ما هو الفرق بين التخمير والتنفس اللاهوائي؟

معلومات وتساؤلات في علم الفيزياء، حيث يعتقد العلماء أن التخمير والتنفس اللاهوائي هي عمليات قديمة أكثر من التنفس الهوائي!

ما هو الفرق بين التخمير والتنفس اللاهوائي؟
كل الكائنات الحية يجب أن تمتلك مصدر طاقة ثابت من أجل الاستمرار في تنفيذ أكثر الوظائف الأساسية في الحياة . سواء كان مصدر الطاقة يأتي بشكل مباشر من الشمس خلال عملية بناء الضوئي أو من خلال تناول الكائنات الحية النباتية والحيوانية . فانه يجب استهلاك هذه الطاقة وتحويلها الى شكل قابل للاستخدام مثل المركب أدينوسين رباعي الفوسفات (ATP) ,هنالك العديد من الاليات المختلفة التي يمكن من خلالها تحويل مصدر الطاقة الأصلي الى ATP.
الطريقة الأكثر فعالية هي من خلال التنفس الهوائي والذي يحتاج الأوكسجين . تعطي هذه الالية أكثر ATP لكل مصدر طاقة مُدخل . ومع ذلك, في حال عدم وجود الأوكسجين ,يستطيع الكائن الحي تحويل مصدر الطاقة المستخدم عن طريق اليات أخرى . هذه العمليات التي تحدث بدون وجود الأوكسجين تسمى اللاهوائية . التخمير هو طريقة شائعة للكائنات الحية لإنتاج ATP بدون الأوكسجين .ولكن , هل هذا يجعل من التخمير نفس عملية التنفس اللاهوائي؟
الاجابة القصيرة هي لا . بالرغم من أن كليهما لا يستخدمان الأوكسجين ولديهما نفس الأجزاء الا أن هنالك اختلافات بين التخمير والتنفس اللاهوائي . في الحقيقة , التنفس اللاهوائي يشبه كثيرا التنفس الهوائي أكثر من التخمير.
التخمير :
معظم صفوف العلوم وأغلبية الطلاب يناقشون فقط أن التخمير هو عملية بديلة للتنفس الهوائي . يبدأ التنفس الهوائي بعملية تسمى التحلل الغلايكولي (glycolysis).
في التحلل الغلايكولي ,تتحلل الكربوهيدرات (مثل الغلوكوز) وبعد فقدانها بعض الالكترونات تشكل جزيء يسمى البيروفيت(pyruvate), اذا كان هنالك كمية كافية من الأوكسجين أو في بعض الأحيان أنواع أخرى من مستقبلات الالكترونات يمر البيروفيت بالخطوة الثانية من عملية التنفس الهوائي. الناتج النهائي من عملية التحلل الغلايكولي هو 2 ATP .
يمر التخمير مبدئيا بنفس العملية . يتحلل الكربوهيدرات ولكن بدلا من تكون البيروفيت ينتج ناتج نهائي بجزيء مختلف يعتمد على نوع التخمير الحاصل . يُحفّز التخمير أكثر من قبل نقص الكميات الكافية من الاوكسجين. يخضع الانسان لتخمير حمض اللاكتيك (اللبني) .بدلا من انتاج البيروفيت يُنتج حمض اللاكتيك . يحصل هذا النوع من التخمير للعدائين لمسافات طويلة حيث يمكن أن يُبنى في العضلات ويسبب التشنجات.
يمكن أن تخضع الكائنات الحية الخرى الى تخمير كحولي حيث لا يُنتَج البيروفيت ولا حمض اللاكتيك. في هذه الحالة يُنتج الكائن الحي كحول ايثيلي (ايثانول) كناتج نهائي. هنالك العديد من الانواع الاخرى للتخمير التي ليست شائعة الحدوث ولكن كل نوع له ناتج نهائي مختلف يعتمد على الكائن الحي الذي يخضع للتخمير . لأن التخمير لا يستخدم سلاسل نقل الالكترون لا يمكن اعتباره نوع من أنواع التنفس.
التنفس اللاهوائي:
بالرغم من ان التخمير يحدث بسبب عدم وجود الأوكسجين , كذلك يحدث التنفس اللاهوائي . تبدأ عملية التنفس اللاهوائي بنفس الطريقة التي يحدث فيها التنفس الهوائي والتخمير وهي التحلل الغلايكولي ويتم انتاج 2 ATP من كل جزيء كربوهيدرات.
ومع ذلك , بدلا من انتاج ناتج نهائي من التحلل الغلايكولي كالتخمير , يُنتج التنفس اللاهوائي البيروفيت وبعد ذلك يستمر بنفس عمليات التنفس الهوائي . بعد انتاج جزيء يسمى استيل كونزيم A تستمر دورة حمض الستريك . تُصنَع نواقل الإلكترونات أكثر وكل شيء ينتهي عند سلاسل الإلكترونات. تُودع نواقل الالكترونات "الالكترونات" في بداية السلسلة وبعد ذلك من خلال عملية تسمى التناضح الكيميائي (chemiosmosis) لإنتاج العديد من (ATP) . من أجل استمرار سلاسل نقل الالكترون في العمل . يجب أن يكون هنالك مستقبل الكترون نهائي . اذا كان المستقبل النهائي هو الاوكسجين تعتبر العملية تنفسا هوائيا . ومع ذلك , بعض الانواع من البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة يمكن ان تستخدم مستقبل نهائي اخر . تتضمن –ليس مقيّد- بأيونات النترات ,ايونات الكبريتات , وحتى ثاني أوكسيد الكربون.
يعتقد العلماء أن التخمير والتنفس اللاهوائي هي عمليات قديمة أكثر من التنفس الهوائي .نقص الاوكسجين في الغلاف الجوي للأرض في الزمن القديم جعل من التنفس الهوائي عملية مستحيلة في البداية . من خلال التطور , اكتسبت حقيقة النواة القدرة لاستخدام الاوكسجين الناتج من عملية البناء الضوئي في عملية التنفس الهوائي.

إعداد - Alia Saleh

تدقيق لغوي - كرم حاتم