طاقة بدون أكسجين

طاقة بدون أكسجين
معظم الكائنات الحية من نباتات وحيوانات تنتفس هوائياً وتستخدم الأكسجين لإطلاق الطاقة من المواد الغذائية .
جسم الإنسان
يَحدُث في بعض الأحيان ، أن تحتاج خلايا الجسم إلى كميات أكبر من الأكسجين أو أن يكون معدل التنفس ، أي معدل توريد الأكسجين للخلايا أقل من معدل حاجة الخلايا له في ذات الفترة الزمنية .
فمثلاً عندما تشارك في سباق للركض ، يمكن أن تعاني من نقص الأكسجين هذا في خلايا جسمك !.
فهنا تكون عضلات جسمك بحاجة لإطلاق المزيد من الطاقة اللازمة للحركة ، ولكن معدل كميات الأكسجين الداخلة للخلايا هي أقل من الكميات المُحتاجة ! وهكذا تُرى من أين نَأتي بالطاقة اللازمة تحت هذه الظروف !!
قد يتبادر إلى ذهنك جزيئات ATP ، ولكن للأسف أنت تعرف أن هذه الجزيئات هي بمثابة مخزون مؤقت وسريع الإستهلاك . ولهذا فإن جسمك بحاجة " لاقتراض " أو استلاف بعض الطاقة من الجلوكوز الموجود في الخلايا ( يخزن الجلوكوز على شكل غلايكوجين في الكبد والعضلات ).
تتم هذه العملية ، أي إطلاق الطاقة بدون استخدام الأكسجين ، من خلال تحطيم جزيئات الجلوكوز إلى مادة تسمى (Lactic Acid ) حمض اللاكتيك بدون استخدام الأكسجين ، وهي مادة وسيطة بين الجلوكوز ونواتج تفككه ( تحطمه ) المعتادة أي ثاني أكسيد الكربون والماء
يؤدي تراكم حمض اللاكتيك في خلايا العضلات إلى إرهاق الأنسجة العضلية وقد يتسبب في حدوث التمزق المؤلم لهذه الأنسجة ، مما يجبرك عن التوقف عن الركض .... طبعاً هذا يعتمد على مدى تدربك ولياقتك البدنية .
لتلاحظ هنا أن الرياضي بعد انتهاء الركض أو عندما يتوقف بسبب آلام تمزق العضلات ، يستنشق الهواء بحركات أسرع من المعتاد ، كما أن دقات القلب تكون أسرع من المعتاد ، وكل ذلك لتسهيل عملية أخذ كميات أكبر من الأكسجين وتزويدها بشكل أسرع إلى الخلايا .
وبوجود الأكسجين يتم تحويل حمض اللاكتيك بشكل بطيء إلى ثاني أكسيد الكربون وماء مع انطلاق المزيد من الطاقة التي تستخدم في اعادة بناء جزيئات من ATP .
يمكن تمثيل هذه العملية بالمعادة الكيماوية :
C6 H12 O6  2 C3 H6 O3 + 150 K

جلوكوز  طاقة + حمض اللاكتيك
كما لاحظت هنا فإن هذه العملية يتم فيها اطلاق الطاقة من الغذاء تسمى هذه العملية بالتنفس اللاهوائي .
النباتات :
يمكن للخلايا النباتية ، مثل الخلايا الحيوانية ، إنتاج الطاقة والغذاء عبر عملية التنفس اللاهوائي – أي بدون استخدام الأكسجين .
ولكن المادة الوسيطة المنتجة هنا ليست حمض اللاكتيك وإنما هي مادة كحولية تسمى الإيثانول.
المعادلة التالية تبين هذه العملية :
جلوكوز  ethanol + طاقة + ثاني أكسيد الكربون
C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 + 210 K
تستطيع البذور المنقوعة في الماء
وجذور النباتات الموجودة في تربة مشبعة بالماء القيام بعملية التنفس اللاهوائي لفترة قصيرة من الزمن ولكن النبات يجب أن يتمكن من القيام بعملية التنفس الهوائي قبل أن يزداد معدل كحول الايثانول في الخلايا وبالتالي تمتلئ هذه الخلايا بكحول الايثانول مما يؤدي إلى موتها .
تستطيع الخميرة ، وهي عبارة عن كائن فطري ميكروسكوبي حي ، التنفس هوائيا ولاهوائيا وذلك حسب درجة توفر الأكسجين .
عندما ينعدم الاكسجين أو يقل تواجده بشكل كبير ، تقوم الخميرة بتحطم الجلوكوز إلى كحول الايثانول وثاني اكسيد الكربون مع إطلاق الطاقة. وهذه العملية تسمى بالتخمر.
وطبعاً تستخدم الخميرة الطاقة للعيش والبقاء حية .
عُرِفَتْ عملية التخمر منذ مئات السنين وهي تُستخدم في صنع الكيك والخبز حيث يؤدي ثاني اكسيد الكربون إلى انتفاخ الطحين