Oddychanie beztlenowe

Oddychanie beztlenowe występuje w prokariotach. Pixabay

Co to jest oddech beztlenowy?

Oddychanie beztlenowe o Anaerobic to modalność metaboliczna, w której energia chemiczna jest uwalniana na podstawie cząsteczek organicznych. Ostatecznym akceptorem elektronów tego procesu jest cząsteczka inna niż tlen, taka jak jon azotanowy lub siarczany.

Organizmy przedstawiające tego rodzaju metabolizm są prokariotami i nazywane organizmami beztlenowymi. Prokarootes, które są ściśle beztłuszczowe, mogą żyć tylko w środowiskach, w których tlen nie jest obecny, ponieważ jest wysoce toksyczny, a nawet śmiertelny.

Niektóre mikroorganizmy - bakterie i drożdże - uzyskują swoją energię poprzez proces fermentacji. W takim przypadku proces nie wymaga tlenu ani łańcucha przenośnika elektronów. Po glikolizy dodaje się dodatkową parę dodatkowych reakcji, a produktem końcowym może być alkohol etylowy.

Przez lata przemysł skorzystał z tego procesu, aby produkować interesujące produkty dla spożycia przez ludzi, takie jak chleb, wino, piwo,.

Nasze mięśnie są również w stanie przeprowadzić beztlenowe oddychanie. Kiedy komórki te podlegają intensywnemu wysiłkowi, rozpoczyna się proces fermentacji mlekowej, co przekłada się na akumulację tego produktu w mięśniach, powodując zmęczenie.

Charakterystyka oddechu beztlenowego

Uzyskuje się energię w kształcie ATP

Oddychanie jest zjawiskiem, za pomocą którego energia jest uzyskiwana w postaci ATP, oparta na różnych cząsteczkach organicznych - głównie węglowodanów. Proces ten ma miejsce dzięki różnym reakcjom chemicznym, które występują w komórkach.

Różne źródła energii

Chociaż głównym źródłem energii w większości organizmów są glukoza, inne cząsteczki można wykorzystać do ekstrakcji energii, takie jak inne cukry, kwasy tłuszczowe lub w przypadkach ekstremalnych potrzeb, aminokwasy - strukturalne bloki białek.

Energia, którą każda cząsteczka jest w stanie uwalniała, jest określana ilościowa u dżuli. Biochemiczne trasy lub trasy organizmów do degradacji tych cząsteczek zależą głównie od obecności lub nie tlenu. W ten sposób możemy sklasyfikować oddychanie na dwie duże grupy: beztlenowe i aerobowe.

Ostateczny akceptor

W oddychaniu anaerobii istnieje łańcuch przenośnika elektronów, który generuje ATP, a ostatecznym akceptorem elektronów jest substancja organiczna, taka jak jon azotanowy, siarczany, siarczany,.

Może ci służyć: protonephrides

Różni się od fermentacji

Ważne jest, aby nie mylić tego rodzaju oddychania beztlenowego z fermentacją. Oba procesy są niezależne od tlenu, ale w tym ostatnim nie ma łańcucha przenośnika elektronów.

Beztlenowe typy oddychania

Zastosowanie azotanów jako akceptora elektronów

Szeroka grupa beztlenowych bakterii oddychania jest katalogowana jako bakterie redukujące azotan. W tej grupie ostatecznym akceptorem łańcucha przenośnika elektronów jest brak₃^-.

W tej grupie istnieją różne metody fizjologiczne. Reduktory azotanów mogą być typu oddechowego, gdzie nie₃^- Staje się nie₂^-; Mogą być denitryfikujące, gdzie jon ten przechodzi do n₂, lub typu asymilatora, w którym omawiany jon jest przekształcony w NH₃.

Dawcy elektronów mogą być między innymi pirogronian, bursztynian, mleczan, glicerol, Nadh. Reprezentatywnym organizmem tego metabolizmu są dobrze znane bakterie Escherichia coli.

Użycie siarczanów jako akceptora elektronów

Tylko kilka gatunków ścisłych bakterii beztlenowych jest w stanie wziąć jon siarczanu i zamienić go w S^2- i woda. Do reakcji stosuje się kilka substratów, wśród najczęstszych jest kwas mlekowy i cztery kwasy dikarboksylowe węgla.

Stosowanie dwutlenku węgla jako akceptora elektronów

Archae są organizmami prokariotycznymi, które zwykle zamieszkują ekstremalne regiony i charakteryzują się wykazaniem bardzo konkretnych szlaków metabolicznych.

Jednym z nich są łuki zdolne do wytwarzania metanu i do osiągnięcia go użycia dwutlenku węgla jako ostatecznego akceptora. Końcowym produktem reakcji jest gaz metanowy (CH₄).

Organizmy te żyją tylko w bardzo specyficznych obszarach ekosystemów, w których stężenie wodoru jest wysokie, ponieważ jest to jeden z niezbędnych elementów reakcji - jako tło jezior lub przewód pokarmowy niektórych ssaków.

Różnice między oddychaniem beztlenowym i fermentacją

Jak wspomnieliśmy, fermentacja jest procesem metabolicznym, który nie wymaga przeprowadzenia tlenu. Należy zauważyć, że różni się od oddychania beztlenowego wspomnianego w poprzednim rozdziale przez brak łańcucha przenośnika elektronów.

Fermentacja charakteryzuje się procesem, który uwalnia energię na podstawie cukrów lub innych cząsteczek organicznych, nie wymaga tlenu, nie potrzebuje łańcucha Krebs ani elektronów, jego ostatecznym akceptorem jest cząsteczka organiczna i wytwarza niewielkie ilości ATP - jeden lub dwa.

Może ci służyć: laktogeneza: cechy i stadia

Po zakończeniu procesu glikolizy uzyskuje dwie cząsteczki kwasu piruwicznego dla każdej cząsteczki glukozy.

W przypadku, gdy nie ma dostępności tlenu, komórka może uciekać się do generowania cząsteczki organicznej w celu wygenerowania NAD⁺ lub NADP⁺ które mogą ponownie wprowadzić inny cykl glikolizy.

W zależności od organizmu, który prowadzi fermentację, produktem końcowym może być kwas mlekowy, etanol, kwas propionowy, kwas octowy, kwas masłowy, butanol, aceton, alkohol izopropylowy, kwas sukienkowy, kwas mrówkowy, butanediolu, między innymi.

Reakcje te są również zwykle związane z wydalaniem dwutlenku węgla lub cząsteczkami dihydrogenu.

Przykłady organizmów z oddychaniem beztlenowym

Ścisłe beztłuszczowe

Mikroorganizmy, na które wpływa obecność tlenu, nazywane są ścisłym beztlenowym, takie jak płeć Clostridium.

Posiadanie beztlenowego metabolizmu pozwala tym mikroorganizmom kolonizować ekstremalne środowiska pozbawione tlenu, w których organizmy aerobowe nie mogły zamieszkać, takie jak bardzo głębokie wody, gleby lub przewód pokarmowy niektórych zwierząt.

Opcjonalne anaerobes

Ponadto istnieją pewne mikroorganizmy zdolne do naprzemienania metabolizmu typu tlenowego i beztlenowego, w zależności od ich potrzeb i warunków środowiskowych.

Istnieją jednak bakterie o ścisłym oddychaniu aerobowym, które mogą rosnąć i rozwijać się w środowiskach bogatych w tlen.

W naukach mikrobiologicznych znajomość rodzaju metabolizmu jest postacią, która pomaga w identyfikacji mikroorganizmów.

Organizmy z zdolnością do fermentacji

Ponadto istnieją inne organizmy zdolne do wykonywania dróg oddechowych bez potrzeby tlenu lub łańcucha przenośnika, to znaczy ferment.

Wśród nich znajdujemy niektóre rodzaje drożdży (Saccharomyces), bakterie (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) a nawet nasze własne komórki mięśniowe. Podczas procesu każdy gatunek charakteryzuje się wydalaniem innego produktu.

Geobacter gatunek

Niektóre organizmy gatunku Geobacter, Jak na przykład G. Metalilileduzens I G. Sulphurreduze Mogą używać substancji humowych, takich jak dawca elektronów i używać azotanu i/lub fumaranu jako akceptorów elektronów.

Ogólnie rzecz biorąc, organizmy, które wykonują ten proces₃^-) Aztritos (nie₂^-) za pomocą enzymu reduktazy azotanu. Z kolei azotyny mogą być stosowane jako akceptory elektronów przez inne organizmy.

Może ci służyć: determinizm biologiczny u ludzi i zwierząt

Desulfovibrio Desulfuricans

Desulfovibrio Desulfuricans Jest to redukująca bakteria siarczanu. Tego rodzaju bakterie wykorzystują siarczan jako akceptor elektronów końcowych.

Anaeromyxobacter dehalogenans

Żywe organizmy mają wielką zdolność dostosowywania się, co pozwoliło wielu na użycie wielu akceptorów elektronów.

Tak jest Anaeromyxobacter dehalogenans, Szczep, który może być stosowany jako akceptory elektronów, związki tak różne jak azotyny, azotany, żelazo, tlen, fumaran, a nawet uran.

Znaczenie ekologiczne

Z punktu widzenia ekologii oddychanie beztlenowe spełnia funkcje transcendentalne w ekosystemach. Proces ten odbywa się w różnych siedliskach, takich jak osady morskie lub zbiorniki świeżej wody, głębokie środowiska gleby,.

Niektóre bakterie biorą siarczany z tworzenia siarkowodoru i wykorzystują węglan do tworzenia metanu. Inne gatunki są w stanie użyć jonu azotanu i zmniejszyć je do jonów azotynowych, podtlenku azotu lub azotu gazowego.

Procesy te są niezbędne w naturalnych cyklach, zarówno dla azotu, jak i siarki. Na przykład szlak beztlenowy jest główną drogą, w której azot jest ustalany i zdolny do powrotu do atmosfery w kształcie gazu.

Różnice z oddychaniem aerobowym

Najbardziej oczywistą różnicą między tymi dwoma procesami metabolicznymi jest zastosowanie tlenu. W aerobiku ta cząsteczka działa jako ostateczny akceptor elektronów.

Energia, oddychanie aerobowe jest znacznie bardziej opłacalne, ponieważ uwalnia ważne ilości energii - około 38 cząsteczek ATP. W przeciwieństwie do tego, oddychanie przy braku tlenu charakteryzuje się znacznie mniejszą liczbą ATP, co różni się znacznie w zależności od ciała.

Produkty wydalania również się różnią. Oddychanie aerobowe kończy się produkcją dwutlenku węgla i wody, podczas gdy w produktach pośredniego aerobowych są zróżnicowane - takie jak kwas mlekowy, alkohol lub inne kwasy organiczne, na przykład.

Pod względem prędkości oddychanie aerobowe trwa znacznie dłużej. Zatem proces beztlenowy reprezentuje dla organizmów szybkie źródło energii.

Bibliografia

1. Baron, s. (1996). Microbiology Medical. Wydanie 4. University of Texas Medical Branch w Galveston.
2. Beckett, ur. S. (1986). Biologia: nowoczesne wprowadzenie. Oxford University Press, USA.