נשימה תאית

תרשים מופשט של תהליך הנשימה התאית. מצד ימין: מסלול זרימת האלקטרונים. מצד שמאל: חומרים המיוצרים במהלך הנשימה - פחמן דו-חמצני ו-ATP

נשימה תאית היא התהליך המשמש להכנת מאגרי אנרגיה זמינה לשימוש בייצורים חיים.

הנשימה התאית מתרחשת בתוך תא. בתהליך הנשימה התאית מפורקות תרכובות אורגניות, בעיקר פחמימות אותן צרך ("אכל") האורגניזם קודם לכן; האנרגיה המשתחררת עם פירוק התרכובות משמשת להרכבת הנוקלאוטיד ATP - "מטבע האנרגיה" של כל היצורים החיים. התא מסוגל להשתמש ב-ATP מאוחר יותר לשם ייצור אבני הבניין התאיות ולשם התנעת תהליכים רבים בו. לפירוט עקרונות הפקת האנרגיה בתא ראו: מטבוליזם.

בתהליך הנשימה התאית מתרחש מעבר של אלקטרונים בין שני חומרים שונים. מעבר זה, בדומה למתרחש בסוללה החשמלית, הוא אחד הגורמים המניעים את תהליך ייצור ה-ATP.

טעות רווחת לחשוב שנשימה תאית קשורה בהכרח לצריכת חמצן. לדוגמה, חיידקים רבים מקיימים תהליכים של נשימה אל-אווירנית. מקור הטעות הוא כדלהלן: בבסיסם של כל תהליכי הנשימה עומדות תגובות חמצון-חיזור; אלו הן תגובות שבמהלכן אטומים מוסרים אלקטרונים לאטומים אחרים. בעבר היה פירוש המילה חמצון "התרכבות עם חמצן", אך בכימיה מודרנית שונתה משמעות המושג ל"קליטת אלקטרונים". לכן אף על פי שבעבר קושרה הנשימה להתרכבות עם חמצן, כיום ידוע שחמצן איננו קולט האלקטרונים היחידי במערכות ביולוגיות בכלל, ובתהליך הנשימה התאית בפרט.

שלושת שלבי הנשימה התאית

• גליקוליזה: קיים כמעט בכל היצורים החיים; אינו דורש חמצן.
• מעגל קרבס: קיים רק ביצורים אווירניים; אינו דורש חמצן.
• זרחון חמצוני: קיים רק בייצורים אווירניים (אארוביים) ומתרחש רק בנוכחות חמצן.

ביצורים פרוקריוטיים (חיידקים) מתרחשת הנשימה התאית בציטופלזמה; הזרחון החמצוני מתרחש על-גבי ממברנת התא. ביצורים איקריוטיים מתרחשת הגליקוליזה בציטופלזמה, מעגל קרבס בתוך המרחב הפנימי של המיטוכונדריה, והזרחון החמצוני על-גבי הממברנה הפנימית של המיטוכונדריה. לא בכדִי מכוּנוֹת המיטוכונדריה "תחנות הכוח של התא"; בהן מתרחשים השלבים המכריעים ביותר בנשימה התאית.

הסבר בסיסי על תהליך הנשימה התאית

תהליך של פירוק גלוקוז והפקת אנרגיה ממנו. הגלוקוז מגיע לתא דרך תעלות לציטופלזמה. בציטופלזמה מתפרק הגלוקוז לשתי מולקולות זהות (חומצה פירובית) 2C₃H₆O₃. בתהליך הפירוק משתחררת אנרגיה כימית. החומצה הפירובית רעילה לתא וכדי להימנע ממוות על ידי החומצה הפירובית יכול התא לבצע אחת משתי הפעילויות:

1. התא יכול להפוך את החומצה הפירובית לחומר המסוגל לצאת דרך התעלות: חומצת חלב/אתנול(=אלכוהול)/חומצה אצטית.
2. לסלק את החומצה הפירובית על ידי שימוש במיטוכונדריה היודעת לפרק את החומצה הפירובית ל-H₂O ולCO₂ התהליך מחייב שימוש בחמצן.

התהליך המוזכר ב-1 הוא נשימה אנאירובית (תהליך אשר לא מחייב שימוש בחמצן) והתהליך המוזכר ב-2 הוא תהליך נשימה אירובית (תהליך המחייב שימוש בחמצן).

ראו גם

• מאגר החמצן בגוף האדם
• היפוקסיה

קישורים חיצוניים

• נשימה תאית, באתר סיקינג