Oddychanie aerobowe

W eukariotach maszyny do oddychania komórkowego znajduje się w mitochondriach. NHGRI, Wikimedia Commons

Co to jest oddech aerobowy?

Oddychanie aerobowe o Aerobic to proces biologiczny, który implikuje uzyskanie energii z cząsteczek organicznych - głównie glukozy - przez szereg reakcji utleniania, w których ostatecznym akceptorem elektronów jest tlen.

Proces ten występuje w zdecydowanej większości istot organicznych, w szczególności eukarionotów. Wszystkie zwierzęta, rośliny i grzyby oddychają aerobią. Dodatkowo niektóre bakterie wykazują również metabolizm aerobowy.

Zasadniczo proces uzyskiwania energii z cząsteczki glukozy jest podzielony na glikolizę (ten etap jest powszechny zarówno w szlaku aerobowym, jak i beztlenowym), cyklu Krebsa i łańcucha transportu elektronów.

Koncepcja oddechu aerobowego sprzeciwia się oddychaniu beztlenowym. W tym ostatnim końcowym akceptor elektronów jest kolejna substancja nieorganiczna, inna od tlenu. Jest to typowe dla niektórych prokariotów.

Stadia oddychania aerobowego

Etapy oddychania tlenowego obejmują niezbędne kroki w celu wydobycia energii z cząsteczek organicznych - w tym przypadku opiszemy przypadek cząsteczki glukozy jako paliwa oddechowego - aż do dotarcia do akceptora tlenu.

Ten złożony szlak metaboliczny jest podzielony na glikolizę, cykl Krebsa i łańcuch przenośnika elektronów:

Glikoliza

Pierwszym krokiem do degradacji monomeru glukozy jest glikoliza, zwana także glikolizą. Ten krok nie wymaga bezpośrednio tlenu i jest praktycznie obecny, wszystkie żywe istoty.

Celem tego szlaku metabolicznego jest podział glukozy na dwie cząsteczki kwasu piruwicznego, uzyskiwanie dwóch cząsteczek energii netto (ATP) i zmniejszenie dwóch cząsteczek NAD⁺.

Może ci służyć: petunias: Charakterystyka, siedlisko, uprawa, opieka

W obecności tlenu trasa może trwać do cyklu Krebsa i łańcucha przenośnika elektronów. W przypadku nieobecności tlenu, cząsteczki podążą drogą fermentacji. Innymi słowy, glikoliza jest powszechnym szlakiem metabolicznym oddechu tlenowego i beztlenowego.

Przed cyklem Krebsa powinna wystąpić oksydacyjna dekarboksylacja kwasu piruwicznego. W tym etapie pośredniczy bardzo ważny kompleks enzymatyczny, zwany pirogronianem dehydrogenazy, który wykonuje wspomnianą reakcję.

Zatem pirogronian staje się radykalnym acetylu, który później jest wychwycony przez koenzym A, odpowiedzialny za transport go do cyklu Krebsa.

cykl Krebsa

Cykl Krebsa, znany również jako cykl kwasu cytrynowego lub cykl kwasu trikarboksylowego, składa się z serii reakcji biochemicznych katalizowanych przez specyficzne enzymy, które stopniowo uwalniają energię chemiczną przechowywaną w koenzymie acetylowym na acetylo.

Jest to ścieżka, która całkowicie utlenia cząsteczkę pirogronianu i występuje w matrycy mitochondriów.

Cykl ten opiera się na serii reakcji utleniania i redukcji, które przenoszą energię potencjalną w postaci elektronów na elementy, które je akceptują, szczególnie do cząsteczki NAD⁺.

Podsumowanie cyklu Krebsa

Każda cząsteczka kwasu piruvinowego jest podzielona na dwutlenek węgla i cząsteczkę dwuparazową, znaną jako grupa acetylowa. Z związkiem do koenzymu A (wspomnianego w poprzedniej części) powstaje kompleks koenzymu acetylowego.

Dwa węglowodany kwasu piruwicznego wchodzą do cyklu, powstają kondensa. Zatem występują oksydacyjne rozłożone reakcje. Cytrynian powraca do szczawiki z teoretyczną produkcją 2 moli dwutlenku węgla, 3 mole NADH, 1 FADH₂ i 1 mol GTP.

Może ci służyć: Ribulosa: Charakterystyka, struktura i funkcje

Ponieważ w glikolizy powstają dwie cząsteczki pirogronianu, cząsteczka glukozy zakłada dwie rewolucje cyklu Krebsa.

Łańcuch przenośnika elektronów

Łańcuch przenośnika elektronów składa się z sekwencji białkowej, która ma zdolność do wykonywania reakcji utleniania i redukcji.

Przejście elektronów przez te kompleksy białkowe przekłada się na stopniowe uwalnianie energii, która jest następnie wykorzystywana w wytwarzaniu ATE. Należy zauważyć, że ostatnia reakcja łańcucha ma nieodwracalny typ.

W organizmach eukariotycznych, które mają przedziały subkomórkowe, elementy łańcucha przenośnika są zakotwiczone w błonie mitochondriów. W prokariotach, które nie mają tych przedziałów, elementy łańcucha znajdują się w błonie plazmatycznej komórki.

Reakcje tego łańcucha prowadzą do tworzenia ATP, poprzez energię uzyskaną przez przemieszczenie wodoru przez transportery, aż do osiągnięcia ostatecznego akceptora: tlen, reakcja wytwarzająca wodę.

Klasy cząsteczek przenośników

Łańcuch składa się z trzech wariantów transporterów. Pierwsza klasa to flawoproteiny, charakteryzujące się obecnością flawiny. Ten typ przenośnika może dokonać dwóch reakcji typów reakcji, zarówno redukcji, jak i utleniania, alternatywnie.

Drugi typ jest tworzony przez cytochromy. Białka te mają grupę hemo (taką jak hemoglobina), która może prezentować różne stany utleniania.

Ostatnią klasą przenośników jest ubiquinona, znana również jako coenzyme q. Te cząsteczki nie są natury białka.

Organizmy oddychające aerobowe

Większość żywych organizmów ma oddychanie typu tlenowego. Jest to typowe dla organizmów eukariotycznych (istoty z prawdziwym jądrem w ich komórkach, ograniczone przez błonę). Wszystkie zwierzęta, rośliny i grzyby oddychają aerobalnie.

Może ci służyć: czas trombiny: fundament, procedura, patologie

Zwierzęta i grzyby są organizmami heterotroficznymi, co oznacza, że ​​„paliwo”, które będzie stosowane na metabolicznej ścieżce oddychania, musi być aktywnie spożywane w diecie. W przeciwieństwie do roślin, które mają zdolność do produkcji własnej żywności przez fotosyntetykę.

Niektóre gatunki prokariotyczne potrzebują również tlenu do oddychania. W szczególności istnieją ścisłe bakterie aerobowe - to znaczy rosną tylko w środowiskach tlenowych, takich jak pseudomonas.

Inne gatunki bakterii mają zdolność zmiany metabolizmu beztlenowego według warunków środowiskowych, takich jak Salmonlas. W prokariotach bycie aerobowym lub beztlenowym jest ważną cechą klasyfikacji.

Różnice z oddychaniem beztlenowym

Przeciwnym procesem od oddychania tlenowego jest modalność beztlenowa. Najbardziej oczywistą różnicą między nimi jest zastosowanie tlenu jako ostatecznego akceptora elektronów. Oddychanie beztlenowe wykorzystuje inne cząsteczki nieorganiczne, takie jak akceptory.

Ponadto w oddychaniu beztlenowym końcowym produktem reakcji jest cząsteczka, która wciąż może kontynuować utlenianie. Na przykład kwas mlekowy utworzony w mięśniach podczas fermentacji. Natomiast końcowymi produktami oddechu tlenowego są dwutlenek węgla i woda.

Istnieją również różnice od punktu widzenia energetycznego. Na szlaku beztlenowym wytwarzane są tylko dwie cząsteczki ATP (odpowiadające szlakowi glikolitycznemu), podczas gdy podczas oddychania aerobowego produkt końcowy wynosi na ogół około 38 cząsteczek ATP - co jest znaczącą różnicą.

Bibliografia

1. Campbell, m. K., & Farrell, s. ALBO. (2011). Biochemia. Szósta edycja. Thomson. Brooks/Cole.
2. Curtis, h. (2006). Zaproszenie do biologii. Szósta edycja. Buenos Aires: Panamerican Medical.