשימה, מאבדים אנרגיה ובסופו של דבר הם משתלבים עם גז החמצן ויוצרים מים בתגובה הסופית. למרות ההשתתפות רק בסוף השרשרת, המחסור בחמצן גורם להפסקת התהליך.
האנרגיה המשתחררת דרך שרשרת הנשימה גורמת ליוני H+ התמקדו במרחב שבין רכסי המיטוכונדריה, וחזרו למטריקס. כדי לחזור לחלק הפנימי של המיטוכונדריה, יש צורך לעבור מתחם חלבונים הנקרא a ATP סינתזה, שם מתבצעת ייצור ה- ATP. בתהליך זה נוצרות כ- 26 או 28 מולקולות ATP.
הנשימה מתרחשת בשלושה שלבים בסיסיים: גליקוליזה, מחזור קרבס וזרחן חמצוני
בסוף הנשימה התאית, יש מאזן חיובי כולל של 30 או 32 מולקולות ATP: 2 ATP מגליקוליזה, 2 ATP ממחזור קרבס ו- 26 או 28 מזרחן חמצוני.
חָשׁוּב:בפרוקריוטים, כל תהליך הנשימה התאית מתרחש בציטופלזמה ובקרום התא.
מאת אמא ונסה דוס סנטוס
האם תרצה להתייחס לטקסט זה בבית ספר או בעבודה אקדמית? תראה:
סנטוס, ונסה סרדינה דוס. "נשימה סלולרית"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/respiracao-celular.htm. גישה אליו ב -27 ביוני 2021.