التنفس الهوائي واللاهوائي

إذا ركضت سريعا، يصبح تنفسك أسرع. ربما شعرت بالحرقة في عضلاتك عند الركض أو حمل شئ ثقيل. هذا لأن جسمك يحتاج لأكسجين أكثر مما يحصل عليه. الأمر يعمل كالتالي: يؤخذالأكسجين من الرئتين بواسطة الدم ويُجلب إلى خلايا العضلات. يرتبط الأكسجين داخل كل خلية مع الجلوكوز الذي يأتي من الطعام الذي يهضمه الجسم. الأكسجين والجلوكوز يتفاعلان ويحرران طاقة يمكن للجسم استخدامها، وتكون هناك مخلفات وهي ثاني أكسيد الكربون والماء. كل هذا يحدث داخل ميتوكوندريا الخلايا. إنها عملية معقدة تحدث على عدة خطوات. تسمى العملية بأكملها بالتنفس، أو التنفس الخلوي. التنفس الخلوي يختلف عن ما نعنيه عندما نتحدث عن التنفس. يمكن للتنفس الخلوي في الواقع أن يحدث بدون وجود الأكسجين. التنفس هو مصطلح يجمع عددا من العمليات التي تحرر الطاقة من الغذاء في الخلية وتنتج عنها مخلفات. عندما تركض إلى الحافلة أو تحمل حقيبة ثقيلة أو أي عمل آخر لا يمكنك الإستمرار فيه لوقت طويل… …فإن خلاياك لا تحصل على أكسجين كاف، وهذا يؤثر على التنفس الخلوي. التنفس الخلوي العادي الذي يستخدم الأكسجين يسمى بالتنفس الهوائي. وإذا أزلنا الأكسجين، فإنه يسمى بالتنفس اللاهوائي. التنفس اللاهوائي عملية بسيطة بخطوات أقل، وهو لا يحدث داخل الميتوكوندريا في الخلايا، ولكن خارجها في السيتوبلازم. في التنفس اللاهوائي يتحول الجلوكوز بدون مساعدة الأكسجين ولا تتحرر نفس الكمية من الطاقة. مواد المخلفات تختلف أيضا. الذي يتخلف في عضلاتك عندما تركض هو حمض اللاكتيك. نشعر بحمض اللاكتيك في شكل ضعف وحرقة في العضلات. عندما نتوقف عن التمرين فإننا نستمر بالتنفس بقوة لوقت قليل. هذا هو احتياج الجسم لأكسجين إضافي لمعالجة حمض اللاكتيك الذي تكون في العضلات. عندما نتمرن، نلاحظ أننا نحتاج لجهد أكبر بكثير للعمل لاهوائيا من العمل هوائيا، فيكون من الصعب الاستمرار في الركض والقفز والرمي والرفع أثناء تواجد حمض اللاكتيك. لكن لا يوجد طريق مختصر لنكون أسرع أو أقوى. يجب أن يكون جزء من التمرين قويا لدرجة تمكن العضلات من تكوين حمض اللاكتيك. لكن هذا لا يعني أن التمرين الهوائي عديم الفائدة. يحتاج الجسم إلى التمارين بدون حمض اللاكتيك أيضا. التمرينات الهوائية تزيد من قدرة الجسم على استقبال الأكسجين وتقلل من مخاطر منها أمراض القلب والأوعية الدموية والسرطان وهشاشة العظام والسكر والاكتئاب والزهايمر. التنفس الهوائي هو الأشهر بالنسبة للبشر والطبيعه، لكن هناك كائنات لا تستخدم إلا التنفس اللاهوائي، وهي على الأغلب من البكتيريا وقليل من الكائنات متعددة الخلية التي تعيش في بيئات منخفضة الأكسجين مثل أعماق المحيطات. الخميرة المعروفة المستخدمة لطهي الخبز تستخدم التنفس اللاهوائي. عندما يرتفع الخبز فإن خلايا الخميرة لا تحتاج لأي أكسجين لكي تحرر الطاقة. بالإضافة للطاقة، تولد العملية مخلفات، وهي الإيثانول، وهو نوع من الكحول، وثاني أكسيد الكربون، وهو ما يجعل الخبز يرتفع. عندما تقوم الخلايا بإحراق الغذاء، فإننا نسمي هذا بالتنفس، أو التنفس الخلوي. هناك نوعين من التنفس الخلوي، أحدهما يستخدم الأكسجين والآخر بدونه. نسميهما بالتنفس الهوائي واللاهوائي. التنفس الهوائي هو الأكثر شيوعا. مخلفات التنفس الهوائي هما ثاني أكسيد الكربون والماء. يتم استقلاب كل الجلوكوز في التنفس الهوائي بينما يُستقلب بعضه فقط في التنفس اللاهوائي، ولهذا فإن التنفس اللاهوائي يحرر طاقة أقل، وتتخلف عنه مواد عضوية. يحدث التنفس الهوائي في ميتوكوندريا الخلية بينما يحدث التنفس اللاهوائي خارجا في السيتوبلازم. لذا فإن خلايانا تقوم بشئ لا يمكننا القيام به وهو التنفس بدون أكسجين.