[بنت الاسلام]

ثانيا : الميتوكندريا

هى أحدى عضيات الخلية وهى أساسية للحفاظ على الحياة داخل الخلية

حيث إنها مركز توليد الطاقة

فإذا توقفت عن العمل أدى ذلك إلى توقف الأنشطة الأخرى داخل الخلية

والطاقة التى تنتجها الميتوكندريا

تخزن فى جزيئاتATP التى يتم إنتاجها فى الميتوكندريا

وهى تكثر فى الخلايا التى تحتاج الى طاقة كبيرة

مثل الخلايا العضلية وأيضا هي تلعب دورا هاما فى عملية الأيض

وتكوين أجزاء هامة فى جسم الإنسان

عناصر الميتوكندريا:

تتركب من غشائين وتلك الأغشية مكونة من البروتينات والفسفور

والمسافة مابين الغشائين لها نفس تركيب سيتوبلازم الخلية

لكن البروتين فيها يختلف عن البروتين الموجد فى السيتوبلازمد

الغشاء الخارجي:

هو غشاء يمتاز

بأنه أملس غير الغشاء الداخلي ونسبة البروتينات فيه تساوى نسبة الفسفور

ويحتوى على نوع معين من البروتينات تسمى البروينات

والغشاء الخارجي له قابلية نفاذية

حيث يسمح بمرور جزيئاتATPو ADPالى جانب الأيونات

الغشاء الداخلي :

فى الحقيقة هو أكثر تعقيدا من الغشاء الخارجى

حيث يحتوى على جزيئاتATP المعقدة

وهو قابل لنفاذية الأكسجين و ثانى أكسيد الكربون والماء فقط

ويتكون من عدد هائل من البروتينات التى تلعب دورا هاما فى إنتاج ATP

ويساعد الغشاء الداخلى فى تنظيم نقل المستقلبات عبر الغشاء

وهو يحتوى على ثنيات تزيد من مساحة السطح الداخلى

مما يسمح لوجود عدد كبير من البروتينات التى تساعد فى إنتاج ATP

"المنطقة مابين الغشائين "

الحشوة

هو خليط معقد من الإنزيمات الهامة

لتكوين ATPوريبسومات الميتوكندريا والRNA الناقل

والDNA الخاص بالميتوكندريا وأكسجين وثاني أكسيد الكربون

وسلسلة نقل الإلكترونات

صورة توضح عناصر الميتوكندريا

آلية العمل فى غشاء الميتوكندريا

كما ذكرنا فإن الغشاء الخارجي له قابلية نفاذية

بينما الغشاء الداخلى لا يسمح بمرور الإ مواد محددة فقط

مثل الأكسجين وثانى أكسيد الكربون والماء

ويحدث داخل الغشاء الداخلى التفاعلات الخاصة

بإحدى مراحل التنفس الخلوي وهى دورة كريبس وتفاعلات نقل الإلكترون

وسأذكر ذلك بالتفصيل لاحقا بإذن الله

ومن المعروف أن الغشاء الداخلى يحتوى على الإنزيمات الضرورية

لحدوث دورة كريبس الإنزيمات الموجودة فى الميتوكندريا

تسمى الميتوكندريا بالبطاريات فهى تحتوى على كمية كبيرة من الأنزيمات

وتمثل المستودع الرئيسي للأنزيمات التنفسية فى الخلية

مثل مجموعة إنزيمات السيتوكروم المؤكسد ،

و الإنزيم نازع الأكسجين السكسيني .

كيف تحصل الميتوكندريا على الطاقة ؟

من أهم وظائف الميتوكندريا التنفس الخلوي

حيث تتم معظم عمليات التنفس الخلوي بها

صورة توضح مراحل التنفس الخلوي داخل الميتوكندريا

والتنفس الخلوي

هى مجموعة من التفاعلات الأيضية

لتحويل الطاقة الكيمائية الحيوية التى تستمد من الغذاء والهواء الىATP

ATP

هو العملة الدولية للخلية لأن كل طاقة تحتاج الخلية إليها يلزمهاATP

والميتوكندريا هي التى نتنج تلك الجزيئات

وتنقسم تلك العملية الى قسمين :

تنفس خلوي هوائي

تنفس حلوى لا هوائي " التخمر"

وتحتوى الميتوكندريا على كل المواد اللازمة لحدوث تلك العملية:

فالغشاء الداخلى تحدث فيه معظم تفاعلات دورة كريبس

وتفاعلات نقل الإلكترون

حيث يحتوى على الإنزيمات الضرورية وجزيئات نقل الإلكترون

والحشوة او المنطقة ما بين الغشائين تحدث فيه بعض تفاعلات دورة كريبس

ويحدث الآتي داخل الميتوكندريا:

* فى انشطار الجلكوز ودورة كريبس تزال ذرات الهيدروجين

من الهيكل الكربوني لجزيء الجلكوز

لتنتقل الى مساعدات الإنزيم التى تعمل كحاملات الإلكترون

وأولهاNADموجب الذي يختزل إلىNADH 2

والثانيFADويختزل الىFADH 2

* فى المرحلة الأخيرة من التنفس تعطى كل من جزيئاتNADH 2

وجزيئاتFADH 2الكتروناتها الى سلسلة نقل الإلكترون

لتمر منحدرة على طول سلسلو حاملات الإلكترون

تسمى سيتوكرومات ذات بناء متشابه

ولكنها تختلف لتمكينها من حمل الكترونات على مستويات طاقة مختلفة

*وعند نزول الالكترونات خطوة بخطوة الى مستويات طاقة اقل

فان الطاقة المنطلقة تستخدم فى تكوين جزيءATPمن جزيء ADP

والفوسفات فى عملية الفسفرة التأكسدية

وعندما تصل الالكترونات الى اقل مستوى طاقة خاص بها

تتحد هي وبروتيناتها المرافقة لها مع الأكسجين مكونة جزيء ماء

*ثم يتم إرسالATPالى خارج الميتوكندريا

وتدخل فى عمليات الأيض اللازمة لنمو الجسم

[بنت الاسلام]

صورة توضح نواتج التنفس الخلوى

وظائفها :

*إلى جانب إنتاج الطاقة فإنها تقوم بتخزين أيونات الكالسيوم الضرورية

لمكونات الخلية المختلفة

* وتساعد الميتوكندريا فى بناء أجزاء محددة من الدم وبعض الهرمونات

مثل التيسترون والإستروجين

*وفى خلايا الكبد تقوم الميتوكندريا من خلال إنزيماتها

فى التخلص من السموم

إنتهينا من رحلتنا وتبقى أمرا هاما كمعلومة إضافية

وهى مراحل التنفس الخلوي بالتفصيل

مراحل عملية التنفس الخلوي :

تقسم عملية التنفس إلى أربع مراحل رئيسية :

1- التحلل السكري ( الغلايكولي) :

تحدث في الكائنات الحية

جميعها بما فيها الكائنات التي تقوم بالتنفس اللاهوائي .

تتم جميع تفاعلاتها في السيتوسول ، لوجود الأنزيمات اللازمة.

خطوات التحلل الغلايكولي في الخلية

تبدأ هذه المرحلة بدخول جزيء الغلوكوز إلى الخلية

حيث يمر بتفاعلات تنتهي بإنتاج جزيئين من حمض البيروفيك.

ينتج من هذه المرحلة جزيئين منATP ،

وجزيئين من+ NADأختزلا إلىi2i NADH

النواتج :

2NADH تعطي 6 ATP

وبذلك يكون مجموع مركبATPالناتج يساوي 8 ATP

ملاحظة: النواقل الهيدروجينية :

بشكل غير مباشرNADHينتجI3IATP

بشكل غير مباشرFADH2ينتجI2IATP

2- مرحلة تحول حمض بيروفيك إلى أستيل مرافق أنزيم – أ

- في نهاية عملية التحلل الغلايكولي

وفي حال توافر الأوكسجين يدخل حمض بيروفيك إلى الميتوكندريون

ويتحول إلى مجموعة أستيل وينتج غاز ثاني وأكسيد الكربون.

- يتحد الأستيل مع مرافق أنزيم ـ أ ( CO-A)

لتكوين أستيل مرافق أنزيم – أ .

شكل اتحاد مرافق أنزيم ـ أ

نواتج هذه المرحلة :

- تكون i2iCO2

- تكون i2iNADH

- تكون أستيل مرافق أنزيم – أ

3-حلقة كريبس:

أ- يتحد أستيل مرافق الأنزيم ـ أ مع مركب رباعي الكربون

لتكوين مركب سداسي الكربون.

ب- تحدث تفاعلات أكسدة وإعادة ترتيب للذرات لتتكرر الدورة من جديد.

نواتج هذه المرحلة :

I18 ATP ـ I6 NADHبشكل غير مباشر

ملاحظة :

ذرات الهيدروجين التي تنتشر في أثناء خطوات الدورة

يستقبلها نوعان من النواقل الكيميائية أحدهما+ NAD

ويتحول إلىNADHوالآخرFADويتحول إلى FADH2 .

4- سلسلة نقل الإلكترون :

هي سلسلة من النواقل الكيميائية

تكون مطمورة في الغشاء الداخلي للميتوكندريا

وتتكون من مجموعة من الأنزيمات والبروتينات تعرف بالسيتوكرومات .

[بنت الاسلام]

دور سلسلة نقل الإلكترون في نقل الإلكترونات

أ- تنتقل الإلكترونات وأيونات الهيدروجين من النواقل الكيميائية NADH

وFADH2وتمر عبر سلسلة نقل الإلكترون.

ب- أثناء إنتقال الإلكترونات تفقد جزء من طاقتها

ويستخدم جزء منها في نقل أيونات الهيدروجين.

فتمر عبر الغشاء إلى الحيز بين الغشائي ليصبح تركيزها عالياً.

ج- تعود أيونات الهيدروجين لتنتقل عبر أنزيم بناء ATP

فينشط بناء جزيئات ATPحسب المعادلة.

2حمض بيروفيك ATP I4 CO2 I2 ATP ـ I2 ATP

بشكل مباشر I4 ATPـ I2 FADH2بشكل غير مباشر

*عملية التخمر:

التخمر : عملية تحلل الأغذية العضوية دون استخدام الأكسجين

وهي نوعان:

أ- التخمر اللبني :

يتم فيها اختزال حمض بيروفيك باستخدام الهيدروجين في جزيءNADH

لينتج حمض اللبن.

يحدث هذا التخمر في بعض أنواع البكتيريا وفي الخلايا العضلية.

ب- التخمر الكحولي :

سمي بالتخمر الكحولي لأنه يكون إيثانول(C2H5OH),

يتم التخمر الكحولي في خطوتين :

1- ينتزع جزيءCO2من جزيء حمض بيروفيك

فينتج مركب ثنائي الكربون يسمى أسيتالدهيد.

2- يتم إختزال استيالدهيد بوساطةNADHإلى إيثانول

وهذه الخطوة تساعد في إعادة توليد + NAD

اللازم لعملية التحلل الغلايكولي.

- يتم التخمر الكحولي في الخميرة وبعض أنواع البكتيريا.

وتستخدم هذه الكائنات في بعض الصناعات الكحولية.

صورة توضيحية لعملية التنفس الخلوى