嫌気性および好気性呼吸

June 28, 2021
にその他

嫌気性および好気性呼吸–定義、段階および違い – 教育講師。 com –今回は、機能、定義、特性、タイプ、および例をレビューするレビューテキストについて説明します。詳細については、次の説明を参照してください。

細胞呼吸は、ブドウ糖に蓄えられたエネルギーが細胞によって放出されるプロセスです。. 細胞呼吸はさまざまな段階で起こります。それは人間、植物、動物、そして微視的なバクテリアでさえ起こります。呼吸エンジンは体の細胞にあります。細胞呼吸の間、ブドウ糖からのエネルギーは酸素の存在下で放出されます。このプロセスは、科学的には好気性呼吸として知られています。嫌気呼吸は酸素がない状態で起こります。

異化作用としても知られる呼吸は、有機物を無機物質に分解し、エネルギーを放出するプロセスです（発エルゴン反応）。放出されたエネルギーは、すべての生命活動のエネルギー源であるアデノシン三リン酸（ATP）を形成するために使用されます。

原則として、呼吸は酸化還元（レドックス）反応であるため、この反応では、有機物の酸化反応から電子を受け取るために電子受容体が必要です。これらの電子受容体には次のものが含まれます。

NAD（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）
FAD（フラビンアデニンジヌクレオチド）
ユビキノン
シトクロム
酸素

嫌気性呼吸の定義

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1.嫌気性呼吸の定義

2.嫌気性呼吸の段階

2.1.アルコール発酵

2.2.乳酸発酵

2.3.嫌気呼吸の特徴

2.4.嫌気性菌の例

3.好気性呼吸の定義

3.1.好気性呼吸の特徴

3.2.好気性細菌の例

4.好気性呼吸の段階

4.1.解糖

4.2.酸化的脱炭酸

4.3.クレブス回路

4.4.電子伝達

4.5.嫌気性呼吸と有酸素呼吸の違い

4.6.これを共有：

嫌気呼吸は、酸素源として遊離酸素を使用しない異化プロセスです最後の水素（H）原子のアクセプターですが、特定の化合物（エタノール、乳酸など）を使用します. 解糖ステップで生成されたピルビン酸は、さまざまな化合物に代謝される可能性があります（酸素の存在/利用可能性）。

好気性条件下（利用可能な酸素）では、ミトコンドリア酵素システムはピルビン酸のHへの酸化を触媒することができます。₂OとCO₂ ATP（アデノシン三リン酸）の形でエネルギーを生成します。嫌気性条件下（酸素が利用できない）では、細胞はピルビン酸をCOに変換することができます

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₂ とエチルアルコールと放出エネルギー（ATP）。または筋細胞内のピルビン酸のCOへの酸化₂ 乳酸と放出エネルギー（ATP）。反応プロセスの最後の形態は、一般に発酵と呼ばれると呼ばれます。このプロセスには、細胞の細胞質に見られる酵素も含まれます。

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嫌気性呼吸の段階

嫌気呼吸では、実行される手順は次のとおりです。

アルコール発酵

このプロセスは、解糖のステップが好気性呼吸で発生するものと同じである真菌（酵母）などの一部の微生物で発生します。酵母などのいくつかの生物（Saccharomyces cereviceace）アルコール発酵を行います。これらの有機体は、発酵によってグルコースをアルコール（エタノール）に変換します。

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ピルビン酸（解糖の最終生成物）の形成後、ピルビン酸は脱炭酸されます（CO分子）₂ 除去）そして酵素アルコールデヒドロゲナーゼによってエタノールまたはアルコールに触媒され、NADH分子はNAD +に分解し、エネルギー/熱を放出します。

このプロセスは、ブドウ糖分子に含まれるエネルギーのほとんどがまだアルコールに蓄えられているため、「廃棄物」と呼ばれます。そのため、アルコール/エタノールを燃料として使用できます。微生物のアルコール発酵は、エタノール濃度が高い場合、危険なプロセスです。簡単に言えば、アルコール発酵反応は次のように書かれています。

2CH₃COCOOH ———-> 2CH₃CH₂OH + 2CO₂ + 28 kcal

ピルビン酸エタノール/アルコール

乳酸発酵

動物細胞（および人間）、特に一生懸命働く筋肉細胞では、Oレベルが低いため、利用可能なエネルギーとエネルギー利用の速度のバランスが取れていません。₂ 利用可能なものは、好気性呼吸活動（酸素を必要とする反応）には十分ではありません。

乳酸発酵のプロセスは、ピルビン酸を生成する解糖経路から始まります。酸素が利用できないため、ピルビン酸は分子分解（嫌気性）を受け、酵素乳酸デヒドロゲナーゼによって触媒され、NADHによって還元されてエネルギーと酸を生成します乳酸塩。簡単に言えば、乳酸発酵反応は次のように書かれています。

2CH₃COCOOH ———-> 2CH₃CHOHCOOH + 47 kka

ピルビン酸乳酸

人間の場合、このイベントは、人が一生懸命働いたり運動したりするときによく見られます。酸素が不足しているため、解糖ステップで形成されたピルビン酸が分解されます人が働いたり運動したりした後に痛みや痛みを引き起こす乳酸に重い/難しい。

解糖系で形成されたピルビン酸は、最終的なH受容体としての酸素がないため、クレブス回路と電子伝達系には入りません。その結果、解糖系で生成されるNADHからHを受け入れるピルビン酸が還元され、乳酸が生成されて筋肉疲労を引き起こします。このイベントは、呼吸されるブドウ糖のモルごとに2つのATPのみを生成します。

CH3.CO.COOH + NADH-> CH3.CHOH.COOH + NAD + E

（ピルビン酸）（乳酸）

嫌気呼吸の特徴

以下は、以下を含む嫌気性呼吸の特徴のいくつかです：

酸素がない場合、細胞にはATPを生成するための代替電子受容体がありません
解糖から得られた電子が有機化合物によって強制的に輸送されるように、このプロセスはと呼ばれます
アルコール発酵は、脱炭酸によってピルビン酸からCO2基を除去し、2炭素アセトアルデヒド分子を生成することによって酵母によって実行されます。
次にアセトアルデヒドはNADHから電子を受け取り、次のようになります。 エタノール
アルコール発酵は植物によって行われます。
乳酸発酵は、NADHからピルビン酸に電子を戻すことによって動物細胞によって実行されます。

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嫌気性菌は、生きるために酸素を必要としない菌です。嫌気性菌は通性嫌気性菌と偏性嫌気性菌の2つに分けられます。

通性嫌気性菌

通性嫌気性菌は、酸素の有無にかかわらずよく生きることができる細菌です。通性嫌気性細菌の例は、連鎖球菌、アエロバクター・アエロゲネス、大腸菌、ラクトバチルス、アルカリ生成です。

偏性嫌気性菌

偏性嫌気性菌は、生きる必要のない菌です。酸素があるとバクテリアは死にます。偏性嫌気性菌の例は、Prevotella melaninogenica（口腔および咽頭に膿瘍を引き起こす）、Clostridium tetani（筋肉のけいれんを引き起こす）、ペプトストレプトコッカス（脳膿瘍および女性性器膿瘍を引き起こす）、メタノバクテリウム（メタンガスを産生する）、およびバクテロイデスフラジリス（膿瘍または山を引き起こす）腸の膿）。

嫌気性菌の例

以下は、以下を含む嫌気性細菌のいくつかの例です。

破傷風菌（偏性嫌気性菌）：グラム陽性、胞子形成性、バチ型の細菌。この細菌は、さまざまな方法で感染によって破傷風を引き起こします。すなわち、刺し傷、骨折。開放創、火傷、手術、注射、動物咬傷、流産、出産または切り傷へそ。
Microccocus denitrificans（偏性嫌気性菌）、葉肉細菌、15°-55°Cの温度範囲、25°-40°Cの最適温度の領域で生活および成長する細菌は、次のプロセスを引き起こします脱窒（土壌中の酸素が減少するため）、すなわち硝酸塩が還元されて亜硝酸塩を形成し、最終的にはアンモニアになり、工場。短所：硝酸塩を窒素に分解し、それによって土壌の肥沃度を低下させます。
ボツリヌス菌（偏性嫌気性菌）、グラム陽性の単一の棒状細菌は、胞子を形成することができます（胞子は耐熱性であり、処理することによって食品中で生き残ることができます不適切または不正確）、そして強い神経毒を生成する可能性があり、これらの細菌は食品中で増殖し、中毒を引き起こす可能性のあるボツリニン毒素を生成します。食物。
グラム陰性菌である赤痢菌（嫌気性通性菌）は、赤痢菌、赤痢菌感染症を引き起こします嚥下（細菌で汚染された食べ物/飲み物）または舌を含む特定の性的技術による肛門。症状：下痢、発熱、吐き気、嘔吐、胃けいれん、鼓腸、便秘。
化膿レンサ球菌、球菌型は、胞子を形成することができず、グラム陽性、不動、外毒素、外部からの悪影響に耐性のある化膿レンサ球菌形成のカプセルを持っています。

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好気性呼吸の定義

好気性呼吸は、大量のエネルギーを生成する酸素の存在のプロセスが必要とされる好気性雰囲気を必要とする異化反応です。エネルギーはATPとして知られる化学形態で貯蔵されます。 ATPエネルギーは、生物の体内の細胞によって使用され、成長、生殖、輸送、およびその他の活動をサポートします。簡単にするために、好気性の式は簡単に説明されています。

C6H12 + 6O2 = 6HCO2 + 6H2O

好気性呼吸の特徴

以下は、以下を含む好気性呼吸の特徴のいくつかです：

必要酸素なので 電子受容体。
ミトコンドリアマトリックスマトリックスで発生するプロセス
有機化合物を無機化合物に分解すると、大量のエネルギー、つまり36ATPが生成されます。
好気性呼吸には4つの主要な段階があります。解糖, 酸化的脱炭酸, クレブス回路 そして 電子伝達。

好気性細菌は、生きるために酸素を必要とする細菌です。酸素がないとバクテリアは死んでしまいます。

好気性細菌は、ブドウ糖またはエタノールなどの他の有機物質を使用して、CO2、H2O、および一部のエネルギーに酸化されます。

好気性細菌の例

Nitrosococcus：亜硝酸塩バクテリアAmphitrikは、酸素ベースの代謝を持っています。土壌の肥沃度を高める（腐植を形成する）過程で役割を果たします。
ニトロソモナス：亜硝酸バクテリア、Amphitrik、化学合成独立栄養属からなる棒状。硝化プロセスで役割を果たし、植物が必要とする硝酸イオンを生成します。
. ニトロバクター、硝酸菌、独立栄養生物、亜硝酸塩を硝酸塩に変換する細菌。
バチルス、超好熱性、グラム陽性、75°C以上の温度で生きて成長することができます、いくつかの細菌 100°Cを超える温度でも生きることができ、料理に使用される重要な酵素を生成することができます薬物。
結核菌は、棒状の偏性好気性菌であり、細胞壁にワックス状の層が存在するという特別な特徴があり、酸素を必要とします。哺乳類の肺は酸素含有量が非常に高く、結核を引き起こします。セルフクリーニングは非常にゆっくりと発生します。これは感染後約15時間です。発生する。
ノカルジア、棒状、グラム陽性、病原性および非病原性は、ノカルジア症を引き起こし、肺、さらには全身に影響を及ぼします。通常、ノカルディア菌は口腔内、特に歯茎や歯周ポケットで繁殖します。

好気性呼吸の段階

好気性呼吸のプロセスは、いくつかの連続した段階で発生します。

解糖

解糖は、1分子のグルコース（6個のC原子を持つ化合物）を2分子のピルビン酸（3個のC原子を持つ化合物）に分解することです。このイベントは、嫌気性条件下（遊離酸素なし）で生細胞のサイトゾル（細胞質）で発生します。ヘキソキナーゼ、イソメラーゼ、ホスホグリセリン酸キナーゼ、ピルビン酸キナーゼ、デヒドロゲナーゼ。

このステップでは、2つのATP分子と2つのNADH分子が生成されます。₂.

酸化的脱炭酸

酸化的脱炭酸はミトコンドリアマトリックスで起こります。実際には、3番目のステップであるクレブス回路を開始する最初のステップです。このステップでは、解糖系で形成された2分子のピルビン酸がそれぞれアセチルCoA（アセチル補酵素A）に変換され、2つのNADHが生成されます。

クレブス回路

クレブス回路は、オキサロ酢酸（C4）と反応してクエン酸（C6）を生成するアセチルCoA（C2）の侵入から始まります。

クエン酸は徐々に2つのC原子を放出し、オキサロ酢酸（C4原子）に戻ります。このイベントの後に、NAD +とFAD +による還元反応（電子と水素イオンの放出）が続き、2が生成されます。 NADH。分子₂、2分子のFADH₂、および2つのATP分子。クレブス回路の一連のイベント全体から、4分子のCOが生成されます。₂、6分子のNADH₂、2分子のFADH₂、および2つのATP分子。

電子伝達

好気性呼吸の最終段階は、ミトコンドリアのクリステで起こるチトクロームオキシダーゼ（酵素）システムまたは呼吸鎖システムとしても知られる電子伝達系です。この段階には、電子供与体、電子受容体、および還元および酸化（レドックス）反応が含まれます。電子供与体は解糖とクレブス回路の間に生成される化合物であり、電子、すなわちNADH2とFADH2を放出する可能性があります。

最初にNADH2分子が反応に入り、デヒドロゲナーゼ酵素によって加水分解されてNAD +イオンに戻り、続いて3 ATPが放出され、次にFADH2分子が放出されます。フラボタンパク質酵素によって加水分解されてFAD +イオンに戻り、2つのATP分子を生成します。これらの分子は両方とも水素イオンを放出し、続いて電子を放出します。このイベントは反応と呼ばれます。酸化。

さらに、これらの電子は、電子受容体としてFe +++によって捕捉され、シトクロムb、c、および酵素によって触媒されます。このイベントは還元反応と呼ばれます。この還元および酸化反応は、これらの電子が酸素（O.）によって捕捉されるまで続きます。₂）水素イオン（H +）と結合してHを生成するようにします₂O（水）。この電子伝達系の最終結果は、34個のATP分子、6個のH分子です。₂O（水）。

全体として、好気性細胞呼吸は38個のATP分子、6個のH分子を生成します₂O、および6分子のCO₂.

次の表は、呼吸過程で分解されるグルコース1モルあたりのATP形成の計算を示しています。

処理する	ATP	NADH	FADH
解糖酸化的脱炭酸クレブス回路電子伝達系	2 – 2 34	2 2 6 –	– – 2 –
合計	38	10	2

嫌気性呼吸と有酸素呼吸の違い

その理解からたどると、好気性呼吸は、一般に高等生物によって行われる好気性雰囲気（酸素がある）で起こる異化反応です。一方、嫌気性呼吸は、嫌気性雰囲気で起こる異化反応であり、一般的に下等生物によって実行されます。

上記の理解に基づいて、私たちは間のいくつかの違いを結論付けることができます好気性および嫌気性呼吸. これらの違いには、プロセス、場所、それぞれが製造する製品が含まれます。好気性呼吸と嫌気性呼吸の違いを下の表に示します。

差	好気呼吸	嫌気性呼吸
酸素の存在	必要	必要ありません
生成されたエネルギー	36のATPエネルギーを生成します	2つのATPエネルギーを生成します
放出された水素	二酸化炭素と水を完全に生成します	二酸化炭素と水を不完全に生成します
副次的結果	放出された水素は水を形成します	乳酸とエタノールを形成します
プロセスと段階	複合体、すなわち解糖、クレブス回路、および電子伝達	単純な、すなわち解糖または発酵
ロケーション	ミトコンドリア	細胞質

酸素必要量の違い

両方の理解で述べたように、好気性呼吸と嫌気性呼吸の違いはそれらの1つです呼吸の過程で酸素が存在する必要があるかどうかにあります。した。好気性呼吸では、異化作用の成功をサポートする重要な要素である酸素が必要です。嫌気性呼吸の過程で、生物は酸素の存在を必要としません。

場所の違い

好気性呼吸と嫌気性呼吸のプロセスもさまざまな場所で発生します。好気性呼吸は一般にミトコンドリアと呼ばれる細胞小器官で起こりますが、嫌気性呼吸は一般に細胞質で起こります。

プロセスとステージの違い

有酸素呼吸と嫌気呼吸の違いは、プロセスと段階にもあります。好気性呼吸のプロセスは、解糖、クレブス回路、電子伝達などの段階を経るため、より複雑で複雑になる傾向があります。嫌気性呼吸には単純な傾向のあるプロセスがありますが、つまり解糖または発酵の段階を経ます。

生産されるエネルギー製品の違い

好気性呼吸のプロセスは、嫌気性呼吸のプロセスよりもはるかに大きなエネルギーを生成します。好気性呼吸は一般に36ATPのエネルギーを生成しますが、嫌気性呼吸は2ATPのエネルギーしか生成しません。

副作用の違い

それらが生成するエネルギー生成物とは別に、好気性呼吸と嫌気性呼吸の違いは、プロセス中に形成される副産物にもあります。好気性呼吸は基質を二酸化炭素と水に完全に分解します。つまり、プロセス中に基質から放出されたすべての水素が酸素と反応して水を生成します。一方、嫌気呼吸では、基質は不完全に水に分解されます。プロセス中に基質から放出された水素の一部は、他の化合物と反応し、ピルビン酸、乳酸、エタノールなどのさまざまな種類の酸を形成します。

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