Anaeróbne dýchanie

Anaeróbne dýchanie je prítomné v prokaryotoch. Pixabay

Čo je anaeróbne dýchanie?

Ten Anaeróbne dýchanie o anaeróbne je metabolická modalita, v ktorej sa chemická energia uvoľňuje na základe organických molekúl. Konečným elektrónovým akceptorom tohto procesu je molekula iná ako kyslík, ako je dusičnanový ión alebo sulfáty.

Organizmy, ktoré prezentujú tento typ metabolizmu, sú prokaryoty a nazývajú sa anaeróbne organizmy. Prokaryoty, ktoré sú prísne anaeróbmi, môžu žiť iba v prostrediach, kde nie je prítomný kyslík, pretože je vysoko toxický a dokonca smrtiaci.

Niektoré mikroorganizmy - baktérie a kvasinky - získajte svoju energiu prostredníctvom procesu fermentácie. V tomto prípade tento proces nevyžaduje kyslík alebo elektrónový dopravný reťazec. Po glykolýze sa pridá ďalšia dvojica extra reakcií a konečný produkt môže byť etylalkohol.

Po celé roky tento priemysel využil tento proces na výrobu výrobkov, ktoré sú predmetom záujmu o ľudskú spotrebu, ako je chlieb, víno, pivo,.

Naše svaly sú tiež schopné vykonávať anaeróbne dýchanie. Ak sú tieto bunky vystavené intenzívnemu úsiliu, začína sa proces mliečna fermentácie, ktorý sa premieta do akumulácie tohto produktu vo svaloch, čím sa vytvára únava.

Charakteristiky anaeróbneho dýchania

Získava sa energia na tvare ATP

Dýchanie je jav, ktorým sa energia získava vo forme ATP, založená na rôznych organických molekulách - hlavne sacharidy. Tento proces sa uskutočňuje vďaka rôznym chemickým reakciám, ktoré sa vyskytujú vo vnútri buniek.

Rôzne zdroje energie

Aj keď hlavným zdrojom energie vo väčšine organizmov je glukóza, iné molekuly sa môžu použiť na extrakciu energie, ako sú iné cukry, mastné kyseliny alebo v prípadoch extrémnej potreby, aminokyseliny - štrukturálne bloky proteínov.

Energia, ktorú je každá molekula schopná uvoľniť, je kvantifikovaná v jouloch. Biochemické trasy alebo trasy organizmov na degradáciu týchto molekúl závisia hlavne od prítomnosti alebo nie kyslíka. Týmto spôsobom môžeme klasifikovať dýchanie do dvoch veľkých skupín: anaeróbne a aeróbne.

Konečný akceptor

V anaeróbskom dýchaní existuje elektrónový dopravný reťazec, ktorý generuje ATP, a konečný akceptor elektrónov je okrem iného organická látka, ako je dusičnanový ión, sulfáty, sulfáty, okrem iného.

Môže vám slúžiť: protonefridy

Odlišné od fermentácie

Je dôležité nezamieňať tento typ anaeróbneho dýchania s fermentáciou. Oba procesy sú nezávislé od kyslíka, ale v druhom prípade neexistuje elektrónový dopravný reťazec.

Anaeróbne typy dýchania

Použitie dusičnanov ako elektrónového prijatia

Široká skupina anaeróbnych respiračných baktérií sa katalogizuje ako baktérie redukcie dusičnanov. V tejto skupine je posledným akceptorom reťazca elektrónového dopravníka no ión₃^-.

V tejto skupine existujú rôzne fyziologické modality. Reduktory dusičnanov môžu byť dýchacieho typu, kde ión nie je₃^- Stáva sa to nie₂^-; Môžu byť denitrifikujúce, kde tento ión prechádza na n₂, alebo typu asimilátora, kde sa daný ión zmení na NH₃.

Darcovia elektrónov môžu byť okrem iného pyruvát, sukcinát, laktát, glycerol, NADH. Reprezentatívny organizmus tohto metabolizmu je známe baktérie Escherichia coli.

Použitie sulfátov ako akceptora elektrónov

Iba niekoľko druhov prísnych anaeróbnych baktérií je schopných vziať sulfát ión a zmeniť ho na S^2- a voda. Niekoľko substrátov sa používa na reakciu, medzi najbežnejšími sú kyselina mliečna a štyri uhlíkové dikarboxylové kyseliny.

Použitie oxidu uhličitého ako akceptora elektrónov

Archaeas sú prokaryotické organizmy, ktoré zvyčajne obývajú extrémne oblasti a vyznačujú sa vykazovaním veľmi konkrétnych metabolických dráh.

Jedným z nich sú oblúky schopné produkovať metán a dosiahnuť ho používať oxid uhličitý ako konečný akceptor. Konečným produktom reakcie je metánový plyn (CH₄).

Tieto organizmy žijú iba vo veľmi špecifických oblastiach ekosystémov, kde je vysoká koncentrácia vodíka, pretože je jedným z nevyhnutných prvkov pre reakciu - ako pozadie jazier alebo tráviaceho traktu určitých cicavcov.

Rozdiely medzi anaeróbnym dýchaním a fermentáciou

Ako sme už spomenuli, fermentácia je metabolický proces, ktorý nevyžaduje vykonanie prítomnosti kyslíka. Všimnite si, že sa líši od anaeróbneho dýchania uvedeného v predchádzajúcej časti neprítomnosťou elektrónového dopravného reťazca.

Fermentácia sa vyznačuje tým, že je proces, ktorý uvoľňuje energiu na základe cukrov alebo iných organických molekúl, nevyžaduje kyslík, nepotrebuje Krebs alebo elektrónový dopravný reťazec.

Môže vám slúžiť: laktogenéza: Charakteristiky a etapy

Akonáhle bunka dokončí proces glykolýzy, získa dve molekuly kyseliny pyruvovej pre každú molekulu glukózy.

V prípade, že nedošlo k dostupnosti kyslíka, bunka sa môže uchýliť k vytvoreniu organickej molekuly na generovanie NAD⁺ alebo NADP⁺ ktoré môžu znova vstúpiť do iného glykolýzy cyklu.

V závislosti od organizmu, ktorý vykonáva fermentáciu, konečným produktom môže byť kyselina mliečna, etanol, kyselina propiónová, kyselina octová, kyselina maslové, butanol, acetón, izopropylalkohol, kyselina sukcinová, kyselina mravčej, butánediol.

Tieto reakcie sú tiež zvyčajne spojené s vylučovaním oxidu uhličitého alebo s molekulami dihydrogénu.

Príklady organizmov s anaeróbnym dýchaním

Prísne anaeróby

Mikroorganizmy, ktoré sú ovplyvnené prítomnosťou kyslíka, sa nazývajú prísne anaeróbne, ako napríklad pohlavie Clostridium.

Mať anaeróbny metabolizmus umožňuje týmto mikroorganizmom kolonizovať extrémne prostredie bez kyslíka, kde aeróbne organizmy nemohli obývať, ako sú veľmi hlboké vody, pôdy alebo tráviaci trakt niektorých zvierat.

Voliteľné anaeróby

Okrem toho existujú niektoré mikroorganizmy schopné striedať sa medzi metabolizmom aeróbneho a anaeróbneho typu, v závislosti od ich potrieb a podmienok prostredia.

Existujú však baktérie s prísnym aeróbnym dýchaním, ktoré sa môžu rásť a vyvíjať sa iba v prostrediach bohatých na kyslík.

V mikrobiologických vedách je znalosť typu metabolizmu postava, ktorá pomáha identifikácii mikroorganizmov.

Organizmy so schopnosťou kvasiť

Okrem toho existujú aj ďalšie organizmy schopné vykonávať dýchacie trakty bez potreby kyslíka alebo dopravného reťazca, to znamená ferment.

Medzi nimi nájdeme niektoré druhy kvasiniek (Sacharomyces), baktérie (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) a dokonca aj naše vlastné svalové bunky. Počas tohto procesu sa každý druh vyznačuje vylúčením iného produktu.

Žáner

Niektoré organizmy žánru Geobacter, ako G. Metalireduzens a G. Sulfurreduzens Môžu používať humínové látky, ako je darček elektrónov, a ako elektrónové akceptory používať dusičnan a/alebo fumár.

Všeobecne organizmy, ktoré tento proces vykonávajú, znižujú dusičnany (nie₃^-) Nitritos (nie₂^-) pomocou enzýmovej dusičnanovej reduktázy. Na druhej strane môžu byť nitrity používané ako elektrónové akceptory inými organizmami.

Môže vám slúžiť: biologický determinizmus v ľudskej bytosti a zvieratách

Desulfovibrio desulfurikáni

Desulfovibrio desulfurikáni Je to redukčná sulfátová baktéria. Tento druh baktérií používa sulfát ako konečný akceptor elektrónov.

Anaeromyxobacter dehatogenans

Živé organizmy majú veľkú schopnosť prispôsobiť sa, čo mnohým umožnilo používať viac elektrónov akceptorov.

Toto je prípad Anaeromyxobacter dehatogenans, Kmeň, ktorý sa môže použiť ako elektrónové akceptory, zlúčeniny odlišné od dusitanov, dusičnanov, železa, kyslíka, fumarátu a dokonca aj uránu.

Ekologický význam

Z hľadiska ekológie anaeróbne dýchanie plní transcendentálne funkcie v ekosystémoch. Tento proces sa odohráva v rôznych biotopoch, ako sú morské sedimenty alebo čerstvé vodné útvary, hlboké pôdne prostredie.

Niektoré baktérie berú sulfáty za vznik sulfidu vodíka a používanie uhličitanu na tvorbu metánu. Iné druhy sú schopné používať dusičnanový ión a redukovať ho na dusičnanový ión, oxid dusný alebo plynný dusík.

Tieto procesy sú životne dôležité v prírodných cykloch, a to tak pre dusík aj síru. Napríklad anaeróbna dráha je hlavnou cestou, ktorou je dusík pevný a schopný sa vrátiť do atmosféry v tvare plynu.

Rozdiely s aeróbnym dýchaním

Najzreteľnejším rozdielom medzi týmito dvoma metabolickými procesmi je použitie kyslíka. V aerobike táto molekula pôsobí ako konečný akceptor elektrónov.

Energia, aeróbne dýchanie je oveľa výnosnejšie, pretože uvoľňuje dôležité množstvo energie - asi 38 molekúl ATP. Naopak, dýchanie v neprítomnosti kyslíka sa vyznačuje oveľa menším počtom ATP, ktoré sa veľmi líši v závislosti od tela.

Vylučovacie výrobky sa tiež líšia. Aeróbne dýchanie končí výrobou oxidu uhličitého a vody, zatiaľ čo v aeróbnych sprostredkovateľských produktoch sa mení - napríklad kyselina mliečna, alkohol alebo iné organické kyseliny.

Pokiaľ ide o rýchlosť, aeróbne dýchanie trvá oveľa dlhšie. Anaeróbny proces teda predstavuje pre organizmy rýchly zdroj energie.

Odkazy

1. Barón, s. (Devätnásť deväťdesiat šiestich). Mikrobiológia lekársky. 4. vydanie. Lekárska pobočka University of Texas v Galvestone.
2. Beckett, b. Siež. (1986). Biológia: moderný úvod. Oxford University Press, USA.