التنفس اللاهوائي
تُعد عملية التنفس اللاهوائي, والمعروفة أيضاً بـ التخمر , مساراً حيوياً بديلاً تلجأ إليه الكائنات الحية لإنتاج الطاقة اللازمة لاستمرار عملياتها الحيوية عندما يغيب الأكسجين أو ينقص بشكل حاد. تعتمد هذه العملية على تكسير الجزيئات العضوية جزئياً لاستخلاص الطاقة الكيميائية الكامنة فيها, وهي وسيلة حاسمة للبقاء في البيئات التي تفتقر إلى الأكسجين, حيث تضمن استمرارية النشاط الخلوي رغم الظروف القاسية.
التخمر الكحولي
تحدث عملية التخمر الكحولي في الجزء السائل من الخلية المعروف بـ السيتوبلازم ، حيث لا تتطلب هذه العملية وجود “الميتوكوندريا” أو الأكسجين. وتشتهر بعض الكائنات الحية الدقيقة، وعلى رأسها الخميرة ، بقدرتها العالية على القيام بهذا النوع من التخمر لتحويل السكريات إلى طاقة.تفاعل مع الدرس
النواتج والمعادلة الكيميائية
ينتج عن عملية التخمر الكحولي تحلل جزيئات السكر إلى ثلاثة نواتج أساسية هي: الإيثانول (كحول إيثيلي)، وغاز ثاني أكسيد الكربون ، بالإضافة إلى كمية محددة من الطاقة الكيميائية المخزنة في جزيئات ATP . ويمكن تمثيل التفاعل بالمعادلة الكيميائية التالية:C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP
الأهمية الحيوية والتطبيقات
تعتمد العديد من الصناعات الغذائية والاقتصادية على نواتج هذه العملية، ومن أبرزها:
صناعة الخبز: حيث يُستفاد من غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج في عملية تخمير العجين، مما يؤدي إلى انتفاخ الخبز وجعله خفيف القوام.
الصناعات الكحولية: الاستفادة من إنتاج الإيثانول في العمليات الصناعية المختلفة وإنتاج الوقود الحيوي.
التخمر اللبني
يتم التخمر اللبني في حالات نقص الأكسجين, ويحدث بشكل رئيسي في الخلايا العضلية للإنسان والحيوان عند القيام بمجهود بدني شاق, كما تقوم به أنواع معينة من البكتيريا . وتعمل هذه العملية على تحويل جزيئات الغذاء إلى طاقة بشكل سريع ومؤقت لتعويض نقص التنفس الهوائي.
النواتج النهائية
المركب الأساسي الناتج عن هذه العملية هو حمض اللبنيك (أو حمض اللاكتيك ), وتنتج معه كمية محدودة من الطاقة تقدر بـ جزيئين من الـ ATP (2ATP) لكل جزيء جلوكوز. ويؤدي تراكم هذا الحمض في أنسجة العضلات إلى الشعور بالتعب والإجهاد العضلي المؤقت, والذي يتلاشى تدريجياً عند توفر الأكسجين مجدداً.
التطبيقات الحياتية
تتجلى الأهمية الاقتصادية للتخمر اللبني في صناعات حيوية يومية، حيث تلعب البكتيريا دوراً أساسياً في:
صناعة الألبان: تحويل الحليب إلى زبادي بفعل تخثر بروتينات الحليب نتيجة زيادة الحموضة.
صناعة الأجبان: تخثر الحليب بفعل الحمض الناتج لإنتاج أنواع الأجبان المختلفة والمخللات.
