מיטוכונדריון ונשימה תאית
תחנת הכוח של התא
מדוע אנחנו נושמים?
נשימה תאית
נשימה תאית היא תהליך שבו תאים מפרקים גלוקוז בנוכחות חמצן ומשחררים אנרגיה, CO2 ומים.
מגיבים: גלוקוז (C6H12O6) + חמצן (O2)
תוצרים: פחמן דו-חמצני (CO2) + מים (H2O) + אנרגיה (ATP)
מיקום: ברוב השלבים - במיטוכונדריון
מתי: כל הזמן, בכל תא חי, 24/7
האנרגיה המשתחררת נאגרת במולקולות ATP - 'מטבע האנרגיה' של התא.
C6H12O6 + 6O2 ← 6CO2 + 6H2O + אנרגיה (ATP)
נשימה תאית = פירוק גלוקוז + חמצן ← CO2 + מים + אנרגיה. מתרחשת במיטוכונדריון.
המיטוכונדריון - מבנה
מבנה המיטוכונדריון
המיטוכונדריון הוא אברון עם קרום כפול:
- קרום חיצוני - חלק, מגדיר את גבול האברון
- קרום פנימי - מקופל ליצירת שטח פנים גדול (קריסטה)
הקיפולים מגדילים את שטח הפנים ומאפשרים יותר תגובות בו-זמנית.
תאים פעילים (שריר, לב) מכילים הרבה מיטוכונדריות.
←
←←
ATP - מטבע האנרגיה
מהו ATP?
ATP (אדנוזין טריפוספט) הוא המולקולה שמאחסנת אנרגיה בתא.
כמו מטבע - כל תהליך שדורש אנרגיה 'משלם' ב-ATP.
נשימה תאית מייצרת ATP, וכל פעילות בתא (תנועה, ייצור חלבונים, הובלה) צורכת ATP.
מפירוק מולקולת גלוקוז אחת נוצרות עד 38 מולקולות ATP.
כמות המיטוכונדריות בתאים שונים
למה לתאים שונים כמויות שונות של מיטוכונדריות?
תא שריר הלב
עובד 24/7 ללא הפסקה. מכיל אלפי מיטוכונדריות - עד 40% מנפח התא!
תא שריר שלד
מכיל הרבה מיטוכונדריות, במיוחד בספורטאים שגופם מותאם לצריכת אנרגיה גבוהה.
תא כבד
הכבד מבצע מאות תהליכים כימיים - לכן כל תא כבד מכיל עד 2,000 מיטוכונדריות.
תא עור
פחות פעיל מבחינה אנרגטית. מכיל מעט מיטוכונדריות יחסית.
הקשר בין נשימה תאית לנשימה רגילה
אל תבלבלו בין נשימה תאית (תגובה כימית במיטוכונדריון) לנשימה חיצונית (כניסת אוויר לריאות). נשימה חיצונית מספקת את החמצן ומסלקת את ה-CO2, אבל התגובה הכימית עצמה מתרחשת בתוך כל תא.
שאלה לחשיבה
מדוע בתאי שריר הלב יש הרבה יותר מיטוכונדריות מאשר בתאי עור?
תאי שריר הלב פועלים ללא הפסקה 24/7 וצריכים כמות עצומה של אנרגיה. ככל שהתא צריך יותר אנרגיה, הוא מכיל יותר מיטוכונדריות כדי לייצר יותר ATP. תאי עור פחות פעילים ולכן צריכים פחות מיטוכונדריות.
שאלה לחשיבה
מדוע הקרום הפנימי של המיטוכונדריון מקופל ולא חלק?
הקיפולים (קריסטות) מגדילים את שטח הפנים הזמין לתגובות הנשימה התאית. שטח פנים גדול יותר = יותר מקום לאנזימים ולתגובות = ייצור ATP מהיר יותר. זה עקרון דומה לסיסים במעי הדק שמגדילים שטח ספיגה.
מה קורה כשאין מספיק חמצן? למשל, בזמן ריצה אינטנסיבית?
התאים עוברים לנשימה אנאירובית (תסיסה) - פירוק גלוקוז ללא חמצן. בבני אדם, התוצר הוא חומצת חלב (לקטט) - וזה מה שגורם לכאבי שרירים אחרי מאמץ.
נשימה אנאירובית מייצרת רק 2 ATP ממולקולת גלוקוז (לעומת 38 בנשימה אירובית) - הרבה פחות יעילה, אבל מספיקה למצבי חירום.
בשמרים, נשימה אנאירובית מייצרת אלכוהול ו-CO2 - וזה הבסיס לייצור לחם (CO2 מנפח את הבצק), יין ובירה.