נשימה תאית

נשימה תאיתנשימה תאית

נשימה אנאירוביתנשימה אנאירובית

נשימה אירוביתנשימה אירובית

נשימה נשימה אנאירוביתאנאירובית

מתבצע בציטופלסמה.מתבצע בציטופלסמה. התהליךהתהליך•

בשלב הראשון מתרחשת גליקוליזה.בשלב הראשון מתרחשת גליקוליזה.•

בשלב השני מתרחשים תהליכי תסיסה.בשלב השני מתרחשים תהליכי תסיסה.•

ATP

ATP

2ATP2ATP

ADP

ADP

2ADP2ADP

NADNADH

NAD

NADH

P P

P

PP

חומצה פירוביתחומצה פירובית

גלוקוז

גליקוליזה

סיכום הגליקוליזהסיכום הגליקוליזה

סיכום הגליקוליזהסיכום הגליקוליזה

פירוק הגלוקוז, השלבים הראשונים של•. בציטופלסמה של התאמתרחשים

לפירוק הגלוקוז שורה של אנזימים גורמת •לשתי מולקולות של חומר הנקרא חומצה

. פירובית

סיכום הגליקוליזהסיכום הגליקוליזה

שינויים חשובים:שנישלבים אלו מלווים ב•

משתחררתמולקולת גלוקוז לשתי מולקולות של חומצה פירוביתתוך הפיכת . א. ATP ויצירת ADPאנרגיה המנוצלת לזרחון )תוספת של פוספאט(

.NADH2 מולקולות 2 ל- +NAD מולקולות 2ב. הפיכת

נשאי מימנים בתהליך הנשימה נשאי מימנים בתהליך הנשימה התאיתהתאית

נוכל לראות שבשתי מולקולות של חומצה פירובית יש בסך הכול הרכב.2C3H4O3האטומים הבא:

, נגלה C6H12O6 אם נשווה זאת להרכב האטומים במולקולת גלוקוז, שהוא כדי להפוך מולקולת גלוקוז שחסרים ארבעה אטומי מימן. במלים אחרות,

לשתי מולקולות של חומצה פירובית יש להרחיק ארבעה אטומי מימן.

אטומים אלו נקלטים על ידי חומר המשתתף בתהליך,) ראשי התיבות של +, והוא טעון מטען חשמלי חיובי. NAD+ שמו )לא הנוסחה הכימית( הם

NAD הוא חומר הנוצר בגופנו מן הוויטמין ניאצין, שהוא אחד הוויטמינים , המתקבלים במזון ממקורות שונים. הוויטמין נמצא בגוף Bמקבוצת

בכמויות קטנות, אי אפשר לאגור אותו בתאים בריכוז גבוה, משום שהוא מסיס במים וצריכה עודפת מופרשת בשתן.

מסוגלת לקשור שני אטומי מימן וליצור את ההרכבNAD + מולקולת NADH2 -כדי לקשור ארבעה אטומי מימן נזדקק ל .NAD+ 2 ונקבל

2NADH2

בנשימה אנאירובית:בנשימה אנאירובית:מולקולות גלוקוז מתפרקות מולקולות גלוקוז מתפרקות

בגליקוליזה לשתי מולקולותבגליקוליזה לשתי מולקולותשל חומצה פירובית של חומצה פירובית

ATPATPמולקולות מולקולות 22תוך בניית תוך בניית ..NADHNADH22 מולקולות מולקולות 22ו-ו-

1

2

3

גורל החומצה הפירובית גורל החומצה הפירובית כשאין חמצן:כשאין חמצן:

בתאי שמרים, חיידקים  אנארובים- תסיסה כהלית

)ללא חמצן – אנארובי(.CH­3-CO-COOH­------->­CH3-CH2OH­+­CO2­­­­­­­­­

­

פחמן דו-חמצני כהל )אתנול( חומצה פירובית

חיידקי חלב, צמחים, בע"ח - תסיסת . 3חומצת חלב )ללא חמצן - אנארובי(.

CH3-CO-COOH­--------->­­CH3-CHOH-COOH­­­­­

­

חומצת חלב

חומצה פירובית

הפד"ח­מתפיח­הפד"ח­מתפיח­את­הבצקאת­הבצק

ככל­שנוצר­יותר­ככל­שנוצר­יותר­­המשקה­יותר­­המשקה­יותר­כוהלכוהל

חזק!חזק!

תעשיית­תעשיית­המאפיםהמאפים

תעשיית­משקאות­תעשיית­משקאות­אלכוהולייםאלכוהוליים

תסיסה­תסיסה­ כהליתכהלית

החמצת­ושימור­ירקותהחמצת­ושימור­ירקותמוצרי­חלבמוצרי­חלב

תסיסת חומצת חלבתסיסת חומצת חלב

. NADתרשים של תסיסה, המראה כיצד משמשת התסיסה למחזור

+חום

אנזימים

חמצן6O2

30ADP+30Piפחמן דו

חמצני

6CO2

30ATPמים6H2O

גלוקוזC6H12O6

+ ++

נשימה אירוביתנשימה אירובית

נשימה אירוביתנשימה אירוביתמתבצעת בשני שלבים:•

שלב אנאירובי – גליקוליזה - בציטופלסמה•

שלב אירובי - במיטוכונדריה•

תהליך הפקת האנרגיה מחמצון החומצה הפירובית )שהתקבלה בגליקוליזה(

נעשה בשלושה שלבים עיקריים:

נשימה אירוביתנשימה אירובית

Aשלב א' – בניית אצטיל קואנזים החומצה הפירובית שנוצרת בשלב הגליקוליזה עוברת מן •

הציטופלסמה אל תוך המיטוכנדריון., שנקראת מטריקסבתמיסה המימית של המיטוכונדריון•

CO2

CoANAD

NADH

Aייצור אצטיל קואנזים במיטוכונדריון

(CoA)אצטיל A אצטיל קואנזים

חומצה פירובית

Aשלב א' – בניית אצטיל קואנזים

החומצה הפירובית מתפרקת למולקולה דו-פחמתית.•המולקולה הדו-פחמתית מתקשרת לחומר שנקרא •

)A )CoAקואנזים כתוצאה מההתקשרות נוצרת התרכובת אצטיל •

Aקואנזים אטום הפחמן )של החומצה הפירובית( שאינו משתתף •

משתחרר Aביצירת המולקולה של אצטיל קואנזים CO2כמולקולת

מועברים אטומי מימן A במהלך יצרת אצטיל קואנזים• (NADH ומתקבל נשא מימנים ) (NADלנשא מימנים )

שלב ב' – מעגל חומצת הלימון עובר במטריקס של המיטוכנדריון סדרת Aהאצטיל קואנזים •

תהליכים מעגלית, הנקראת מעגל חומצת הלימון או מעגל קרבס.

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

ATP

ADP

NADH

FAD

FADH2

CO2

NAD

NADNADHCO2

NAD

NADH

אצטיל CoA

CoA

חומצת לימון

שלב ב' – מעגל חומצת הלימון

במהלך מחזור אחד של המעגל מתקבלים:•

CO2 מולקולות 2•

NADH2 מולקולות 3•

FADH2 מולקולה 1•

ATP מולקולה של 1•רק מעט אנרגיה שמשתחררת משמשת באופן ישיר •

ATPלבניית מחצית מהאנרגיה שמשתחררת נפלטת בצורת חום.•

נשאי מימנים

שלב ג' – זרחון חמצוני נוצרות בשלב הזרחון החמצוני.ATPרוב מולקולת ה – •

שלב ג' – זרחון חמצוני

בשלב הזה מתרחשת סדרה של תהליכי •חמצון-חיזור )מסירה וקבלה של אלקטרונים(,

ובהם משתחררת אנרגיה רבה המשמשת ומזרחה.ADP מ – ATPלבניית

)תוספת ADPמאחר שהתהליך הוא זרחון של •זרחן( תוך כדי חמצון של נשאי מימנים מחוזרים

נקרא התהליך זרחון חמצוני

שלב ג' – זרחון חמצוני

בתהליך הזרחון החמצוני, נשאי מימנים •מחוזרים, שהתקבלו בשלב הקודמים של

הנשימה התאית, מהווים מקור של אלקטרונים.

האלקטרונים עוברים מנשא אלקטרונים אחד •לנשא אחר, בסדרה של תהליכי חמצון-חיזור,

בשרשרת העברת אלקטרונים.

המולקולות של שרשרת העברת האלקטרונים •מאורגנות בקרום הפנימי של המיטוכונדריון.

שלב ג' – זרחון חמצוני

ברצף שבו כל נשא הוא מחמצן )מקבל •אלקטרונים( חזק יותר מקודמו.

מקבל האלקטרונים האחרון בשרשרת מעבר •, שהוא O2האלקטרונים הוא חמצן מולקולרי

מחמצן חזק יותר מכל הנשאים הקודמים.

החמצן קושר את האלקטרונים וכן את יוני •ונוצרות המימן שנמצאים במטריקס,

מולקולות של מים.

שלב ג' – זרחון חמצוני

בקרום הפנימי של המיטוכונדריון נמצאים גם אנזימים • ומזרחה.ADP מ ATPשמזרזים יצירת

התהליך דורש אנרגיה ומקורה הוא מפל ריכוז יוני •המימן משני צדי הקרום.

יוני המימן שנמצאים ב"עודף" בצד החיצוני של הקרום •חוזרים לתוך המטריקס דרך תעלות מיוחדות.

התעלות האלה מוצמדות לאנזימים שמזרזים את יצירת •

.ATPה – ATPכאשר יוני המימן עוברים דרך התעלות, נוצר •

בזירוזם של האנזימים האלה.

האנרגיה שמופקת האנרגיה שמופקת בנשימה התאית האווירניתבנשימה התאית האווירנית

הרווח האנרגטי מחמצון מולקולה אחת של • 30-32גלוקוז בנשימה התאית האווירנית, הוא

ATPמולקולות שלבים של 3 נוצרות ב – ATPמולקולות ה – •

התהליך: נוצרות בתהליך הגליקוליזה.ATP מולקולות 2• נוצרות במעגל חומצת הלימון.ATP מולקולות 2• נוצרות בשלב הזרחון ATP מולקולות 28-26•

החמצוני.

האנרגיה שמופקת האנרגיה שמופקת בנשימה התאית האווירניתבנשימה התאית האווירנית

בנשימה התאית האווירנית, רק כמחצית מן האנרגיה •שמשתחררת מחמצון הגלוקוז מנוצלת להרכבת מולקולות

ATP.כמחצית מן האנרגיה נפלטת כאנרגיית חום.•אנרגיית החום נפלטת בהדרגתיות, באופן מבוקר, במהלך •

השלבים של תהליך הנשימה התאית.שחרור של החום בבת אחת כפי שקורה בשריפה של חומר •

אורגני היה גורם עלייה גדול בטמפרטורה ונזק לתאים.אנרגית החום אינה ניתנת לשימוש חוזר לפעילות בתאים, ולכן •

היא בבחינת "איבוד" של אנרגיה זמינה.אם זאת אנרגיה זו מסייעת לבעלי חיים לשמור על טמפרטורת •

גופם.

הפקת אנרגיה ממולקולה אחת של הפקת אנרגיה ממולקולה אחת של גלוקוזגלוקוז

בתנאים­אל­-­אווירנייםבתנאים­אווירניים

  גליקוליזה 

  גלוקוז   חומר מוצא:

  אין   מעורבות חמצן:

  ציטופלסמה   מיקום:

  חומצה פירובית   תוצר:

  ATPמולק' 2  רווח אנרגטי:

תסיסה 

  נשימה תאית אווירנית

חומצה פירובית   חומצה פירובית חומר מוצא:

אין   יש מעורבות חמצן:

ציטופלסמה   מיטוכנדריון מיקום:

מגוון תרכובות, לדוגמא:

חומצת חלב, כוהל + CO2ו­ H2O

  תרכובות אנאורגניות: CO2 – וH2O

תוצרים:

אין   ATP מולק' 28

רווח אנרגטי: