Anaerobinen ja aerobinen hengitys
Anaerobinen ja aerobinen hengitys - määritelmä, vaiheet ja erot – Koulutuksen lehtori. com - Keskustelemme tällä kertaa arvostelutekstistä, joka tässä tapauksessa tarkastelee toimintoja, määritelmiä, ominaisuuksia, tyyppejä ja esimerkkejä, nyt lisätietoja seuraavasta kuvauksesta.
Soluhengitys on prosessi, jolla solut vapauttavat glukoosiin varastoituneen energian. Soluhengitys tapahtuu eri vaiheissa. Sitä esiintyy ihmisillä, kasveilla, eläimillä ja jopa mikroskooppisilla bakteereilla. Hengitysmoottori sijaitsee kehon soluissa. Soluhengityksen aikana glukoosista vapautuu energiaa hapen läsnä ollessa. Tämä prosessi tunnetaan tieteellisesti aerobisena hengityksenä. Anaerobista hengitystä tapahtuu ilman happea.
Hengitys, joka tunnetaan myös nimellä katabolia, on prosessi orgaanisen aineen hajottamiseksi epäorgaanisiksi materiaaleiksi ja energian vapauttamiseksi (eksergoniset reaktiot). Vapautunutta energiaa käytetään adenosiinitrifosfaatin (ATP) muodostamiseen, joka on energialähde kaikkeen elämän toimintaan.
Periaatteessa hengitys on hapetus-pelkistys (redox) reaktio, joten tässä reaktiossa tarvitaan elektronin vastaanottaja hyväksymään elektronit orgaanisen aineen hapetusreaktiosta. Näitä elektronin vastaanotimia ovat:
- NAD (nikotiiniamidiadeniinidinukleotidi)
- FAD (flaviiniadeniinidinukleotidi)
- Ubikinoni
- Sytokromi
- Happi
Määritelmä anaerobinen hengitys
Anaerobinen hengitys on katabolinen prosessi, joka ei käytä vapaata happea hapen lähteenä viimeisen vety (H) atomin hyväksyntä, mutta käytä tiettyjä yhdisteitä (kuten: etanoli, maitohappo). Glykolyysivaiheessa tuotettu pyruvihappo voidaan metabolisoida erilaisiksi yhdisteiksi (hapen läsnäolo / saatavuus tai ei).
Aerobisissa olosuhteissa (saatavilla oleva happi) mitokondrioiden entsyymijärjestelmä pystyy katalysoimaan pyruviinihapon hapettumisen H: ksi.2O ja CO2 ja tuottaa energiaa ATP: n (adenosiinitrifosfaatti) muodossa. Anaerobisissa olosuhteissa (happea ei ole saatavilla) solu pystyy muuttamaan pyruviinihapon CO: ksi2 ja etyylialkoholi ja vapauttaa energiaa (ATP). Tai pyruviinihapon hapettuminen lihassoluissa CO: ksi2 ja maitohappo ja vapautumisenergia (ATP). Reaktioprosessin viimeistä muotoa kutsutaan yleisesti käymiseksi. Tämä prosessi sisältää myös entsyymejä, jotka löytyvät solun sytoplasmasta.
Lue myös aiheeseen liittyvät artikkelit materiaalista: Entsyymien sekä niiden lajien ja toimintojen selitys
Anaerobisen hengityksen vaiheet
Anaerobisessa hengityksessä toteutetut vaiheet ovat:
Alkoholinen käyminen
Tämä prosessi tapahtuu joissakin mikro-organismeissa, kuten sienissä (hiiva), joissa glykolyysivaiheet ovat samat kuin aerobisessa hengityksessä. Jotkut organismit, kuten hiiva (Saccharomyces cereviceace) suorittaa alkoholikäyminen. Nämä organismit muuttavat glukoosin käymisen kautta alkoholiksi (etanoliksi).
Lue myös aiheeseen liittyvät artikkelit materiaalista: Alkoholi - määritelmä, tyypit, edut, nimikkeistö ja ominaisuudet
Pyroviinihapon (glykolyysin lopputuote) muodostumisen jälkeen pyruviinihappo dekarboksyloidaan (CO-molekyyli).2 alkoholidehydrogenaasientsyymi katalysoi sen etanoliksi tai alkoholiksi ja NADH-molekyyli hajoaa NAD +: ksi ja vapauttaa energiaa / lämpöä.
Tätä prosessia kutsutaan "jätteeksi", koska suurin osa glukoosimolekyylien sisältämästä energiasta varastoidaan edelleen alkoholiin. Siksi alkoholia / etanolia voidaan käyttää polttoaineena. Alkoholikäyminen mikro-organismeissa on vaarallinen prosessi, kun etanolipitoisuus on korkea. Yksinkertaisesti sanottuna alkoholikäymisreaktio kirjoitetaan:
2CH3COCOOH ———-> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kcal
pyruviinihappo, etanoli / alkoholi
Maitohappokäyminen
Eläinsoluissa (samoin kuin ihmisissä) erityisesti kovasti työskentelevissä lihassoluissa käytettävissä oleva energia ei ole tasapainossa energiankäyttönopeuden kanssa, koska O-tasot ovat alhaiset.2 saatavilla oleva ei riitä aerobiseen hengitystoimintaan (reaktiot, jotka vaativat happea).
Maitohappokäymisprosessi alkaa glykolyysireitiltä, joka tuottaa pyruviinihappoa. Hapen saatavuuden takia pyruviinihappo hajoaa molekyylillä (anaerobisesti) ja katalysoi maitohappodehydrogenaasientsyymi ja pelkistää NADH energian ja hapon tuottamiseksi laktaatti. Yksinkertaisesti sanottuna maitohappofermentointireaktio kirjoitetaan seuraavasti.
2CH3COCOOH ———-> 2CH3CHOHCOOH + 47 kka
pyruviinihappo maitohappo
Ihmisillä tämä tapahtuma löytyy usein, kun henkilö työskentelee tai harjoittaa kovaa / kovaa. Hapen puutteen vuoksi glykolyysivaiheessa muodostunut pyruvihappo hajoaa maitohappoon, joka aiheuttaa kipuja henkilön työskentelyn / harjoitusten jälkeen raskas / kova.
Glykolyysissä muodostunut pyruviinihappo ei pääse Krebs-sykliin ja elektronien siirtoketjuun, koska lopullisena H-akseptorina ei ole happea. Tämän seurauksena pyruviinihappo pelkistyy, koska se hyväksyy glykolyysin aikana muodostuvan NADH: n H: n, ja muodostuu maitohappo, joka aiheuttaa lihasten väsymistä. Tämä tapahtuma tuottaa vain 2 ATP: tä jokaista hengitysmoolia kohti.
CH3.CO.COOH + NADH —–> CH3.CHOH.COOH + NAD + E
(pyruviinihappo) (maitohappo)
Anaerobisen hengityksen ominaisuudet
Seuraavassa on joitain anaerobisen hengityksen ominaisuuksia, mukaan lukien:
- Hapen puuttuessa solulla ei ole vaihtoehtoista elektroniakseptoria ATP: n tuottamiseksi
- niin että glykolyysistä saadut elektronit pakotetaan kuljettamaan orgaanisten yhdisteiden toimesta, tätä prosessia kutsutaan
- Alkoholinen käyminen suoritetaan hiivalla poistamalla C02-ryhmä pyruvaatista dekarboksyloimalla ja tuottamalla 2-hiilinen asetaldehydimolekyyli.
- Asetaldehydi sitten hyväksyy elektroneja NADH: sta niin, että se muuttuu etanoli
- Alkoholikäyminen tapahtuu kasvien avulla.
- Maitohappofermentaation tekevät eläinsolut siirtämällä elektroneja NADH: sta takaisin pyruvaattiin.
Lue myös aiheeseen liittyvät artikkelit materiaalista: Etanoli - Määritelmä, Msds, kaava, rakenne, vaarat, pH ja valmistus
Anaerobiset bakteerit ovat bakteereja, jotka eivät tarvitse happea elääkseen. Anaerobiset bakteerit jaetaan kahteen, nimittäin fakultatiivisiin anaerobisiin bakteereihin ja pakottavat anaerobiset bakteerit.
- Fakultatiiviset anaerobiset bakteerit
Fakultatiiviset anaerobiset bakteerit ovat bakteereja, jotka voivat elää hyvin joko hapen kanssa tai ilman happea. Esimerkkejä fakultatiivisista anaerobisista bakteereista ovat Streptococcus, Aerobacter aerogenes, Escherichia coli, Lactobacillus, Alcaligenesis.
- Pakota anaerobiset bakteerit
Pakolliset anaerobiset bakteerit ovat bakteereja, joiden ei tarvitse elää. Jos happea on, bakteerit kuolevat. Esimerkkejä pakollisista anaerobisista bakteereista ovat Prevotella melaninogenica (aiheuttaen paiseita suuontelossa ja nielussa), Clostridium tetani (aiheuttaen lihaskouristuksia), Peptostreptococcus (aiheuttaa aivojen paiseita ja naisten sukuelinten paiseita), Methanobacterium (tuottaa metaanikaasua) ja Bacteroides fragilis (aiheuttaen paiseita tai paaluja) mätä suolistossa).
Esimerkkejä anaerobisista bakteereista
Seuraavassa on joitain esimerkkejä anaerobisista bakteereista, mukaan lukien:
- Clostridium tetani (pakollinen anaerobinen): Grampositiiviset, itiöitä muodostavat, rumpukapun muotoiset bakteerit. Tämä bakteeri aiheuttaa tetanusta tartunnalla eri tavoin, nimittäin: puukotetut haavat, rikkoutuneet luut avoimet haavat, palovammat, leikkaus, injektiot, eläinten puremat, abortit, synnytys tai leikkaukset napa.
- Microccocus denitrificans (pakolliset anaerobit), Mesophyll-bakteerit, bakteerit, jotka elävät ja kasvavat lämpötila-alueilla 15 ° -55 ° C ja optimaalinen lämpötila 25 ° -40 ° C, aiheuttavat prosessin. denitrifikaatio (koska maaperän happi vähenee) eli nitraatti pelkistyy nitriitiksi ja lopulta siitä tulee ammoniakki, jota ei voida käyttää tehdas. Haitta: nitraatin hajottaminen typeksi vähentäen maaperän hedelmällisyyttä.
- Clostridium botulinum (pakollinen anaerobinen), yksi sauvanmuotoinen gram-positiivinen bakteeri, voi muodostaa itiöitä (itiöt ovat lämmönkestäviä ja voivat selviytyä elintarvikkeissa jalostamalla) sopimatonta tai virheellistä) ja jotka voivat tuottaa voimakkaita neurotoksiineja, nämä bakteerit kasvavat ruoassa ja tuottavat botuliniinitoksiineja, jotka voivat aiheuttaa myrkytyksen. ruokaa.
- Shigella (anaerobinen fakultatiivinen), gram-negatiivinen suku, aiheuttaa punatautia, Shigella-infektion prosessin kautta nieleminen (bakteereilla saastunut ruoka / juoma) tai tiettyjen seksuaalisten tekniikoiden avulla, joihin liittyy kieli ja peräaukko. Oireet: ripuli, kuume, pahoinvointi, oksentelu, vatsakrampit, ilmavaivat ja ummetus.
- Staphylococcus pyogenes, Cocci-muodossa, on stafylien muodostumiskapseli, joka ei pysty muodostamaan itiöitä, gram-positiivinen, liikkumaton, eksotoksiini, vastustuskykyinen ulkopuolelta tuleville huonoille vaikutuksille.
Lue myös aiheeseen liittyvät artikkelit materiaalista: Selitys bakteerityypeistä ja esimerkkejä
Määritelmä aerobinen hengitys
Aerobinen hengitys on katabolinen reaktio, joka vaatii aerobisen ilmakehän, jolloin tarvitaan happiprosessia, joka tuottaa suuria määriä energiaa. Energia varastoidaan kemiallisessa muodossa, joka tunnetaan nimellä ATP. Elävien olentojen solut käyttävät ATP-energiaa kasvun, lisääntymisen, kuljetuksen ja muun toiminnan tukemiseen. Yksinkertaisuuden vuoksi aerobinen kaava kuvataan yksinkertaisesti, nimittäin:
C6H12 + 6O2 = 6HCO2 + 6H20
Aerobisen hengityksen ominaisuudet
Seuraavassa on joitain aerobisen hengityksen ominaisuuksia, mukaan lukien:
- tarve happi kuten elektronin vastaanottaja.
- Mitokondrioiden matriisimatriiseissa esiintyvät prosessit
- Orgaanisten yhdisteiden hajottaminen epäorgaanisiksi tuottaa suuren määrän energiaa, nimittäin 36 ATP
- Aerobisella hengityksellä on 4 päävaihetta: Glykolyysi, Hapettava dekarboksylointi, Krebsin sykli ja Elektronikuljetus.
Aerobiset bakteerit ovat bakteereja, jotka tarvitsevat happea elääkseen. Jos happea ei ole, bakteerit kuolevat.
Aerobiset bakteerit käyttävät glukoosia tai muita orgaanisia aineita, kuten etanolia, hapetettavaksi CO2: ksi, H2O: ksi ja jonkin verran energiaa.
Esimerkkejä aerobisista bakteereista
- Nitrosococcus: nitriittibakteereilla, Amphitrikillä, on happipohjainen aineenvaihdunta. Pelaa roolia maaperän hedelmällisyyden lisäämisprosessissa (muodostaen humusa).
- Nitrosomonas: nitriittibakteerit, Amphitrik, sauvanmuotoinen, kemoautotrofisesta suvusta koostuva rooli nitrifikaatioprosessissa kasvien tarvitsemien nitraatti-ionien tuottamiseksi
- . Nitrobakteerit, nitraattibakteerit, autotrofit, Bakteerit, jotka muuttavat nitriitin nitraatiksi.
- Bacillus, hypertermofiilinen, gram-positiivinen, voi elää ja kasvaa yli 75 ° C: n lämpötilassa, jotkut bakteerit Se voi elää jopa yli 100 ° C: n lämpötiloissa ja tuottaa tärkeitä ruoanlaitossa käytettyjä entsyymejä huumeita.
- Mycobacterium tuberculosis, sauvanmuotoinen, pakollinen aerobia, ja sillä on erityinen ominaisuus, nimittäin vahamaisen kerroksen esiintyminen soluseinässä, vaatii happea, ilmenee nisäkkäiden keuhkot, koska happipitoisuus on erittäin korkea, aiheuttaen tuberkuloosin, itsepuhdistuminen tapahtuu hyvin hitaasti, mikä on noin 15 tuntia tartunnan jälkeen esiintyä.
- Nokardia, sauvanmuotoinen, gram-positiivinen, patogeeninen ja ei-patogeeninen, aiheuttaen nokardioosia, joka vaikuttaa keuhkoihin ja jopa koko kehoon. Normaalisti Nocardia-bakteerit menestyvät suuontelossa, erityisesti ikenissä ja parodontaalisissa taskuissa.
Aerobisen hengityksen vaiheet
Aerobisen hengityksen prosessi tapahtuu useissa peräkkäisissä vaiheissa, nimittäin:
Glykolyysi
Glykolyysi on yhden glukoosimolekyylin (6 C-atomia sisältävän yhdisteen) hajoaminen 2 pyruviinihappomolekyyliä (3 C-atomia sisältävä yhdiste). Tämä tapahtuma tapahtuu elävien solujen sytosolissa (sytoplasmassa) anaerobisissa olosuhteissa (ilman vapaata happea). katalysoivat entsyymit, mukaan lukien: heksokinaasi, isomeraasi, fosfoglyserokinaasi, pyruvatekinaasi, dehydrogenaasi.
Tämä vaihe tuottaa 2 ATP-molekyyliä ja 2 NADH. -Molekyyliä2.
Hapettava dekarboksylointi
Hapettuva dekarboksylaatio tapahtuu mitokondrioiden matriisissa, itse asiassa ensimmäinen vaihe kolmannen vaiheen, Krebs-syklin, aloittamiseksi. Tässä vaiheessa kaksi glykolyysissä muodostunutta pyruviinihappomolekyyliä muutetaan kukin asetyyli-CoA: ksi (asetyylikoentsyymi A) ja tuottavat 2 NADH: ta.
Krebsin sykli
Krebsin sykli alkaa asetyyli-CoA: n (C2) tulemisesta, joka reagoi oksoetikkahapon (C4) kanssa sitruunahapon (C6) tuottamiseksi.
Sitruunahappo vapauttaa vähitellen 2 C-atominsa niin, että se palaa oksaloetikkahapoksi (atomi C4), Tätä tapahtumaa seuraa NAD +: n ja FAD +: n pelkistysreaktio (vapauttaa elektroneja ja vetyioneja) 2: n tuottamiseksi NADH. -Molekyyli2, 2 FADH-molekyyliä2ja 2 ATP-molekyyliä. Krebs-syklin koko tapahtumasarjasta muodostuu 4 CO-molekyyliä2, 6 NADH-molekyyliä2, 2 FADH-molekyyliä2ja 2 ATP-molekyyliä.
Elektronikuljetus
Aerobisen hengityksen viimeinen vaihe on elektroninsiirtojärjestelmä, joka tunnetaan myös nimellä sytokromioksidaasi (entsyymi) tai hengitysketjujärjestelmä, joka tapahtuu kiteissä mitokondriossa. Tämä vaihe käsittää elektronidonoreita, elektroniakteptoreita sekä pelkistys- ja hapetusreaktioita (redox). Elektronin luovuttajat ovat glykolyysin ja Krebsin syklin aikana tuotettuja yhdisteitä, ja niillä on mahdollisuus vapauttaa elektroneja, nimittäin NADH2 ja FADH2.
Aluksi NADH2-molekyyli pääsee reaktioon ja dehydrogenaasientsyymi hydrolysoi sen takaisin NAD + -ioneiksi, minkä jälkeen vapautuu 3 ATP: tä, minkä jälkeen seuraa FADH2-molekyyli, joka hydrolysoitu flavoproteiinientsyymien avulla takaisin FAD + -ioneiksi ja tuottamaan 2 ATP-molekyyliä, jotka molemmat vapauttavat myös vetyioneja, joita seuraa elektronit, tätä tapahtumaa kutsutaan reaktioksi hapettuminen.
Lisäksi nämä elektronit siepataan Fe +++: lla elektroniakseptorina ja katalysoidaan sytokromin b, c ja entsyymien avulla. Tätä tapahtumaa kutsutaan pelkistysreaktioksi. Tämä pelkistys- ja hapetusreaktio jatkuu, kunnes happi (O.) sieppaa nämä elektronit.2) niin, että se yhdistyy vetyionien (H +) kanssa H: n tuottamiseksi2O (vesi). Tämän elektroninsiirtojärjestelmän lopputulos on 34 ATP-molekyyliä, 6 H. molekyyliä2O (vesi).
Kaiken kaikkiaan aerobinen soluhengitys tuottaa 38 ATP-molekyyliä, 6 H-molekyyliä2O ja 6 CO-molekyyliä2.
Seuraava taulukko kuvaa ATP: n muodostumisen laskemista moolia glukoosia kohti, joka hajotetaan hengitysprosessissa.
| Prosessi | ATP | NADH | FADH |
| Glykolyysi Hapettava dekarboksylointi Krebs-sykli Elektronien siirtoketju |
2 – 2 34 |
2 2 6 – |
– – 2 – |
| Kaikki yhteensä | 38 | 10 | 2 |
Ero anaerobisen ja aerobisen hengityksen välillä
Ymmärtämyksensä perusteella aerobinen hengitys on katabolinen reaktio, joka tapahtuu aerobisessa ilmakehässä (siellä on happea), jonka yleensä suorittavat korkeammat organismit. Vaikka anaerobinen hengitys on katabolinen reaktio, joka tapahtuu anaerobisessa ilmakehässä, jonka yleensä suorittavat alemmat organismit.
Yllä olevan ymmärryksen perusteella voimme päätellä joitain eroja aerobinen ja anaerobinen hengitys. Nämä erot sisältävät prosessin, sijainnin ja kunkin tuottamat tuotteet. Aerobisen ja anaerobisen hengityksen ero on esitetty alla olevassa taulukossa.
| Ero | Aerobinen hengitys | Anaerobinen hengitys |
| Hapen läsnäolo | Tarvittu | Ei tarvita |
| Tuotettu energia | Tuottaa 36 ATP-energiaa | Tuottaa 2 ATP-energiaa |
| Vapautti vetyä | Tuottaa hiilidioksidia ja vettä kokonaan | Tuottaa hiilidioksidia ja vettä epätäydellisesti |
| Sivutulos | Vapautunut vety muodostaa vettä | Muodostaa maitohappoa ja etanolia |
| Prosessi ja vaiheet | Kompleksit, nimittäin glykolyysi, Krebsin sykli ja elektronien kuljetus | Yksinkertainen, nimittäin glykolyysi tai käyminen |
| Sijainti | Mitokondrioita | Sytoplasma |
- Happitarpeiden erot
Kuten molempien ymmärryksessä mainittiin, ero aerobisen ja anaerobisen hengityksen välillä on yksi niistä on organismin tarve hapen läsnäololle hengitysprosessissa, joka teki. Aerobisessa hengityksessä happea tarvitaan, koska se on tärkeä elementti, joka tukee katabolian onnistumista. Anaerobisen hengityksen aikana organismit eivät vaadi hapen läsnäoloa.
- Sijainti ero
Aerobisen ja anaerobisen hengityksen prosesseja esiintyy myös eri paikoissa. Aerobista hengitystä esiintyy yleensä mitokondriiksi kutsuttujen soluorganelleissa, kun taas anaerobista hengitystä tapahtuu yleensä sytoplasmassa.
- Erot prosessissa ja vaiheissa
Ero aerobisen ja anaerobisen hengityksen välillä on myös prosessissa ja vaiheissa. Aerobisen hengityksen prosessi on yleensä monimutkaisempi ja monimutkaisempi, koska se käy läpi vaiheita, jotka sisältävät glykolyysin, Krebsin syklin ja elektroninsiirron. Anaerobisella hengityksellä on prosessi, joka on yleensä yksinkertainen, nimittäin glykolyysin tai käymisen vaiheiden kautta.
- Erot tuotetuissa energiatuotteissa
Aerobisen hengityksen prosessi tuottaa paljon suurempaa energiaa kuin anaerobisen hengityksen prosessi. Aerobinen hengitys tuottaa yleensä 36 ATP: n energiaa, kun taas anaerobinen hengitys tuottaa vain 2 ATP: n energiaa.
- Sivutuloksen ero
Niiden tuottamien energiatuotteiden lisäksi ero aerobisen ja anaerobisen hengityksen välillä on myös prosessin aikana muodostuneissa sivutuotteissa. Aerobinen hengitys hajottaa substraatin kokonaan hiilidioksidiksi ja vedeksi, mikä tarkoittaa, että kaikki prosessin aikana substraatista vapautunut vety reagoi hapen kanssa ja tuottaa vettä. Samaan aikaan anaerobisessa hengityksessä substraatti hajotetaan vedeksi epätäydellisesti. Osa substraatista prosessin aikana vapautuvasta vedystä reagoi muiden yhdisteiden kanssa ja muodostaa erityyppisiä happoja, kuten pyruviinihapon, maitohapon ja etanolin.
Siitä keskustelu Anaerobinen ja aerobinen hengitys - määritelmä, vaiheet ja erot Toivon, että tämä arvostelu voi lisätä tietoa teille kaikille, kiitos paljon vierailustanne. 🙂 🙂 🙂