Sulge
Menüü

Anaeroobne ja aeroobne hingamine

Anaeroobne ja aeroobne hingamine - määratlus, etapid ja erinevused – Hariduse lektor. com - Sel ajal arutame ülevaateteksti, milles vaadatakse üle funktsioonid, definitsioonid, omadused, tüübid ja näited. Nüüd leiate lisateavet järgmisest kirjeldusest.

Anaeroobne ja aeroobne hingamine

Rakuhingamine on protsess, mille käigus rakud vabastavad glükoosi salvestatud energia. Rakuline hingamine toimub erinevates etappides. Seda esineb inimestel, taimedel, loomadel ja isegi mikroskoopilistel bakteritel. Hingamismootor asub keha rakkudes. Rakuhingamise ajal vabaneb glükoosist pärinev energia hapniku manulusel. See protsess on teaduslikult tuntud kui aeroobne hingamine. Anaeroobne hingamine toimub hapniku puudumisel.

Hingamine, mida nimetatakse ka katabolismiks, on orgaaniliste ainete lagundamine anorgaanilisteks materjalideks ja energia vabastamiseks (eksergoonsed reaktsioonid). Vabanenud energiat kasutatakse adenosiinitrifosfaadi (ATP) moodustamiseks, mis on energiaallikas kogu elutegevuse jaoks.

Põhimõtteliselt on hingamine oksüdatsiooni-redutseerimise (redoks) reaktsioon, seetõttu on selles reaktsioonis vajalik elektronaktseptor orgaaniliste ainete oksüdatsioonireaktsioonis olevate elektronide vastuvõtmiseks. Nende elektronide aktseptorite hulka kuuluvad:

instagram viewer

  • NAD (nikotiinamiidadeniindinukleotiid)
  • FAD (flaviinadeniindinukleotiid)
  • Ubikinoon
  • Tsütokroom
  • Hapnik

Anaeroobse hingamise määratlus

Kiire lugeminesaade
1.Anaeroobse hingamise määratlus
2.Anaeroobse hingamise etapid
2.1.Alkoholi kääritamine
2.2.Piimhappe kääritamine
2.3.Anaeroobse hingamise omadused
2.4.Anaeroobsete bakterite näited
3.Aeroobse hingamise määratlus
3.1.Aeroobse hingamise omadused
3.2.Aeroobsete bakterite näited
4.Aeroobse hingamise etapid
4.1.Glükolüüs
4.2.Oksüdatiivne dekarboksüülimine
4.3.Krebsi tsükkel
4.4.Elektronide transport
4.5.Anaeroobse ja aeroobse hingamise erinevus
4.6.Jaga seda:

Anaeroobne hingamine on kataboolne protsess, mis ei kasuta hapniku allikana vaba hapnikku viimase vesiniku (H) aatomi aktseptor, kuid kasutage teatud ühendeid (näiteks: etanool, piimhape). Glükolüüsi etapis tekkinud püroviinhapet saab metaboliseerida erinevateks ühenditeks (hapniku olemasolu / kättesaadavus või mitte).

Aeroobsetes tingimustes (kättesaadav hapnik) suudab mitokondriaalne ensüümsüsteem katalüüsida püroviinhappe oksüdeerumist H-ks.2O ja CO2 ja toota energiat ATP (adenosiini trifosfaat) kujul. Anaeroobsetes tingimustes (hapnikku pole saadaval) suudab rakk püroviinhappe muuta CO-ks2 ja etüülalkohol ning eraldavad energiat (ATP). Või püroviinhappe oksüdeerumine lihasrakkudes CO-ks2 ja piimhape ning vabastav energia (ATP). Reaktsiooniprotsessi viimast vormi nimetatakse tavaliselt fermentatsiooniks. See protsess hõlmab ka ensüüme, mida leidub raku tsütoplasmas.

Lugege ka seotud artikleid materjali kohta: Ensüümide ning nende liikide ja funktsioonide selgitus

Anaeroobse hingamise etapid

Anaeroobse hingamise korral on sammud järgmised:

  1. Alkoholi kääritamine

See protsess toimub mõnedes mikroorganismides, nagu seened (pärm), kus glükolüüsi etapid on samad kui aeroobses hingamises. Mõned organismid, näiteks pärm (Saccharomyces cereviceace) teostada alkohoolset kääritamist. Need organismid muudavad glükoosi kääritamise teel alkoholiks (etanooliks).

Lugege ka seotud artikleid materjali kohta: Alkohol - määratlus, tüübid, eelised, nomenklatuur ja omadused

Pärast püroviinhappe (glükolüüsi lõppsaadus) moodustumist dekarboksüülitakse püroviinhape (CO molekul).2 eemaldatud) ja katalüüsitakse ensüümi alkoholdehüdrogenaasi abil etanooliks või alkoholiks ning NADH molekul laguneb NAD + -ks ja eraldab energiat / soojust.

Seda protsessi nimetatakse jäätmeteks, kuna suurem osa glükoosimolekulides sisalduvast energiast on endiselt alkoholis salvestatud. Seetõttu saab kütusena kasutada alkoholi / etanooli. Alkoholkäärimine mikroorganismides on ohtlik protsess, kui etanooli kontsentratsioon on kõrge. Lihtsamalt öeldes kirjutatakse alkohoolse kääritamise reaktsioon:

2CH3KAKOHOH———-> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kcal

püroviinhape etanool / alkohol

Alkoholi kääritamine

  1. Piimhappe kääritamine

Loomarakkudes (nagu ka inimestel), eriti lihasrakkudes, mis töötavad kõvasti, ei ole olemasolev energia tasakaalus energiakasutuse kiirusega, kuna O tase on madal.2 kättesaadav ei ole piisav aeroobse hingamise jaoks (hapnikku nõudvad reaktsioonid).

Piimhappe kääritamise protsess algab glükolüüsi rajast, mis toodab püroviinhapet. Hapniku kättesaamatuse tõttu laguneb pürovehape molekulaarselt (anaeroobne) ja katalüüsib ensüüm piimhappe dehüdrogenaas ja redutseerib NADH energia ja happe tootmiseks laktaat. Lihtsamalt öeldes kirjutatakse piimhappe fermentatsioonireaktsioon järgmiselt.

2CH3KAKOHOH———-> 2CH3CHOHCOOH + 47 kka

püroviinhape piimhape

Piimhappe kääritamine

Inimestel leitakse see sündmus sageli siis, kui inimene töötab või teeb kõvasti / kõvasti trenni. Hapniku puudumise tõttu lagundatakse glükolüüsi etapis tekkinud püroviinhape piimhappeks, mis pärast inimese tööd / harjutusi põhjustab valusid raske / raske.

Glükolüüsil tekkinud püroviinhape ei pääse Krebsi tsüklisse ja elektronide transpordiahelasse, kuna lõpliku H aktseptorina puudub hapnik. Selle tulemusena väheneb püroviinhape, kuna see võtab glükolüüsi käigus tekkiva NADH-st H-d ja tekib lihasväsimust põhjustav piimhape. See sündmus tekitab iga hingatud glükoosimooli kohta ainult 2 ATP-d.

CH3.CO.COOH + NADH —–> CH3.CHOH.COOH + NAD + E

(püroviinhape) (piimhape)

Anaeroobse hingamise omadused

Järgnevalt on toodud mõned anaeroobse hingamise tunnused, sealhulgas:

  • Hapniku puudumisel pole rakul ATP tootmiseks alternatiivset elektron aktseptorit
  • nii et glükolüüsil saadud elektronid sunnitakse orgaaniliste ühendite abil transportima, nimetatakse seda protsessi
  • Alkohoolne kääritamine toimub pärmi abil, eemaldades CO2-rühm püruvaadist dekarboksüülimise teel ja saades 2-süsinik-atseetaldehüüdi molekuli.
  • Atsetaldehüüd võtab seejärel vastu NADH-st pärit elektronid, nii et need muutuksid etanool
  • Alkohoolset kääritamist teostavad taimed.
  • Piimhappe fermentatsiooni teostavad loomarakud, viies elektronid NADH-st tagasi püruvaadile.

Lugege ka seotud artikleid materjali kohta: Etanool - määratlus, MSDS, valem, struktuur, ohud, pH ja valmistamine

Anaeroobsed bakterid on bakterid, mis ei vaja elamiseks hapnikku. Anaeroobsed bakterid jagunevad kaheks, nimelt fakultatiivsed anaeroobsed bakterid ja kohustavad anaeroobseid baktereid.

  1. Fakultatiivsed anaeroobsed bakterid

Fakultatiivsed anaeroobsed bakterid on bakterid, mis suudavad hästi elada kas koos hapnikuga või ilma. Fakultatiivsete anaeroobsete bakterite näideteks on Streptococcus, Aerobacter aerogenes, Escherichia coli, Lactobacillus, Alcaligenesis.

  1. Kohustage anaeroobseid baktereid

Kohustatud anaeroobsed bakterid on bakterid, mis ei vaja elamist. Hapniku olemasolul bakterid surevad. Kohustuslike anaeroobsete bakterite näited on Prevotella melaninogenica (põhjustades mädanikke suuõõnes ja neelus), Clostridium tetani (põhjustades lihasspasme), Peptostreptococcus (põhjustades aju mädanikke ja naiste suguelundite abstsesse), Methanobacterium (metaangaasi tootmine) ja Bacteroides fragilis (põhjustades mädanikke või hunnikuid) mäda soolestikus).

Anaeroobsete bakterite näited

Järgnevalt on toodud mõned näited anaeroobsetest bakteritest, sealhulgas:

  1. Clostridium tetani (kohustuslik anaeroobne): grampositiivsed, eoseid moodustavad, trummipulgakujulised bakterid. See bakter põhjustab teetanust nakatumise teel mitmel viisil, nimelt: torkehaavad, luumurrud lahtised haavad, põletushaavad, operatsioon, süstid, loomade hammustused, abordid, sünnitus või lõiked naba.
  2. Microccocus denitrificans (kohustuslikud anaeroobid), Mesofülli bakterid, bakterid, kes elavad ja kasvavad temperatuurivahemikus 15–55 ° C, optimaalse temperatuuriga 25–40 ° C, põhjustavad denitrifikatsioon (kuna mullas on hapnik vähenenud), s.t. nitraat redutseerub nitriti moodustamiseks ja lõpuks muutub ammoniaagiks, mida taim. Puudus: nitraadi lagundamine lämmastikuks, vähendades seeläbi mulla viljakust.
  3. Clostridium botulinum (kohustuslik anaeroobne), üks vardakujuline bakter, grampositiivne, võib moodustada eoseid (eosed on kuumuskindlad ja võivad toidus ellu jääda töötlemisel sobimatud või valed) ja võivad toota tugevaid neurotoksiine, kasvavad need bakterid toidus ja toodavad mürgitust põhjustavaid botuliniinitoksiine. toit.
  4. Shigella (anaeroobne fakultatiivne), gramnegatiivne perekond, põhjustab protsessi käigus düsenteeriat, Shigella infektsiooni neelamine (bakteritega saastunud toit / jook) või teatud keelte ja seksuaalsete võtete abil pärak. Sümptomid: kõhulahtisus, palavik, iiveldus, oksendamine, kõhukrambid, kõhupuhitus ja kõhukinnisus.
  5. Staphylococcus pyogenes'il, kookide kujul, on stafülide moodustumise kapsel, mis ei suuda moodustada eoseid, grampositiivsed, liikumatud, eksotoksiinid, vastupidavad väljastpoolt tulevatele halbadele mõjudele.

Lugege ka seotud artikleid materjali kohta: Bakteritüüpide ja näidete selgitus

Aeroobse hingamise määratlus

Aeroobne hingamine on kataboolne reaktsioon, mis nõuab aeroobset atmosfääri, vaja on hapniku olemasolu, mis toodab suures koguses energiat. Energiat salvestatakse keemilises vormis, mida nimetatakse ATP-ks. ATP energiat kasutavad elusolendite keharakud kasvu, paljunemise, transpordi ja muude tegevuste toetamiseks. Lihtsuse huvides kirjeldatakse aeroobset valemit lihtsalt, nimelt:

C6H12 + 6O2 = 6HCO2 + 6H20

Aeroobse hingamise omadused

Järgnevalt on toodud mõned aeroobse hingamise omadused, sealhulgas:

  • vajadus hapnik as elektronide aktseptor.
  • Mitokondriaalse maatriksi maatriksites toimuvad protsessid
  • Orgaaniliste ühendite lagundamine anorgaanilisteks toodab palju energiat, nimelt 36 ATP
  • Aeroobsel hingamisel on neli peamist etappi: Glükolüüs, Oksüdatiivne dekarboksüülimine, Krebsi tsükkel ja Elektronide transport.

Aeroobsed bakterid on bakterid, mis vajavad elamiseks hapnikku. Hapniku puudumisel surevad bakterid.

Aeroobsed bakterid kasutavad glükoosi või muid orgaanilisi aineid, näiteks etanooli, et oksüdeeruda CO2-ks, H2O-ks ja mõneks energiaks.

Aeroobsete bakterite näited

  1. Nitrosokokk: nitritbakterid, Amphitrik, omavad ainevahetust hapnikupõhiselt. Mängib rolli mullaviljakuse suurendamise protsessis (huumuse moodustumine).
  2. Nitrosomonas: nitriti bakterid, Amphitrik, vardakujuline, mis koosneb kemoautotroofsest perekonnast. Mängib rolli nitrifikatsiooniprotsessis taimedele vajalike nitraadiioonide tootmiseks
  3. . Nitrobakterid, nitraadibakterid, autotroofid, Nitritit nitraadiks muundavad bakterid.
  4. Hüpertermofiilne, grampositiivne batsill võib mõned bakterid elada ja kasvada temperatuuril üle 75 ° C See võib elada isegi temperatuuril üle 100 ° C ja toota toiduvalmistamisel kasutatavaid olulisi ensüüme ravimid.
  5. Mycobacterium tuberculosis, vardakujuline, kohustuslik aeroobid ja sellel on eriline omadus, nimelt vahase kihi olemasolu rakuseinal, vajab hapnikku, mis avaldub imetajate kopsud, kuna hapnikusisaldus on väga kõrge, põhjustades tuberkuloosi, isepuhastumine toimub väga aeglaselt, see on umbes 15 tundi pärast nakatumist tekkida.
  6. Nokardia, vardakujuline, grampositiivne, patogeenne ja mittepatogeenne, põhjustades nokardioosi, mõjutades kopse ja isegi kogu keha. Tavaliselt arenevad nokardiabakterid suuõõnes, eriti igemetes ja parodondi taskutes.

Aeroobse hingamise etapid

Aeroobse hingamise protsess toimub mitmes järjestikuses etapis, nimelt:

  1. Glükolüüs

Glükolüüs on ühe glükoosimolekuli (6 C-aatomiga ühend) lagunemine 2 püroviinhappe molekuliks (3 C-aatomiga ühend). See sündmus toimub elusrakkude tsütosoolis (tsütoplasmas) anaeroobsetes tingimustes (ilma vaba hapnikuta). katalüüsivad ensüümid, sealhulgas: heksokinaas, isomeraas, fosfoglütserokinaas, püruvatekinaas, dehüdrogenaas.

Selles etapis saadakse 2 ATP molekuli ja 2 NADH molekuli2.

Glükolüüs

  1. Oksüdatiivne dekarboksüülimine

Oksüdatiivne dekarboksüülimine toimub mitokondrite maatriksis, see on tegelikult esimene samm kolmanda etapi, Krebsi tsükli alustamiseks. Selles etapis muundatakse glükolüüsil moodustunud 2 püroviinhappe molekuli kumbki atsetüül-CoA-ks (atsetüülkoensüüm A) ja tekitavad 2 NADH.

  1. Krebsi tsükkel

Krebsi tsükkel algab atsetüül CoA (C2) sisestamisega, mis reageerib oksoäädikhappega (C4), saades sidrunhapet (C6).

Järk-järgult vabastab sidrunhape oma 2 C aatomit, nii et see naaseb oksoäädikhappeks (aatomi C4), Sellele sündmusele järgneb NAD + ja FAD + redutseerimisreaktsioon (vabastades elektrone ja vesiniku ioone), saades 2 NADH molekul2, 2 FADH molekuli2ja 2 ATP molekuli. Krebsi tsükli kogu sündmuste järjestusest moodustatakse 4 CO molekuli2, 6 NADH molekuli2, 2 FADH molekuli2ja 2 ATP molekuli.

Krebsi tsükkel

  1. Elektronide transport

Aeroobse hingamise viimane etapp on elektronide transpordisüsteem, tuntud ka kui tsütokroomoksüdaasi (ensüümi) süsteem või hingamisahela süsteem, mis leiab aset mitokondrionis olevates ristikutes. See etapp hõlmab elektronidoonoreid, elektronide aktseptoreid ning redutseerimis- ja oksüdatsioonireaktsioone. Elektroonidoonorid on ühendid, mis on toodetud glükolüüsi ja Krebsi tsükli ajal ning millel on potentsiaal vabastada elektrone, nimelt NADH2 ja FADH2.

Alguses siseneb NADH2 molekul reaktsiooni ja dehüdrogenaasi ensüüm hüdrolüüsub tagasi NAD + ioonideks, millele järgneb 3 ATP vabanemine, seejärel järgneb FADH2 molekul, mis hüdrolüüsitakse flavoproteiini ensüümide abil tagasi FAD + ioonideks ja tekitatakse 2 ATP molekuli, mis mõlemad vabastavad ka vesiniku ioone, millele järgnevad elektronid. oksüdeerumine.

Lisaks püüab Fe +++ neid elektrone elektronide aktseptorina ja katalüüsib tsütokroom b, c ja ensüümid. Seda sündmust nimetatakse redutseerimisreaktsiooniks. See redutseerimis- ja oksüdatsioonireaktsioon jätkub seni, kuni need elektronid on hapniku (O.) poolt kinni haaratud.2) nii, et see kombineerub vesinikioonidega (H +), saades H2O (vesi). Selle elektronitranspordisüsteemi lõpptulemuseks on 34 ATP molekuli, 6 H. molekuli2O (vesi).

elektronide transportpor

Kokku tekitab aeroobne rakuhingamine 38 ATP molekuli, 6 H molekuli2O ja 6 CO molekuli2.

Järgmises tabelis kirjeldatakse ATP moodustumise arvutamist glükoosimooli kohta, mis lagundatakse hingamisprotsessis.

Protsess ATP NADH FADH
Glükolüüs
Oksüdatiivne dekarboksüülimine
Krebsi tsükkel
Elektroni transpordiahel		 2
–
2
34		 2
2
6
–		 –
–
2
–
Kokku 38 10 2

Anaeroobse ja aeroobse hingamise erinevus

Selle mõistmise järgi on aeroobne hingamine kataboolne reaktsioon, mis toimub aeroobses atmosfääris (seal on hapnik), mille tavaliselt viivad läbi kõrgemad organismid. Kui anaeroobne hingamine on kataboolne reaktsioon, mis toimub anaeroobses atmosfääris, mida tavaliselt viivad läbi madalamad organismid.

Ülaltoodud arusaama põhjal võime järeldada mõningaid erinevusi aeroobne ja anaeroobne hingamine. Need erinevused hõlmavad nende toodetud toodete protsessi, asukohta. Aeroobse ja anaeroobse hingamise erinevus on näidatud allolevas tabelis.

Erinevus Aeroobne hingamine Anaeroobne hingamine
Hapniku olemasolu Vaja Ei ole vajalik
Toodetud energia Toodab 36 ATP energiat Toodab 2 ATP energiat
Vabastas vesiniku Toodab täielikult süsinikdioksiidi ja vett Toodab süsinikdioksiidi ja vett ebatäiuslikult
Kõrval tulemus Vabanenud vesinik moodustab vett Moodustab piimhappe ja etanooli
Protsess ja etapid Kompleksid, nimelt glükolüüs, Krebsi tsükkel ja elektronide transport Lihtne, nimelt glükolüüs või kääritamine
Asukoht Mitokondrid Tsütoplasma
  1. Hapnikuvajaduste erinevused

Nagu mõlema mõistmises mainitud, on aeroobse ja anaeroobse hingamise erinevus üks neist peitub organismi vajaduses või mitte hapniku olemasolu suhtes hingamisprotsessis, mis tegi. Aeroobses hingamises on hapnikku vaja, kuna see on oluline element, mis toetab katabolismi edukust. Anaeroobse hingamise ajal ei vaja organismid hapniku olemasolu.

  1. Asukoha erinevus

Aeroobse ja anaeroobse hingamise protsessid toimuvad ka erinevates kohtades. Aeroobne hingamine toimub tavaliselt raku organellides, mida nimetatakse mitokondriteks, samas kui anaeroobne hingamine toimub tavaliselt tsütoplasmas.

  1. Protsessi ja etappide erinevused

Aeroobse ja anaeroobse hingamise erinevus peitub ka protsessis ja etappides. Aeroobse hingamise protsess kipub olema keerulisem ja keerukam, kuna see läbib etappe, mis hõlmavad glükolüüsi, Krebsi tsüklit ja elektronide transporti. Kui anaeroobsel hingamisel on protsess, mis kipub olema lihtne, nimelt glükolüüsi või kääritamise etappide kaudu.

  1. Toodetud energiatoodete erinevused

Aeroobse hingamise protsess toodab palju suuremat energiat kui anaeroobne hingamine. Aeroobne hingamine toodab tavaliselt energiat 36 ATP, anaeroobne hingamine aga ainult 2 ATP energiat.

  1. Külgmised erinevused

Peale nende toodetavate energiatoodete seisneb aeroobse ja anaeroobse hingamise erinevus ka protsessi käigus tekkinud kõrvalproduktides. Aeroobne hingamine lagundab substraadi täielikult süsinikdioksiidiks ja veeks, mis tähendab, et kogu protsessi käigus substraadist eralduv vesinik reageerib hapnikuga ja toodab vett. Vahepeal lagundatakse substraat anaeroobse hingamise käigus ebatäiuslikult vette. Osa protsessi käigus substraadist eraldunud vesinikust reageerib teiste ühenditega ja moodustab mitmesuguseid happeid, nagu püroviinhape, piimhape ja etanool.

See on arutelu Anaeroobne ja aeroobne hingamine - määratlus, etapid ja erinevused Loodan, et see ülevaade võib teie ülevaadet ja teadmisi lisada, tänan teid väga külastamast. 🙂 🙂 🙂