נשימה תאית בבני אדם

הַגדָרָה

נשימה תאית, המכונה גם נשימה תאית אירובית (מיוונית קדומה "aer" - אוויר), מתארת ​​בבני אדם את פירוק חומרים מזינים כגון גלוקוז או חומצות שומן עם צריכת חמצן (O2) לייצור אנרגיה, הדרוש לצורך הישרדות התאים. בתהליך זה חומרי המזון מתחמצנים, כלומר הם מפיצים אלקטרונים, בעוד שהחמצן מצטמצם, מה שאומר שהוא תופס אלקטרונים. תוצרי הקצה הנוצרים מהחמצן ומרכיבי התזונה הם פחמן דו חמצני (CO2) ומים (H2O).

תפקוד ומשימות הנשימה התאית

כל התהליכים בגוף האדם דורשים אנרגיה. תנועה פיזית, מוֹחַ פונקציה, מכות של לֵב, הייצור של רוק or שער ואפילו העיכול דורש אנרגיה כדי להתקיים. בנוסף, הגוף זקוק לחמצן כדי לשרוד.

כאן יש חשיבות מיוחדת לנשימה תאית. בעזרת זה וחמצן הגז, הגוף מסוגל לשרוף חומרים עשירים באנרגיה ולייצר את האנרגיה שהוא זקוק לו. החמצן עצמו אינו מספק לנו אנרגיה, אך הוא נדרש לביצוע תהליכי הבעירה הכימית בגוף ולכן הוא חיוני להישרדותנו.

הגוף מכיר סוגים רבים ושונים של מקורות אנרגיה:

• גלוקוז (סוכר) הוא מקור האנרגיה העיקרי ואבן הבניין הבסיסית, כמו גם המוצר הסופי המפוצל מכל המזונות העמילניים
• חומצות שומן וגליצרין הם תוצרי הקצה של מחשוף השומן וניתן להשתמש בהם גם בייצור אנרגיה
• הקבוצה האחרונה של מקורות האנרגיה היא חומצות האמינו, שהן תוצר של פיצול חלבונים. לאחר טרנספורמציה מסוימת בגוף, אלה יכולים לשמש גם לנשימת תאים ובכך לייצור אנרגיה

מקור האנרגיה הנפוץ ביותר בגוף האדם הוא גלוקוז. יש שרשרת של תגובות אשר, בצריכת חמצן, מובילות בסופו של דבר למוצרים CO2 ו- H2O.

תהליך זה כולל גליקוליזה, כלומר פיצול הגלוקוז והעברת המוצר פירובטה דרך שלב הביניים של אצטיל-CoA למחזור ציטראט (שם נרדף: מחזור חומצת לימון או גם סרטן מחזור). מחזור זה כולל גם תוצרי מחשוף של חומרים מזינים אחרים כמו חומצות אמינו או חומצות שומן. התהליך בו "מרוסקים" את חומצות השומן כך שיוכלו גם לזרום למחזור הציטראט נקרא חמצון בטא.

מחזור הציטראט הוא אפוא סוג של נקודת אספקה ​​בה ניתן לספק את כל מקורות האנרגיה לחילוף החומרים האנרגטי. המחזור מתרחש ב המיטוכונדריה, "תחנות הכוח האנרגטיות" של תאים אנושיים. במהלך כל התהליכים הללו, אנרגיה בצורת ATP נצרכת בחלקה, אך כבר מיוצרת, כמו במקרה של גליקוליזה, למשל.

בנוסף, נוצרים בעיקר מאגרי אנרגיה ביניים אחרים (למשל NADH, FADH2) אשר ממלאים את תפקידם רק כמאגרי אנרגיה ביניים במהלך ייצור האנרגיה. מולקולות אחסון ביניים אלה זורמות לשלב האחרון של נשימה בתאים, כלומר לשלב הזרחון החמצוני או הנקרא גם שרשרת נשימה. זה הצעד שכל התהליכים פעלו לקראתו עד כה.

שרשרת הנשימה, המתרחשת גם ב המיטוכונדריה, מורכב שוב ממספר שלבים, שבהם משתמשים במולקולות האחסון הביניים עשירות באנרגיה כדי לייצר את נושא האנרגיה לכל מטרה ATP. בסך הכל, ההשפלה של מולקולת גלוקוז אחת מביאה לסך כולל של 32 מולקולות ATP. שרשרת הנשימה מכילה מתחמי חלבון שונים, שממלאים כאן תפקיד מעניין מאוד.

הם מתפקדים כמשאבות אשר, כאשר נצרכות מולקולות האחסון הביניים, מזרימות פרוטונים (יונים H +) לחלל הקרום הכפול המיטוכונדריאלי, כך שיש ריכוז גבוה של פרוטונים. זה גורם לשיפור ריכוז בין החלל הבין-ממברני למטריקס המיטוכונדריה. בעזרת שיפוע זה נוצרת בסופו של דבר מולקולת חלבון המתפקדת בדומה למעין טורבינת מים. מונע על ידי שיפוע פרוטונים זה, החלבון מסנתז מולקולת ATP מקבוצת ADP וקבוצת פוספט.