ما التخمر؟
التخمر عملية تحصل بها بعض الخلايا على كمية قليلة من الطاقة عندما تكون مستويات الأكسجين منخفضة أو غير متوفرة. لا ينتج التخمر طاقة بقدر التنفس الخلوي الهوائي؛ لأنه لا يكسر الجلوكوز بالكامل. لكنه يبقى حلًا مهمًا للخلايا في ظروف نقص الأكسجين، وإلا ستجلس الخلية بلا طاقة وكأنها هاتف انتهت بطاريته في أسوأ وقت.
إذا سأل الاختبار: ما العملية التي تحصل بها الخلايا على الطاقة من الغذاء عند انخفاض مستويات الأكسجين؟ فالجواب هو التخمر. وإذا سأل: أين يحدث التخمر؟ فالجواب هو السيتوبلازم.
الطاقة الناتجة من التخمر
ينتج عن التخمر كمية طاقة أصغر من تلك الناتجة عن التنفس الخلوي. السبب أن التنفس الخلوي الهوائي يستعمل الأكسجين ويسمح بتكسير الجلوكوز بشكل أكمل، بينما التخمر يكتفي بإنتاج كمية قليلة من ATP مع نواتج أخرى مثل حمض اللاكتيك أو الكحول وثاني أكسيد الكربون.
تخمر حمض اللاكتيك
في تخمر حمض اللاكتيك يتحول الجلوكوز إلى حمض اللاكتيك وطاقة قليلة. يحدث هذا النوع في العضلات عندما يقل الأكسجين أثناء الجهد الشديد، كما يحدث في بعض أنواع البكتيريا. لذلك ترتبط آلام العضلات في المنهج المدرسي بتخمر حمض اللاكتيك، وترتبط صناعة الزبادي والجبن والقشطة ببكتيريا تنتج حمض اللاكتيك.
المعادلة اللفظية المبسطة:
الجلوكوز ← حمض اللاكتيك + طاقة قليلة
إذا جاء السؤال: يستخدم تخمر حمض اللاكتيك في صناعة ماذا؟ فالجواب الأقرب ضمن الخيارات غالبًا هو الزبادي. وإذا سأل عن الكائنات المستخدمة في صناعة الزبادي، فالجواب:البكتيريا.
التخمر الكحولي
في التخمر الكحولي يتحول الجلوكوز إلى كحول إيثيلي وثاني أكسيد الكربون وطاقة قليلة. يحدث هذا النوع في الخميرة وبعض الكائنات الدقيقة. لذلك عندما ينتفخ العجين في صناعة الخبز، يكون السبب هو غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج من الخميرة.
المعادلة اللفظية المبسطة:
الجلوكوز ← كحول إيثيلي + ثاني أكسيد الكربون + طاقة قليلة
إذا سأل الاختبار عن نواتج التخمر الكحولي، فالجواب: الطاقة وثاني أكسيد الكربون والكحول، أو كحول إيثيلي وثاني أكسيد الكربون وطاقة قليلة حسب صياغة الخيارات.
الفرق بين النوعين
الفرق الأساسي: تخمر حمض اللاكتيك ينتج حمض اللاكتيك، بينما التخمر الكحولي ينتج الكحول الإيثيلي وثاني أكسيد الكربون. كلاهما ينتج طاقة قليلة ولا يحتاج إلى أكسجين مثل التنفس الهوائي.
لذلك إذا جاء سؤال: ما الفرق بين تخمر حمض اللاكتيك والتخمر الكحولي؟ فالجواب الصحيح هو أن الأول ينتج حمض اللاكتيك، والثاني ينتج الكحول وثاني أكسيد الكربون.
مفاتيح حل سريعة
- نقص الأكسجين + طاقة من الغذاء = تخمر.
- التخمر يحدث في السيتوبلازم.
- التخمر ينتج طاقة أقل من التنفس الخلوي.
- حمض اللاكتيك = عضلات وبعض بكتيريا + زبادي.
- التخمر الكحولي = خميرة + خبز + ثاني أكسيد الكربون + كحول إيثيلي.
- انتفاخ العجين = ثاني أكسيد الكربون الناتج من الخميرة.
- الغاز الناتج من التخمر الكحولي = ثاني أكسيد الكربون.
مثال امتحاني محلول
السؤال: عند تحول الجلوكوز إلى ATP وفضلات تسمى حمض اللاكتيك، ما العملية؟
الحل: تخمر حمض اللاكتيك.
السؤال: ما سبب انتفاخ عجينة الخبز؟
الحل: ثاني أكسيد الكربون الناتج من الخميرة أثناء التخمر الكحولي.