נשימה תאית

אברוני התא: גרעין התא ליזוזומים מיטוכונדריה קרום התא ריבוזום רשת אנדופלסמטית שלד התא

תהליכים בתא: מחזור התא, פוטוסינתזה

אין חיים ללא אנרגיה ואנרגיה היא היכולת לגרום לשינוי:

אנרגיה פוטנציאלית היא אנרגיה אגורה כמו האנרגיה הכימית, הנפלטת בפירוק של מולקולה כמו גלוקוז, או האנרגיה שבמפל הריכוזים של נתרן מצידי הממברנה, המשמשת להפעלת פוטנציאל הפעולה בנוירונים.

אנרגיה קינטית היא האנרגיה שבשינוי ובתנועה, לדוגמה אנרגיית חום, האנרגיה המופקת בתנועת חלקיקים.

מטבוליזם הוא מכלול התהליכים הביוכימיים המתקיימים ביצורים חיים. תהליכים מטבוליים מבוצעים על ידי אנזימים וכוללים הפקת אנרגיה, לדוגמה הנשימה התאית. בתהליכים מטבוליים אחרים נעשה שימוש באנרגיה, לדוגמה, תהליך פירוק עמילן, או סינתזת חלבונים. בזכות המטבוליזם, תא חי מסוגל לקלוט אנרגיה מסביבתו ולהמירה בצורות אנרגיה אחרות, ולנצל אנרגיה כדי להתקיים, לגדול ולהתרבות. תהליכי מטבוליזם הם תהליכים רב שלביים מבוקרים למשל תהליך הנשימה התאית. צפו בסידרת סירטונים על הנשימה התאית כדי להבין כיצד מצומד החימצון של גלוקוז ליצירת ATP, מטבע האנרגיה ביצורים חיים.

1. אנרגיה בתא ו- ATP

2. גליקוליזה

3. מעגל קרבס

4. שרשרת העברת האלקטרונים (זירחון חימצוני)

אנרגיה בתא

חקר מקרה: התינוק מייקל P. היה חלש מרגע הולדתו. הוא לא זז הרבה, טונוס השרירים שלו היה חלש, והיה לו קשה לנשום. הוא נעשה תשוש רק מהמאמץ לאכול. בגיל חודשיים וחצי הוא סבל מהתקף האפילפסיה הראשון שלו – בהה וזרק את הגפיים שלו במשך מספר דקות מפחידות. למרות טיפול בתרופות, ההתקפים שלו המשיכו ואף נעשו תכופים יותר.

הרופאים לא ידעו מה הבעיה משום שתוצאות הבדיקות ברובן היו תקינות, למעט נתון אחד: נוזל המוח וחוט השדרה שלו (הנוזל שמקיף את מערכת העצבים המרכזית) היה עשיר במיוחד בגלוקוז מה שהציע שהתאים של מייקל לא מפרקים כיאות גלוקוז.

החוקרים הרפואיים שיערו שהגורם לסימפטומים הוא מחסור חמור ב- ATP וניסו התערבות תזונתית שתעקוף את החסימה הקיימת במסלול המטבולי אצל הילד ותאפשר הפקת אנרגיה.

כאשר מלאו למייקל שיבעה וחצי חודשים, הוא התחיל לקבל מזון עשיר בחומצות שומן. תוך 4 ימים הוא נראה בריא בפעם הראשונה. הדיאטה חידשה את הנשימה התאית בנקודה של יצירת אצטיל קואנזים A על ידי הספקת חומר חלופי לגלוקוז.

ילדים אחרים עם סימנים דומים מקבלים מאז טיפול דומה, אולם לא ברור עדיין מהן ההשפעות ארוכות הטווח של הטיפול.

צפו בסירטון על הגליקוליזה וענו על השאלות בקישור:

1. מה גרם לתופעות מהן סבל מייקל?

2. מדוע טיפול בחומצות שומן עזרו למייקל?

נשימה תאית: גליקוליזה

נשימה תאית: מעגל קרבס

להרחבה נוספת, אנימציות של תהליכי מטבוליזם:

1. סדרת אנימציות מעולות מבית Sumanas על הנשימה התאית. אנימציות נוספות:
2. איך הגליקוליזה עובדת? אנימציה מאתר ספרי הלימוד McGrow Hill
3. איך מעגל קרבס עובד? אנימציה מאתר ספרי הלימוד McGrow Hill
4. איך עובר המימן והאלקטרון? איך מתרחשת ראקצית החימצון/חיזור? אנימציה על +NAD מאתר ספרי הלימוד McGrow Hill
5. איך עובדת שרשרת העברת האלקטרונים (הזרחון החימצוני)? אנימציה מאתר ספרי הלימוד McGrow Hill, לאחר מכן צפו באנימציה הנוספת מאותו אתר, מאתר של הספר Sadava Life ומ- virtual cell. כדאי לראות גם את המבנה התלת ממדי המדהים של ה- ATP סינתאז, האנזים המייצר ATP
6. תרגיל על נשימה תאית ופוטוסינתזה באתר WISE - נהדר! (באנגלית)

מודל ללמידה על הנשימה התאית - The Concord Consortium