الامارات 7 - مفهوم التخمر اللبني
التخمر اللبني هو عملية تتم في غياب الأكسجين لإنتاج الطاقة على شكل ATP، حيث تحدث في السيتوبلازم من خلال تحلل سكر الجلوكوز. يبدأ التخمر بكسر جزيء الجلوكوز إلى جزيئين من حمض البيروفيك (pyruvate) عبر عملية تُعرف بتحلل السكر، مما ينتج عنه أيضاً جزيئين من ATP.
يعتبر التخمر اللبني نوعًا من التنفس اللاهوائي الذي تقوم به بكتيريا معينة وتستخدم في إنتاج منتجات الألبان والأجبان. كما يحدث هذا النوع من التخمر أيضًا في خلايا العضلات البشرية خلال فترات الإجهاد العضلي الشديد عندما ينخفض إمداد الأكسجين، مما يؤدي إلى إنتاج حمض اللاكتيك الذي يسبب ألمًا شديدًا في العضلات.
مراحل التخمر اللبني
تنقسم عملية التخمر اللبني إلى مرحلتين رئيسيتين:
تحلل السكر: تبدأ هذه المرحلة بتحلل جزيء الجلوكوز المكون من 6 ذرات كربون إلى جزيئين من 3 ذرات كربون، مما يشكل حمض البيروفيك. خلال هذه العملية، يتم اختزال جزيئين من NAD+ إلى NADH، ويتم فسفرة جزيئين من ADP إلى ATP.
إعادة تشكيل (NADH): في هذه المرحلة، يتم اختزال جزيئي حمض البيروفيك إلى جزيئين من حمض اللاكتيك، حيث يتم تحويل جزيئين من NADH إلى NAD+.
أهداف الخلايا من عملية التخمر
تتيح عملية التخمر للخلايا إنتاج الطاقة الكيميائية من تحلل الجلوكوز بدون الحاجة إلى الأكسجين، مما يمنح الكائنات الحية اللاهوائية (مثل البكتيريا) القدرة على الازدهار في بيئات خالية من الأكسجين، مثل الطين والتربة والبيئات البحرية. بالإضافة إلى ذلك، تنتج هذه الكائنات منتجات ثانوية يمكن أن تُستخدم من قبل كائنات أخرى أو تُعاد إلى البيئة كجزء من دورات غذائية، مما يجعل وجودها في تلك البيئات ضروريًا.
التخمر اللبني في البكتيريا والعضلات
يساعد حمض اللاكتيك الناتج عن بكتيريا الـ (Lactobacillus) على قتل بكتيريا أخرى في منتجات الألبان، مما يجعل الشركات والمصانع تعتمد على هذه البكتيريا أو الفطريات لإنتاج الزبادي والأجبان. عند ممارسة الرياضة الشاقة، لا يستطيع الجهاز التنفسي والقلب توفير الأكسجين الكافي لعضلات الجسم، فتتجه الخلايا إلى التخمر اللبني لتوفير الطاقة. ولكن عندما يعود مستوى الأكسجين إلى طبيعته، تستعيد العضلات التنفس الهوائي بشكل طبيعي.
التخمر اللبني هو عملية تتم في غياب الأكسجين لإنتاج الطاقة على شكل ATP، حيث تحدث في السيتوبلازم من خلال تحلل سكر الجلوكوز. يبدأ التخمر بكسر جزيء الجلوكوز إلى جزيئين من حمض البيروفيك (pyruvate) عبر عملية تُعرف بتحلل السكر، مما ينتج عنه أيضاً جزيئين من ATP.
يعتبر التخمر اللبني نوعًا من التنفس اللاهوائي الذي تقوم به بكتيريا معينة وتستخدم في إنتاج منتجات الألبان والأجبان. كما يحدث هذا النوع من التخمر أيضًا في خلايا العضلات البشرية خلال فترات الإجهاد العضلي الشديد عندما ينخفض إمداد الأكسجين، مما يؤدي إلى إنتاج حمض اللاكتيك الذي يسبب ألمًا شديدًا في العضلات.
مراحل التخمر اللبني
تنقسم عملية التخمر اللبني إلى مرحلتين رئيسيتين:
تحلل السكر: تبدأ هذه المرحلة بتحلل جزيء الجلوكوز المكون من 6 ذرات كربون إلى جزيئين من 3 ذرات كربون، مما يشكل حمض البيروفيك. خلال هذه العملية، يتم اختزال جزيئين من NAD+ إلى NADH، ويتم فسفرة جزيئين من ADP إلى ATP.
إعادة تشكيل (NADH): في هذه المرحلة، يتم اختزال جزيئي حمض البيروفيك إلى جزيئين من حمض اللاكتيك، حيث يتم تحويل جزيئين من NADH إلى NAD+.
أهداف الخلايا من عملية التخمر
تتيح عملية التخمر للخلايا إنتاج الطاقة الكيميائية من تحلل الجلوكوز بدون الحاجة إلى الأكسجين، مما يمنح الكائنات الحية اللاهوائية (مثل البكتيريا) القدرة على الازدهار في بيئات خالية من الأكسجين، مثل الطين والتربة والبيئات البحرية. بالإضافة إلى ذلك، تنتج هذه الكائنات منتجات ثانوية يمكن أن تُستخدم من قبل كائنات أخرى أو تُعاد إلى البيئة كجزء من دورات غذائية، مما يجعل وجودها في تلك البيئات ضروريًا.
التخمر اللبني في البكتيريا والعضلات
يساعد حمض اللاكتيك الناتج عن بكتيريا الـ (Lactobacillus) على قتل بكتيريا أخرى في منتجات الألبان، مما يجعل الشركات والمصانع تعتمد على هذه البكتيريا أو الفطريات لإنتاج الزبادي والأجبان. عند ممارسة الرياضة الشاقة، لا يستطيع الجهاز التنفسي والقلب توفير الأكسجين الكافي لعضلات الجسم، فتتجه الخلايا إلى التخمر اللبني لتوفير الطاقة. ولكن عندما يعود مستوى الأكسجين إلى طبيعته، تستعيد العضلات التنفس الهوائي بشكل طبيعي.