التنفس

التنفس The Respiration
جميع الخلايا نباتية كانت ام حيوانية تتنفس بصورة مستمرة للتزود بالطاقة لبناء جسمها وادامتها . ان عملية التنفس تاخذ O2 وتحرر Co2 بحجوم متساوية على وجه التقريب . الا ان هنالك كائنات اخرى دقيقة (بكتيريا) تتنفس لاهوائيا دون ان يدخل O2 في عملية الاكسدة التي تتضمنها عملية التنفس .
يعرف التنفس الهوائي بانه سيل من التفعلات التاكسدية – الاختزالية والتي فيها تتاكسد مادة التفاعل الى Co2 وماء. ويختزل الاوكسجين O2 ليدخل في تركيب السكريات والنشأ والحوامض الشحمية والعضوية والبروتينات .
ان الخلايا التنفسية تكون قادرة ايضا على استغلال الطاقة الناتجة وتحويلها من طاقة حرارية الى طاقة كيميائية داخل الخلية نفسها والتي تستخدم فيما بعد لااغراض النمو والبناء والادامة . حيث ان ان عملية التنفس تشمل على مجموعة متعددة من التفاعلات الكيميائية المعقدة ، وان كل تفاعل يساعده انزيم او يدخل فيه عامل مساعد يختلف عن الاخر . ان تجزئة الجزيئات للمواد الكيميتئية العضوية بخطوات متعاقبة تعطي الخلية الفلرصة في اقتناص الطاقة المتحررة اثناء اكسدة الجزيئة الكبيرة الى مجموعة من المركبات الوسطية التي تعتبر اساسية في بناء الخلية .
بعض هذه المركبات الوسطية تتحول الى :
1- الحوامض الامينية التي تدخل بدورها قي تركيب البروتينات .
2- والبعض الاخر تحولها الخلية الى نيوكلوتيدات Nucleotides التي تدخل بدورها في تركيب الحوامض النووية (DNA and RNA ) .
3- والقسم الاخر من هذه المركبات تتحول الى الحوامض الدهنية التي تدخل بدورها في تركيب الدهون Lipids .
4- كما ان هذه المركبات الوسطية تعتبر المصادر الكاربونية لعديد من الصبغات كالبورفرين (Prophyren ) , السيتوكرومات (Cytochromes ) , الستيرولات (Sterols ) والى العديد من المركبات العطرية (Aromatics ) .
عند تكون هذه المركبات المعقدة من المركبات الوسطية فان اكسدة المواد العضوية اثناء عملية التنفس الى Co2 والماء لا يكون كاملا عند مراحل النمو المبكر للخلية.ان الطاقة المتحررة اثناء عمليات الاكسدة الكيميائية تسترجع الخلية بعضا منها وتحولها الى طاقة كيميائية على شكل ادينوسين ثلاثي الفوسفات والتي تستخدم مرة اخرى في بناء المركبات الاساسية التي تحتاجها الخلية اثناء عملية النمو.
في الحقيقة ان اغلب المواد السكرية التي تختفي في الخلية اثناء التنفس عند النباتات التي تنمو في معدلات سريعة تتحول الى مثل هذه المركبات الاساسية للبناء ولاتظهر ابدا كـ Co2 والماء .
قياس معدل التنفس : Measurement of Respiration Rate
يمكن قياس معدل التنفس بطلايقة التبادل الغازي وهي نقس الطريقة المستخدمة لقيلس معدل التركيب الضوئي . يتم قياس معدل التنفس اما من خلال كمية O2 المستهلكة او Co2 الناتجة من عملية التنفس في وحدة زمنية معينة .
تستخدم طرق كميائية مختلفة لقياس معدل تنفس النباتات كان يستخدم معدل اختفاء النشأ او السكريات البسيطة من قبل النسيج النباتي في الورقة او الساق كاساس للدلالة على حجم التنفس في ذلك الجزء النباتي وان هذه الطرق الكيميائية تتطلب سلسلة من التحاليل الكيميائية للنبات، ولذلك فهي غير شائعة الاستعمال عندما يراد فقط معرفة معدل التنفس ، الا انها تعتبر ذات اهمية بالغة واساسية لبعض الاغراض الاخلرى كمعرفة سرعة الاكسدة لمثل هذه المواداو تشخيص نوع المواد الكيميائية العضوية التي تتاكسد اثناء عملية التنفس.
معامل التنفس The Respiration Quotient(RQ)
هو النسبة بين كمية Co2 الناتجة الى كمية O2 المستهلكة ، اذا كانت مادة التنفس في الخلايا النباتية هي النشأ او سكر القصب فان كمية غاز Co2 الناتجة من العملية تساوي كمية O2 المستهلكة .
عند تاكسد هذه المواد كليا الى Co2 و H2O ، فان RQ تساوي واحد . مثال اكسدة حامض الاوليك الذي هو احد الحوامض الشحمية ، فان معمل التنفس فيهفي عملية التنفس . يكون مساوي الى 0.71 .وبتعيين معامل التنفس لعدد مختلف من البذور او لاعضاء نباتية مختلفة نستطيع معرفة نوع المادة الكيمياوية المستخدمة .
فمثلا اذا كان معامل التنفس لاحد النباتات او في احد انسجته مساويا الى اكثر من وحدة واحدة فانه يشير الى ان ذلك النبات يستعمل مواد عضوية شبه مؤكسدة كمادة للتنفس