في أي أجزاء الخلية تحدث عملية التخمر؟
- الجواب: تحدث عملية التخمر بشكل كامل وحصري في السيتوبلازم.
شرح الإجابة
لكي نستوعب موقع حدوث التخمر، يجب أن نعود خطوة إلى الوراء ونفهم رحلة الخلية في استخلاص الطاقة. المصدر الأساسي للطاقة في الخلية هو مركب الجلوكوز، وتبدأ رحلة تفكيكه في الجزء الهلامي الذي يملأ الخلية ويُعرف باسم السيتوبلازم. في هذا الحيز الحيوي، تحدث المرحلة الأولى عالميًا لجميع الكائنات الحية، وهي عملية تحلل السكر (Glycolysis)، حيث يتم شطر جزيء الجلوكوز إلى جزيئين أصغر يُطلق عليهما البيروفات، وينتج عن ذلك كمية ضئيلة من الطاقة على شكل ATP.
وهنا، تصل الخلية إلى مفترق طرق حاسم يعتمد كليًا على توفر الأكسجين. فإذا كان الأكسجين موجودًا، ينتقل البيروفات إلى داخل الميتوكوندريا، التي تُمثل “محطة الطاقة” في الخلية، لاستكمال عملية التنفس الخلوي الهوائي وإنتاج كمية هائلة من الطاقة. ولكن، في غياب الأكسجين، يصبح مسار الميتوكوندريا مغلقًا، فتضطر الخلية إلى سلوك طريق بديل وسريع لضمان استمرارية إنتاج الطاقة، وإن كانت قليلة.
هذا الطريق البديل هو ما يُعرف بعملية التخمر. إنها عملية لا هوائية تتبع تحلل السكر مباشرة، وهدفها الجوهري ليس إنتاج طاقة إضافية، بل إعادة تدوير جزيئات ضرورية لاستمرار عملية تحلل السكر نفسها. وبما أن هذه العملية هي الامتداد الطبيعي والمباشر لتحلل السكر في بيئة خالية من الأكسجين، فإنها تحدث في نفس المكان الذي بدأت فيه الرحلة، أي في السيتوبلازم. فالخلية لا تحتاج لنقل نواتج التحلل السكري إلى أي عضية أخرى، بل تستكمل هذا المسار اللاهوائي في نفس الحيز السيتوبلازمي.
وبالتالي، سواء كان الناتج هو حمض اللاكتيك في العضلات خلال التمارين الشاقة عبر تخمر حمض اللاكتيك، أو كان كحول الإيثانول وثاني أكسيد الكربون في الخميرة من خلال التخمر الكحولي، فإن مسرح هذه الأحداث بأكملها يظل محصورًا ومنحصرًا في السيتوبلازم، فهو الحاضنة الوحيدة لهذه الآلية الحيوية التي تضمن بقاء الخلية على قيد الحياة في الظروف اللاهوائية.