Anaerob åndedrettsegenskaper, typer og organismer



den anaerob respirasjon eller anaerob er en metabolsk modalitet der kjemisk energi frigjøres ut fra organiske molekyler. Den endelige elektron-akseptoren for denne hele prosessen er et annet molekyl enn oksygen, så som nitration eller sulfater.

De organismer som presenterer denne typen metabolisme er prokaryoter og kalles anaerobe organismer. Prokaryoter som er strengt anaerobe kan bare leve i miljøer hvor oksygen ikke er tilstede, da det er svært giftig og til og med dødelig.

Visse mikroorganismer - bakterier og gjær - får sin energi gjennom gjæringsprosessen. I dette tilfellet krever prosessen ikke oksygen eller en elektrontransportkjede. Etter glykolyse blir et par ekstra reaksjoner tilsatt og sluttproduktet kan være etylalkohol.

I mange år har industrien benyttet seg av denne prosessen for å produsere produkter av interesse for konsum, som blant annet brød, vin, øl..

Våre muskler er også i stand til å utføre anaerob respirasjon. Når disse cellene blir utsatt for en intens innsats, begynner prosessen med melkesyring, noe som resulterer i akkumulering av dette produktet i musklene, noe som gir tretthet.

index

  • 1 Egenskaper
  • 2 typer
    • 2.1 Bruk av nitrater som elektronacceptor
    • 2.2 Bruk av sulfater som elektronacceptor
    • 2.3 Bruk av karbondioksid som elektronacceptor
  • 3 Fermentering
  • 4 Organer med anaerob respirasjon
    • 4.1 Sterke anaerober
    • 4.2 Valgfrie anaerober
    • 4.3 Organer med evne til gjæring
  • 5 Økologisk relevans
  • 6 Forskjeller med aerob pust
  • 7 referanser

funksjoner

Puste er fenomenet hvor energi oppnås i form av ATP, fra forskjellige organiske molekyler - hovedsakelig karbohydrater. Denne prosessen finner sted takket være ulike kjemiske reaksjoner som finner sted inne i cellene.

Selv om den største kilde-energi for de fleste organismer er glukose, kan andre molekyler brukes til energiutvinning, og andre sukkere, fettsyrer eller i ekstreme tilfeller, aminosyrer - byggestenene i proteiner.

Energien som hvert molekyl kan frigjøre, kvantifiseres i joules. Ruter eller biokjemiske veier av organismer for nedbrytning av disse molekylene avhenger hovedsakelig av nærvær eller fravær av oksygen. På denne måten kan vi klassifisere pusten i to store grupper: anaerob og aerob.

Ved anaerob respirasjon er det en elektrontransportkjede som genererer ATP, og den endelige elektron-akseptoren er en organisk substans som nitration, sulfater, blant andre.

Det er viktig å ikke forveksle denne typen anaerob respirasjon med gjæring. Begge prosessene er uavhengige av oksygen, men i sistnevnte er det ingen elektrontransportkjede.

typen

Det er flere ruter som en organisme kan puste uten oksygen. Hvis det ikke er noen transportkjede, vil oksydasjonen av organisk materiale kobles sammen med reduksjonen av andre atomer i energikilden i fermenteringsprosessen (se nedenfor).

I tilfelle det er et transportkjede, er rollen til endelig elektronakseptor kan ha forskjellige ioner, blant nitrat, jern, mangan, sulfater, karbondioksid, etc..

Elektrontransportkjeden er et system med oksidasjonsreduksjonsreaksjoner som fører til produksjon av energi i form av ATP, ved en modalitet kalt oksidativ fosforylering.

De enzymer involvert i prosessen er funnet inne i bakteriene, forankret til membranen. Prokaryoter har slike invagasjoner eller vesikler som ligner mitokondriene av eukaryotiske organismer. Dette systemet varierer mye mellom bakterier. De vanligste er:

Bruk av nitrater som elektronacceptor

En stor gruppe bakterier med anaerob respirasjon er katalogisert som nitratreduserende bakterier. I denne gruppen er den endelige akseptoren for elektrontransportkjeden NO-ion3-.

Innenfor denne gruppen er det forskjellige fysiologiske modaliteter. Nitratreduksjonsmidler kan være av luftveiene der NO-ionet3- skjer for å være nei2-; kan være denitrifying, hvor nevnte ion går til N2, eller assimileringstypen hvor ionet blir NH3.

Elektrondonorene kan være pyruvat, succinat, laktat, glyserol, NADH, blant andre. Den representative organismen av denne metabolismen er den velkjente bakterien Escherichia coli.

Bruk av sulfater som elektronacceptor

Bare noen få arter av strenge anaerobe bakterier kan ta sulfationen og konvertere den til S2- og vann. Noen få substrater brukes til reaksjonen, blant de vanligste er melkesyre og firekarbon dikarboksylsyrer.

Bruk av karbondioksid som elektronacceptor

Archaea er prokaryote organismer som vanligvis lever i ekstreme regioner, og er preget av å vise svært bestemte metabolske veier.

En av disse er arkea som er i stand til å produsere metan og for å oppnå dette bruker de karbondioksid som den endelige akseptoren. Det endelige produktet av reaksjonen er metangass (CH4).

Disse organismene lever i bare meget bestemte områder av økosystemer, hvor hydrogenkonsentrasjonen er høy, da det er et av de elementer som er nødvendige for reaksjonen - som sjøbunnen eller fordøyelseskanalen hos enkelte pattedyr.

gjæring

Som nevnt er fermentering en metabolsk prosess som ikke krever at oksygen blir utført. Vær oppmerksom på at den adskiller seg fra den anaerobe respirasjon som er nevnt i forrige avsnitt på grunn av fravær av en elektron transportkjede.

Fermentering er karakterisert som en prosess som frigjør energi i form av sukkere eller andre organiske molekyler, ikke krever oksygen, trenger ikke Krebs syklus eller elektrontransportkjeden, er det endelige akseptor et organisk molekyl og produserer små mengder ATP - en eller to.

Når cellen har fullført glykolyseprosessen, oppnår den to molekyler pyruvinsyre for hvert molekyl av glukose.

I tilfelle det ikke foreligger oksygentilgjengelighet, kan cellen ta til genereringen av noe organisk molekyl for å generere NAD+ eller NADP+ som kan gå inn i en annen syklus av glykolyse.

Avhengig av legemet som holder fermenteringen, kan sluttproduktet være melkesyre, etanol, propionsyre, eddiksyre, smørsyre, butanol, aceton, isopropylalkohol, ravsyre, maursyre, butandiol, etc..

Disse reaksjonene er også vanligvis forbundet med utskillelse av karbondioksid eller dihydrogenmolekyler.

Organer med anaerob respirasjon

Den anaerobiske respirasjonsprosessen er typisk for prokaryoter. Denne gruppen av organismer er preget av mangel på en ekte kjernen (avgrenset av en biologisk membran) og subcellulære rom, som mitokondrier eller kloroplaster. Innenfor denne gruppen er bakterier og arkea.

Strenge anaerober

Mikroorganismer som er berørt på en dødelig måte ved tilstedeværelse av oksygen kalles strenge anaerober, slik som kjønn Clostridium.

Anaerob metabolisme har et typen kan disse mikroorganismene kolon ekstreme miljøer som mangler oksygen, hvor aerobe organismer ikke kunne leve så meget dypt vann, jord eller fordøyelseskanalen hos visse dyr.

Fakultative anaerober

I tillegg er det noen mikroorganismer som kan skifte mellom aerob og anaerob type metabolisme, avhengig av dine behov og miljøforholdene.

Det er imidlertid bakterier med streng aerob åndedrett som bare kan vokse og utvikle seg i oksygenrike omgivelser.

I mikrobiologiske fag er kunnskapen om metabolismen et tegn som hjelper til med å identifisere mikroorganismer.

Organer med evne til å gjære

I tillegg er det andre organismer som er i stand til å utføre luftveier uten behov for oksygen eller transportkjede, det vil si at de fermenterer.

Blant dem finner vi noen typer gjær (Saccharomyces), bakterier (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) og til og med våre egne muskelceller. Under prosessen kjennetegnes hver art av å skille ut et annet produkt.

Økologisk relevans

Fra økologisk synspunkt oppfyller anaerob respirasjon transcendentale funksjoner i økosystemene. Denne prosessen foregår i forskjellige habitater, for eksempel marine sedimenter eller kroker med ferskvann, dype jordmiljøer, blant annet..

Noen bakterier tar sulfater for å danne hydrogensulfid og bruker karbonat til dannelse av metan. Andre arter er i stand til å bruke nitrationet og redusere det til nitrition, nitrogenoksid eller nitrogengass.

Disse prosessene er viktige i naturlige sykluser, både for nitrogen og for svovel. For eksempel er den anaerobe vei hovedruten hvor nitrogen er fast og kan returnere til atmosfæren i form av gass.

Forskjeller med aerob pusting

Den mest åpenbare forskjellen mellom disse to metabolske prosessene er bruken av oksygen. I aerobics virker dette molekylet som en endelig elektronacceptor.

Energetisk, aerob åndedrett er mye mer lønnsomt, siden det frigir betydelige mengder energi - ca 38 molekyler av ATP. I motsetning til dette, puster i fravær av oksygen er preget av et mye lavere antall ATP, som varierer mye avhengig av organismen.

Utskillelsesproduktene varierer også. Aerob åndedyr avsluttes med produksjon av karbondioksid og vann, mens det i aerob er mellomproduktene varierte - for eksempel melkesyre, alkohol eller andre organiske syrer, for eksempel.

Med hensyn til fart tar aerob pusting mye lenger. Dermed representerer den anaerobe prosessen en rask energikilde for organismer.

referanser

  1. Baron, S. (1996). Medisinsk mikrobiologi 4. utgave. University of Texas Medical Branch i Galveston.
  2. Beckett, B. S. (1986). Biologi: en moderne introduksjon. Oxford University Press, USA.
  3. Fauque, G. D. (1995). Økologi av sulfatreduserende bakterier. i Sulfatreduserende bakterier (s. 217-241). Springer, Boston, MA.
  4. Soni, S. K. (2007). Mikrober: En kilde til energi for det 21. århundre. New India Publishing.
  5. Wright, D. B. (2000). Menneskelig fysiologi og helse. Heinemann.