ANAEROB RESPIRATION: KARAKTERISTIKA, TYPER OG ORGANISMER - BIOLOGI - 2025

Den anaerobe respiration eller den anaerobe metaboliske tilstand, som er en kemisk energi baseret på organiske molekyler, frigøres. Den endelige elektronacceptor i hele denne proces er et andet molekyle end ilt, såsom nitration eller sulfater.

Organismer, der præsenterer denne type stofskifte, er prokaryoter og kaldes anaerobe organismer. Prokaryoter, der er strengt anaerobe, kan kun leve i miljøer, hvor ilt ikke er til stede, da det er meget giftigt og endda dødeligt.

Anaerob respiration er til stede i prokaryoter.

Kilde: pixabay.com

Visse mikroorganismer - bakterier og gærer - får deres energi gennem gæringsprocessen. I dette tilfælde kræver processen ikke ilt eller en elektrontransportkæde. Efter glycolyse tilsættes et par ekstra reaktioner, og slutproduktet kan være ethylalkohol.

I årevis har industrien draget fordel af denne proces til at producere produkter af interesse til konsum, såsom brød, vin, øl, blandt andre.

Vores muskler er også i stand til anaerob respiration. Når disse celler udsættes for intens indsats, begynder mælkefermenteringsprocessen, hvilket resulterer i ophobning af dette produkt i musklerne, hvilket skaber træthed.

egenskaber

Respiration er det fænomen, hvormed der opnås energi i form af ATP, ud fra forskellige organiske molekyler - hovedsageligt kulhydrater. Denne proces finder sted takket være forskellige kemiske reaktioner, der finder sted inde i celler.

Selvom hovedkilden til energi i de fleste organismer er glukose, kan andre molekyler bruges til energiekstraktion, såsom andre sukkerarter, fedtsyrer eller i tilfælde af ekstremt behov, aminosyrer - byggestenene til proteiner.

Den energi, som hvert molekyle er i stand til at frigive, kvantificeres i joules. De biokemiske veje eller veje for organismer til nedbrydning af nævnte molekyler afhænger hovedsageligt af tilstedeværelsen eller fraværet af ilt. På denne måde kan vi klassificere respiration i to store grupper: anaerob og aerob.

Ved anaerob respiration er der en elektrontransportkæde, der genererer ATP, og den endelige acceptor af elektroner er et organisk stof, såsom nitration, sulfater, blandt andre.

Det er vigtigt ikke at forveksle denne type anaerob respiration med gæring. Begge processer er uafhængige af ilt, men i sidstnævnte findes der ingen elektrontransportkæde.

typer

Der er flere ruter, som en organisme kan trække vejret uden ilt på. Hvis der ikke er nogen elektrontransportkæde, kobles oxidationen af ​​organisk stof sammen med reduktionen af ​​andre atomer fra energikilden i fermenteringsprocessen (se nedenfor).

I tilfælde af en transportkæde kan den endelige elektronacceptors rolle indtages af forskellige ioner, herunder nitrat, jern, mangan, sulfater og carbondioxid blandt andre.

Elektrontransportkæden er et oxidreduktionsreaktionssystem, der fører til produktion af energi i form af ATP ved en modalitet kaldet oxidativ fosforylering.

Enzymerne involveret i processen findes inde i bakterierne, der er forankret i membranen. Prokaryoter har disse invaginationer eller vesikler, der ligner mitokondrier fra eukaryote organismer. Dette system varierer meget blandt bakterier. De fleste generelle er:

Brug af nitrater som elektronacceptor

En stor gruppe af bakterier med anaerob respiration klassificeres som nitratreducerende bakterier. I denne gruppe er den endelige acceptor af elektrontransportkæden NO ₃ ^- ion.

I denne gruppe er der forskellige fysiologiske tilstande. Nitratreducerende midler kan være af den respiratoriske type, hvor ion NO ₃ ^- bliver NO ₂ ^-; De kan denitrificerende, hvor det ion passerer til N ₂, eller af den type, hvor assimilere ionen pågældende omdannes til NH ₃.

Elektrondonorer kan være pyruvat, succinat, laktat, glycerol, NADH, blandt andre. Den repræsentative organisme for denne metabolisme er de velkendte Escherichia coli-bakterier.

Brug af sulfater som elektronacceptor

Kun få arter af strenge anaerobe bakterier er i stand til at tage sulfation og omdanne den til S ^2- og vand. Et par substrater bruges til reaktionen, blandt de mest almindelige er mælkesyre og dicarboxylsyrerne med fire carbonatomer.

Brug af kuldioxid som elektronacceptor

Archaea er prokaryote organismer, der normalt bebor ekstreme regioner, og er kendetegnet ved at udvise meget bestemte metaboliske veje.

En af disse er arkaea, der er i stand til at fremstille metan, og for at opnå dette bruger de kuldioxid som den endelige acceptor. Slutproduktet af reaktionen er metangas (CH ₄).

Disse organismer lever kun i meget specifikke områder af økosystemer, hvor koncentrationen af ​​brint er høj, da det er et af de elementer, der er nødvendige for reaktionen - som f.eks. Bunden af ​​søerne eller fordøjelseskanalen for visse pattedyr.

Fermentation

Vinfermentering

Som nævnt er gæring en metabolisk proces, der ikke kræver tilstedeværelse af ilt for at finde sted. Bemærk, at det adskiller sig fra anaerob respiration nævnt i det foregående afsnit ved fraværet af en elektrontransportkæde.

Fermentering er kendetegnet ved at være en proces, der frigiver energi fra sukkerarter eller andre organiske molekyler, ikke kræver ilt, har ikke brug for en Krebs-cyklus eller elektrontransportkæde, dens endelige acceptor er et organisk molekyle og producerer små mængder ATP - en eller to.

Når cellen er afsluttet glycolyseprocessen, får den to molekyler af pyruvinsyre for hvert molekyle glukose.

I fravær af ilttilgængelighed kan cellen ty til generering af noget organisk molekyle for at opnå dannelsen af ​​NAD ⁺ eller NADP ^+, der kan gå ind i en anden cyklus med glykolyse igen.

Afhængigt af den organisme, der udfører fermenteringen, kan det endelige produkt være mælkesyre, ethanol, propionsyre, eddikesyre, smørsyre, butanol, acetone, isopropylalkohol, ravsyre, myresyre, butandiol, blandt andre.

Disse reaktioner er også ofte forbundet med udskillelsen af ​​carbondioxid eller dihydrogenmolekyler.

Organismer med anaerob respiration

Den anaerobe respirationsproces er typisk for prokaryoter. Denne gruppe af organismer er kendetegnet ved manglende en ægte kerne (afgrænset af en biologisk membran) og subcellulære rum, såsom mitokondrier eller chloroplaster. I denne gruppe findes bakterier og archaea.

Strenge anaerober

Mikroorganismer, der er dødeligt påvirket af tilstedeværelsen af ​​ilt, kaldes strengt anaerobe, såsom slægten Clostridium.

Ved at have en anaerob metabolisme gør det muligt for disse mikroorganismer at kolonisere ekstreme miljøer uden ilt, hvor aerobe organismer ikke kunne bo, såsom meget dybe farvande, jordbund eller fordøjelseskanalen for nogle dyr.

Fakultative anaerober

Der er desuden nogle mikroorganismer, der er i stand til at skifte mellem aerob og anaerob metabolisme, afhængigt af deres behov og miljøforhold.

Der er dog bakterier med streng aerob respiration, der kun kan vokse og udvikle sig i iltrige miljøer.

I de mikrobiologiske videnskaber er viden om typen af ​​stofskifte en karakter, der hjælper med at identificere mikroorganismer.

Organismer med evnen til at fermentere

Derudover er der andre organismer, der er i stand til at skabe luftveje uden behov for ilt eller en transportkæde, det vil sige de gæres.

Blandt dem finder vi nogle typer gær (Saccharomyces), bakterier (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) og endda vores egne muskelceller. Under processen er hver art karakteriseret ved udskillelse af et andet produkt.

Økologisk relevans

Fra økologisk synspunkt udfører anaerob respiration transcendentale funktioner inden for økosystemer. Denne proces finder sted i forskellige levesteder, såsom marine sedimenter eller ferskvandsforekomster, dybe jordmiljøer, blandt andre.

Nogle bakterier tager sulfater til dannelse af hydrogensulfid og bruger carbonat til dannelse af methan. Andre arter er i stand til at bruge nitration og reducere den til nitrition, nitrogenoxid eller nitrogen gas.

Disse processer er vigtige i naturlige cyklusser, både for nitrogen og svovl. For eksempel er den anaerobe vej den vigtigste rute, hvormed kvælstof er fastgjort og er i stand til at vende tilbage til atmosfæren som en gas.

Forskelle fra aerob respiration

Den mest åbenlyse forskel mellem disse to metaboliske processer er brugen af ​​ilt. I aerobic fungerer dette molekyle som en endelig elektronacceptor.

Energisk er aerob respiration meget mere fordelagtig og frigiver betydelige mængder energi - ca. 38 ATP-molekyler. I modsætning hertil er respiration i fravær af ilt kendetegnet ved et meget lavere antal ATP, der varierer meget afhængigt af organismen.

Produkter med udskillelse varierer også. Aerob respiration ender med produktionen af ​​kuldioxid og vand, mens mellemprodukterne ved aerob respiration varieres - f.eks. Mælkesyre, alkohol eller andre organiske syrer.

Med hensyn til hastighed tager aerob respiration meget længere tid. Således repræsenterer den anaerobe proces en hurtig energikilde for organismer.

Referencer

1. Baron, S. (1996). Medicinsk mikrobiologi. 4. udgave. University of Texas Medical Branch i Galveston.
2. Beckett, BS (1986). Biologi: en moderne introduktion. Oxford University Press, USA.
3. Fauque, GD (1995). Økologi af sulfatreducerende bakterier. I sulfatreducerende bakterier (s. 217-241). Springer, Boston, MA.
4. Soni, SK (2007). Mikrober: en energikilde i det 21. århundrede. New India Publishing.
5. Wright, DB (2000). Human fysiologi og sundhed. Heinemann.