التنفس عند الحيوانات

الحيوانات

عادةً ما تتصف الحيوانات بأنها كائنات حية حقيقية النواة، متعددة الخلايا، ويعتقد بأن الحيوانات تطورت بشكل مستقل عن الكائنات حقيقية النواة أحادية الخلية، ويمكن تصنيف الحيوانات إلى ست مجموعات رئيسة وهي؛ الثدييات والطيور والزواحف والأسماك والحشرات واللافقاريات، ومن أبرز سمات المملكة الحيوانية أن أعضاءها لها القدرة على الحركة عن طريق خيوط الأكتين والميوسين الموجودة في عضلاتها، مما يميزها عن الكائنات الحية الأخرى حقيقية النوى كالنباتات والفطريات، وعادةً ما تتغذى الحيوانات على الكائنات الحية المختلفة، فهي لا تستطيع صنع غذائها بنفسها كما تفعل النباتات^[١]، وتختلف طرق التنفس عند الحيوانات أيضًا باختلاف أنواعها وفيما يأتي شرح لطرق التنفس عن الحيوانات والنباتات، وعملية التنفس الخلوي ودور الميتوكندريا فيها.

التنفس عند الحيوانات

يعرف التنفس بأنه عملية أكسدة، تعمل على تحطيم المركبات العضوية وإنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون والماء والطاقة، وتشمل عملية التنفس عند الحيوانات عمليتين أساسيتين هما؛ عملية التنفس الخارجي المسؤولة عن أخذ الأكسجين من المحيط الخارجي ومن ثم إطلاق ثاني أكسيد الكربون، وعملية التنفس الداخلي والتي تعرف أيضًا بالتنفس الخلوي، وتختلف طرق التنفس الخارجي من كائن حي إلى آخر من حيث طرق إدخال الأكسجين إلى الجسم، ومن أهم طرق التنفس الخارجي ما يأتي:^[٢]

• غشاء البلازما: يتم هذا النوع من التنفس عند الحيوانات وحيدة الخلية كالأميبا، عن طريق امتصاص الأكسجين من الهواء أو الماء المحيط بها ومن ثم إطلاق ثاني اكسيد الكربون من خلال غشاء البلازما بطريقة الانتشار.
• جدار الجسم أو الجلد: وهي إحدى طرق التنفس عند الحيوانات التي يحدث تبادل الغازات فيها من خلال خلايا الدم الموجودة في الشعيرات الدموية في الجلد الخارجي، ومن الحيونات التي تتنفس بهذه الطريقة؛ العلق وديدان الارض والديدان الشريطية .
• نظام القصبة الهوائية: وهي عبارة عن أنابيب دقيقة يتم من خلالها تبادل الغازات، إذ يدخل الأكسجين عن طريق أنابيب القصبة ومن ثم يوزع إلى كل خلية في الجسم، ومن ثم يخرج ثاني أكسيد الكربون من الخلايا عن طريق الأنابيب ذاتها إلى المحيط الخارجي، وتكون هذه الأنظمة في الحشرات مثل الجنادب والصراصير.
• الخياشيم: غالبًا ما تكون هذه الأعضاء عند الحيوانات المائية مثل الأسماك والقريدس، فعند ابتلاع الأسماك للماء وضخه داخل حجرات خياشيمها، تقوم الشعيرات الدموية داخل هذه الخياشيم بامتصاص الأكسجين من الماء واستبداله بغاز ثاني أكسيد الكربون، ومن ثم إخراج الماء عن طريق فتحات الخياشيم لتعيد الكرة مرةً أخرى.
• الرئتين: هي عبارة عن أعضاء داخل الصدر، تشبه الأكياس المملوءة بالهواء، بحيث تُربط بالمحيط الخارجي عن طريق مجموعة من الأنابيب والفتحات، ليتم تبادل الغازات من خلالها، وتحدث هذه الطريقة من طرق التنفس عند الحيوانات التالية؛ البرمائيات والثدييات والطيور.

التنفس الخلوي

تأتي الطاقة اللازمة لعيش الكائنات الحية من الشمس، حيث تقوم النباتات بالتقاط هذه الطاقة وتحويلها إلى جزيئات عضوية، وتكتسب الحيوانات هذه الطاقة عن طريق تناول النباتات أو افتراس الحيوانات الأخرى، ومن خلال التنفس الخلوي تقوم الخلايا باستخراج الطاقة المخزنة في الغذاء باستخدام الأكسجين، بحيث تقوم الخلايا بتكسير الغلوكوز الذي تحصل عليه من الغذاء ومن ثم استخراج الطاقة على شكل ATP وحرارة، وهنالك ثلاث مراحل رئيسة لعملية التنفس الخلوي وهي:^[٣]

• تحلل السكر: تتم هذه العملية في السيتوبلازم، إذ يتم تكسير الغلوكوز في هذه العملية إلى جزئين.
• دورة حمض الستريك: تتم هذه العملية داخل مصفوفة الميتوكندريا، إذ تنتج هذه الدورة جزئي ATP وجزيئات عالية الطاقة مثل NADH و FADH₂ التي تقوم بنقل الإلكترونات إلى المرحلة الأخيرة.
• النقل الإلكتروني: تتم أيضًا هذه العملية داخل الميتوكندريا، وتتم عن طريق الفسفرة المؤكسدة التي تعمل على إنتاج جزيئات ATP أخرى.

دور الإنزيمات في عملية التنفس الخلوي

تعرف الإنزيمات بأنها بروتينات تحفز أو تؤثر على سرعة التفاعلات الكيميائية، فهنالك عدد من الإنزيمات التي تساعد على حدوث التفاعلات الكيميائية أثناء عملية التنفس عند الحيوانات وخصوصًا أثناء عملية التنفس الخلوي، فهي تساعد على نقل الإلكترونات من جزيء إلى آخر عن طريق تفاعلات الأكسدة والاختزال، وفيما يأتي بعض فوائد هذه الإنزيمات في عملية التنفس الخلوي:^[٤]

• يستخدم إنزيم نازع للهيدروجين في تكسير الغلوكوز إلى جزيئين.
• تعمل العديد من الإنزيمات على المساعدة في إعادة ترتيب الروابط الكيميائية وفي إحداث تفاعلات الأكسدة والاختزال خلال دورة حمض السيتريك.
• يقوم إنزيم مصنّع ATP خلال عملية الفسفرة المؤكسدة بإنتاج 38 جزيء طاقة.

التنفس عند النباتات

إن النباتات كباقي الكائنات الحية تحتاج إلى الطاقة، وتحصل على حاجتها من هذه الطاقة عن طريق عمليات التنفس أيضًا، ومن ثم تستخدم هذه الطاقة لتنفيذ العمليات الحيوية المختلفة، ولكن يختلف تنفس النباتات عن باقي الكائنات الحية، إذ إنه من الممكن لكل جزء من النبات أن يأخذ الأكسجين الذي يحتاجه بشكل مستقل، ومن ثم يستخدمه للحصول على الطاقة وإخراج ثاني أكسيد الكربون، فمن الممكن أن يتنفس النبات من خلال المسامات الصغيرة الموجودة على سطح الورقة والتي تدعى بالثغور، بحيث يدخل الأكسجين من خلال هذه الثغور وينتقل إلى جميع خلايا الورقة عن طريق عملية الانتشار، ويخرج ثاني أكسيد الكربون بالطريقة ذاتها، أما جذور النباتات فتأخذ الهواء من الفراغات بين جزيئات التربة فينتشر الأكسجين عن طريق شعيرات الجذور ويصل إلى جميع خلايا الجذر عن طريق عملية الانتشار، كما تقوم النباتات أيضًا بعمليات التمثيل الضوئي بحيث تعوض الأكسجين التي تستخدمه هي وباقي الكائنات الحية أثناء عمليات التنفس.^[٥]

المراجع

1. ↑ "Animal", www.britannica.com, Retrieved 28-08-2019. Edited.
2. ↑ "Respiration in Other Animals", www.toppr.com, Retrieved 28-08-2019. Edited.
3. ↑ "How Much Do You Know About Cellular Respiration?", www.thoughtco.com, Retrieved 28-08-2019. Edited.
4. ↑ "Role of Enzymes in Cellular Respiration", sciencing.com, Retrieved 29-08-2019. Edited.
5. ↑ "Respiration in Plants", www.toppr.com, Retrieved 28-08-2019. Edited.