Zapri
Meni

Anaerobno in aerobno dihanje

Anaerobno in aerobno dihanje - opredelitev, stopnje in razlike – Predavateljica izobraževanja. com - Zaenkrat bomo obravnavali pregledno besedilo, ki bo v tem primeru pregledalo funkcije, definicije, značilnosti, vrste in primere, zdaj za več podrobnosti glej naslednji opis

Anaerobno in aerobno dihanje

Celično dihanje je proces, s katerim celice sproščajo energijo, shranjeno v glukozi. Celično dihanje poteka v različnih fazah. Pojavlja se pri ljudeh, rastlinah, živalih in celo pri mikroskopskih bakterijah. Dihalni motor se nahaja v telesnih celicah. Med celičnim dihanjem se energija iz glukoze sprosti v prisotnosti kisika. Ta postopek je znanstveno znan kot aerobno dihanje. Anaerobno dihanje se pojavi v odsotnosti kisika.

Dihanje, znano tudi kot katabolizem, je postopek razgradnje organske snovi v anorganske snovi in ​​sproščanje energije (eksergonske reakcije). Iz sproščene energije se tvori adenozin trifosfat (ATP), ki je vir energije za vse življenjske aktivnosti.

Načeloma je dihanje oksidacijsko-redukcijska (redoks) reakcija, zato je v tej reakciji potreben sprejemnik elektronov, ki sprejema elektrone iz reakcije oksidacije organskih snovi. Ti sprejemniki elektronov vključujejo:

instagram viewer

  • NAD (nikotinamid adenin dinukleotid)
  • FAD (flavin adenin dinukleotid)
  • Ubikinon
  • Citokrom
  • Kisik

Opredelitev anaerobnega dihanja

Hitro branjeoddaja
1.Opredelitev anaerobnega dihanja
2.Faze anaerobnega dihanja
2.1.Alkoholno vrenje
2.2.Mlečnokislinska fermentacija
2.3.Značilnosti anaerobnega dihanja
2.4.Primeri anaerobnih bakterij
3.Definicija aerobnega dihanja
3.1.Značilnosti aerobnega dihanja
3.2.Primeri aerobnih bakterij
4.Faze aerobnega dihanja
4.1.Glikoliza
4.2.Oksidativna dekarboksilacija
4.3.Krebsov cikel
4.4.Elektronski transport
4.5.Razlika med anaerobnim in aerobnim dihanjem
4.6.Deliti to:

Anaerobno dihanje je katabolični proces, ki prostega kisika ne uporablja kot vir kisika akceptor zadnjega vodikovega (H) atoma, vendar uporabite nekatere spojine (kot so: etanol, mlečna kislina). Piruvična kislina, proizvedena v koraku glikolize, se lahko presnovi v različne spojine (prisotnost / razpoložljivost kisika ali ne).

V aerobnih pogojih (razpoložljivi kisik) je mitohondrijski encimski sistem sposoben katalizirati oksidacijo piruvične kisline do H.2O in CO2 in proizvajajo energijo v obliki ATP (adenozin trifosfat). V anaerobnih pogojih (kisik ni na voljo) bo celica lahko pretvorila piruvično kislino v CO2 in etilni alkohol in energija sproščanja (ATP). Ali oksidacija piruvične kisline v mišičnih celicah do CO2 in mlečna kislina in energija sproščanja (ATP). Zadnja oblika reakcijskega procesa se imenuje, običajno imenovana fermentacija. Ta postopek vključuje tudi encime, ki jih najdemo v citoplazmi celice.

Preberite tudi sorodne članke o gradivu: Pojasnilo encimov in njihovih vrst in funkcij

Faze anaerobnega dihanja

Pri anaerobnem dihanju sprejeti koraki vključujejo:

  1. Alkoholno vrenje

Ta postopek se pojavi pri nekaterih mikroorganizmih, kot so glive (kvasovke), kjer so koraki glikolize enaki kot pri aerobnem dihanju. Nekateri organizmi, kot je kvas (Saccharomyces cereviceace) izvedemo alkoholno fermentacijo. Ti organizmi pretvorijo glukozo s fermentacijo v alkohol (etanol).

Preberite tudi sorodne članke o gradivu: Alkohol - opredelitev, vrste, koristi, nomenklatura in značilnosti

Po tvorbi piruvične kisline (končni produkt glikolize) se piruvična kislina dekarboksilira (molekula CO.)2 odstranjen) in ga katalizira encim alkohol dehidrogenaza v etanol ali alkohol, molekula NADH pa se razgradi do NAD + in sprosti energijo / toploto.

Ta postopek se imenuje "odpadki", ker je večina energije, ki jo vsebujejo molekule glukoze, še vedno shranjena v alkoholu. Zato lahko alkohol / etanol uporabimo kot gorivo. Alkoholno vrenje v mikroorganizmih je nevaren proces, kadar je koncentracija etanola visoka. Preprosto povedano, alkoholna fermentacijska reakcija je zapisana:

2CH3KAKAV ———-> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kcal

etanol / alkohol piruvične kisline

Alkoholno vrenje

  1. Mlečnokislinska fermentacija

V živalskih celicah (pa tudi pri ljudeh), zlasti v mišičnih celicah, ki trdo delajo, razpoložljiva energija ni uravnotežena s hitrostjo izrabe energije, ker so ravni O nizke.2 na voljo ne zadostuje za aerobne dihalne aktivnosti (reakcije, ki zahtevajo kisik).

Proces mlečnokislinske fermentacije se začne z glikolizno potjo, ki proizvaja piruvično kislino. Zaradi nedostopnosti kisika se bo piruvična kislina molekularno razgradila (anaerobna) in katalizira z encimom mlečnokislinska dehidrogenaza in reducira z NADH, da proizvede energijo in kislino laktat. Preprosto povedano, reakcija mlečnokislinske fermentacije je zapisana takole.

2CH3KAKAV ———-> 2CH3CHOHCOOH + 47 kka

piruvična kislina mlečna kislina

Mlečnokislinska fermentacija

Pri ljudeh ta dogodek pogosto najdemo, ko človek pridno ali trdo dela. Zaradi pomanjkanja kisika se bo piruvična kislina, ki nastane v koraku glikolize, razgradila v mlečno kislino, ki povzroča bolečine, ko človek dela / telovadi težka / težka.

Piruvična kislina, ki nastane pri glikolizi, ne vstopi v Krebsov cikel in verigo prenosa elektronov, ker kot končni akceptor H ni kisika. Posledično se piruvična kislina zmanjša, ker sprejema H iz NADH, ki nastane med glikolizo, in mlečna kislina, ki povzroča mišično utrujenost. Ta dogodek proizvede samo 2 ATP na vsak mol glukoze, ki se vdiha.

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

(piruvična kislina) (mlečna kislina)

Značilnosti anaerobnega dihanja

Sledijo nekatere značilnosti anaerobnega dihanja, vključno z:

  • V odsotnosti kisika celica nima alternativnega sprejemnika elektronov za tvorbo ATP
  • tako da se elektroni, pridobljeni z glikolizo, prisilijo v transport organskih spojin, se imenuje ta postopek
  • Alkoholno fermentacijo kvas izvaja z odstranjevanjem COar skupine iz piruvata z dekarboksilacijo in tvori molekulo 2-ogljikovega acetaldehida.
  • Nato acetaldehid sprejme elektrone iz NADH, tako da se ta spremeni v etanol
  • Alkoholno fermentacijo izvajajo rastline.
  • Mlečnokislinsko fermentacijo izvajajo živalske celice s prenosom elektronov iz NADH nazaj v piruvat.

Preberite tudi sorodne članke o gradivu: Etanol - opredelitev, sprejemljive snovi, formula, struktura, nevarnosti, pH in priprava

Anaerobne bakterije so bakterije, ki za življenje ne potrebujejo kisika. Anaerobne bakterije delimo na dve, in sicer fakultativne anaerobne bakterije in obvezne anaerobne bakterije.

  1. Fakultativne anaerobne bakterije

Fakultativne anaerobne bakterije so bakterije, ki lahko dobro živijo s kisikom ali brez njega. Primeri fakultativnih anaerobnih bakterij so Streptococcus, Aerobacter aerogenes, Escherichia coli, Lactobacillus, Alcaligenesis.

  1. Obvezne anaerobne bakterije

Obvezne anaerobne bakterije so bakterije, ki jim ni treba živeti. Če je kisik, bodo bakterije umrle. Primeri obveznih anaerobnih bakterij so Prevotella melaninogenica (povzročajo abscese v ustni votlini in žrelu), Clostridium tetani (povzročajo mišične krče), Peptostreptococcus (povzročajo možganski abscesi in abscesi ženskih genitalnih poti), Metanobacterium (proizvaja plin v metanu) in Bacteroides fragilis (povzročajo abscese ali kupe) gnoj v črevesju).

Primeri anaerobnih bakterij

Sledi nekaj primerov anaerobnih bakterij, med katerimi so:

  1. Clostridium tetani (obvezni anaerobni): Gram pozitivne bakterije v obliki trosov, ki tvorijo spore. Ta bakterija povzroča tetanus z okužbo na različne načine, in sicer: vbodne rane, zlomljene kosti odprte rane, opekline, kirurški posegi, injekcije, ugrizi živali, splavi, porod ali kosi popka.
  2. Microccocus denitrificans (obvezni anaerobi), mezofilne bakterije, bakterije, ki živijo in rastejo na območjih s temperaturo med 15 ° -55 ° C, z optimalno temperaturo 25 ° -40 ° C, povzročajo proces denitrifikacija (ker se kisik v tleh zmanjša), tj. nitrat se reducira in tvori nitrit in sčasoma postane amoniak, ki ga rastlina. Pomanjkljivost: razgradnja nitrata v dušik in s tem zmanjšanje rodovitnosti tal.
  3. Clostridium botulinum (obligativni anaerobni), posamezna paličasta bakterija, gram-pozitivna, lahko tvori spore (Spore so toplotno odporne in lahko s predelavo preživijo v hrani neprimerne ali nepravilne) in lahko tvorijo močne nevrotoksine, te bakterije rastejo v hrani in proizvajajo toksine botulinina, ki lahko povzročijo zastrupitev. hrano.
  4. Shigella (anaerobni fakultativni), na Gram negativni rod, skozi proces povzroča okužbo z dizenterijo in Shigella požiranje (hrana / pijača, onesnažena z bakterijami) ali s pomočjo nekaterih spolnih tehnik, ki vključujejo jezik in anus. Simptomi: driska, zvišana telesna temperatura, slabost, bruhanje, krči v želodcu, napenjanje in zaprtje.
  5. Staphylococcus pyogenes, oblika Cocci, ima kapsulo tvorbe stafilov, ki ne more tvoriti spor, gram pozitivnih, nepremičnih, eksotoksinov, odpornih na slabe vplive od zunaj.

Preberite tudi sorodne članke o gradivu: Pojasnilo vrst bakterij in primeri

Definicija aerobnega dihanja

Aerobno dihanje je katabolična reakcija, ki zahteva aerobno atmosfero s postopkom prisotnosti kisika, ki proizvaja velike količine energije. Energija je shranjena v kemični obliki, znani kot ATP. Energijo ATP celice v telesu živih bitij uporabljajo za podporo rasti, razmnoževanju, prevozu in drugim dejavnostim. Zaradi enostavnosti je aerobna formula opisana preprosto, in sicer:

C6H12 + 6O2 = 6HCO2 + 6H2O

Značilnosti aerobnega dihanja

Sledijo nekatere značilnosti aerobnega dihanja, vključno z:

  • potrebujejo kisik kot sprejemnik elektronov.
  • Procesi, ki se pojavijo v matrikah mitohondrijske matrike
  • Za razgradnjo organskih spojin v anorganske se proizvede velika količina energije, in sicer 36 ATP
  • Aerobno dihanje ima 4 glavne faze: Glikoliza, Oksidativna dekarboksilacija, Krebsov cikel in Elektronski transport.

Aerobne bakterije so bakterije, ki potrebujejo kisik za življenje. Če kisika ni, bodo bakterije umrle.

Aerobne bakterije uporabljajo glukozo ali druge organske snovi, kot je etanol, da se oksidirajo v CO2, H2O in nekaj energije.

Primeri aerobnih bakterij

  1. Nitrosokoki: nitritne bakterije Amphitrik presnavljajo na osnovi kisika. Igrajo vlogo v procesu povečevanja rodovitnosti tal (tvorijo humus).
  2. Nitrosomonas: nitritne bakterije, Amphitrik, v obliki palice, sestavljen iz kemoautotrofnega roda. Ima vlogo v procesu nitrifikacije za tvorbo nitratnih ionov, ki jih rastline potrebujejo
  3. . Nitrobacter, nitratne bakterije, avtotrofi, bakterije, ki pretvorijo nitrit v nitrat.
  4. Bacil, hipertermofilni, gram pozitiven, lahko živi in ​​raste pri temperaturah nad 75 ° C, nekatere bakterije Lahko živi celo pri temperaturah nad 100 ° C in lahko tvori pomembne encime, ki se uporabljajo v kulinariki drog.
  5. Mycobacterium tuberculosis, paličasti, obvezni aerobi in ima posebno značilnost, in sicer prisotnost voskaste plasti na celični steni, ki zahteva kisik, se kaže v pljuča sesalcev, ker je vsebnost kisika zelo visoka, kar povzroča tuberkulozo, samočiščenje poteka zelo počasi, kar je približno 15 ur po okužbi pojavijo.
  6. Nokardija, paličasta, grampozitivna, patogena in nepatogena, povzroča nokardiozo, prizadene pljuča in celo celo telo. Običajno bakterije Nocardia uspevajo v ustni votlini, zlasti v dlesni in obzobnih žepih.

Faze aerobnega dihanja

Proces aerobnega dihanja poteka v več zaporednih fazah, in sicer:

  1. Glikoliza

Glikoliza je razgradnja ene molekule glukoze (spojina s 6 C atomi) na 2 molekuli piruvične kisline (spojina z 3 C atomi). Ta dogodek se zgodi v citozolu (citoplazmi) živih celic v anaerobnih pogojih (brez prostega kisika). katalizirajo encimi, vključno z: heksokinazo, izomerazo, fosfoglicerokinazo, piruvatekinazo, dehidrogenaza.

Ta korak tvori 2 molekuli ATP in 2 molekuli NADH2.

Glikoliza

  1. Oksidativna dekarboksilacija

Oksidativna dekarboksilacija poteka v mitohondrijski matrici, pravzaprav prvi korak za začetek tretjega koraka, Krebsovega cikla. V tem koraku se po dve molekuli piruvične kisline, tvorjeni v glikolizi, pretvorita v acetil-CoA (acetil koencim A) in tvorita 2 NADH.

  1. Krebsov cikel

Krebsov cikel se začne z vstopom acetil CoA (C2), ki reagira z oksaloocetno kislino (C4) in tvori citronsko kislino (C6).

Postopoma citronska kislina sprosti svoja 2 C atoma, tako da se vrne v oksaloocetno kislino (atomsko C4), Temu dogodku sledi redukcijska reakcija (sproščanje elektronov in vodikovih ionov) s strani NAD + in FAD +, da dobimo 2 NADH.molekula2, 2 molekuli FADH2in 2 molekuli ATP. Iz celotnega zaporedja dogodkov Krebsovega cikla nastanejo 4 molekule CO2, 6 molekul NADH2, 2 molekuli FADH2in 2 molekuli ATP.

Krebsov cikel

  1. Elektronski transport

Končna stopnja aerobnega dihanja je sistem za prenos elektronov, znan tudi kot sistem citokrom oksidaze (encimov) ali sistem dihalnih verig, ki poteka v kristah v mitohondriji. Ta stopnja vključuje donorje elektronov, sprejemnike elektronov in reakcije redukcije in oksidacije (redoks). Elektronski darovalci so spojine, ki nastanejo med glikolizo in Krebsovim ciklom in imajo potencial za sproščanje elektronov, in sicer NADH2 in FADH2.

Najprej molekula NADH2 vstopi v reakcijo in jo enzim dehidrogenaze hidrolizira nazaj v ione NAD +, čemur sledi sproščanje 3 ATP, nato sledi molekula FADH2, ki hidrolizirajo ga encimi flavoproteinov nazaj v ione FAD + in tvorijo 2 molekuli ATP, ki oba sproščata tudi vodikove ione, čemur sledijo elektroni, temu dogodku pravimo oksidacija.

Poleg tega bo te elektrone Fe +++ zajel kot akceptor elektronov in jih kataliziral citokrom b, c in encimi. Ta dogodek se imenuje redukcijska reakcija. Ta reakcija redukcije in oksidacije se nadaljuje, dokler kisik (O.) ne zajame teh elektronov.2), tako da se v kombinaciji z vodikovimi ioni (H +) tvori H2O (voda). Končni rezultat tega sistema za prenos elektronov je 34 molekul ATP, 6 molekul H.2O (voda).

elektronski transportpor

Aerobno celično dihanje skupaj ustvari 38 molekul ATP, 6 molekul H2O in 6 molekul CO2.

Naslednja tabela opisuje izračun tvorbe ATP na mol glukoze, ki se razgradi v procesu dihanja.

Proces ATP NADH FADH
Glikoliza
Oksidativna dekarboksilacija
Krebsov cikel
Elektronska transportna veriga		 2
–
2
34		 2
2
6
–		 –
–
2
–
Skupaj 38 10 2

Razlika med anaerobnim in aerobnim dihanjem

Iz njegovega razumevanja izhaja, da je aerobno dihanje katabolična reakcija, ki poteka v aerobni atmosferi (obstaja kisik), ki jo na splošno izvajajo višji organizmi. Medtem ko je anaerobno dihanje katabolična reakcija, ki poteka v anaerobni atmosferi, ki jo običajno izvajajo nižji organizmi.

Na podlagi zgornjega razumevanja lahko ugotovimo nekaj razlik med aerobno in anaerobno dihanje. Te razlike vključujejo postopek, lokacijo in izdelke, ki jih proizvaja vsak. Razlika med aerobnim in anaerobnim dihanjem je prikazana v spodnji tabeli.

Razlika Aerobno dihanje Anaerobno dihanje
Prisotnost kisika Potrebno Ni potrebno
Proizvedena energija Ustvari 36 ATP energije Ustvari 2 ATP energiji
Sproščeni vodik V celoti proizvaja ogljikov dioksid in vodo Nepopolno proizvaja ogljikov dioksid in vodo
Stranski rezultat Sproščeni vodik tvori vodo Oblikuje mlečno kislino in etanol
Proces in faze Kompleksi, in sicer glikoliza, Krebsov cikel in prenos elektronov Preprosto, in sicer glikoliza ali fermentacija
Lokacija Mitohondriji Citoplazma
  1. Razlike v potrebah po kisiku

Kot je bilo omenjeno pri razumevanju obeh, je razlika med aerobnim in anaerobnim dihanjem ena izmed njih leži v potrebi ali ne organizma glede prisotnosti kisika v procesu dihanja, ki naredil. Pri aerobnem dihanju je potreben kisik, ker je pomemben element, ki podpira uspeh katabolizma. Med anaerobnim dihanjem organizmi ne potrebujejo prisotnosti kisika.

  1. Lokacijska razlika

Procesi aerobnega in anaerobnega dihanja se pojavljajo tudi na različnih lokacijah. Aerobno dihanje se običajno pojavi v celičnih organelah, imenovanih mitohondriji, medtem ko anaerobno dihanje običajno poteka v citoplazmi.

  1. Razlike v postopku in stopnjah

Razlika med aerobnim in anaerobnim dihanjem je tudi v procesu in fazah. Postopek aerobnega dihanja je navadno bolj zapleten in zapleten, saj gre skozi faze, ki vključujejo glikolizo, Krebsov cikel in prenos elektronov. Medtem ko ima anaerobno dihanje postopek, ki je ponavadi preprost, in sicer skozi faze glikolize ali fermentacije.

  1. Razlike v proizvedenih energetskih izdelkih

Proces aerobnega dihanja bo proizvedel veliko več energije kot proces anaerobnega dihanja. Aerobno dihanje običajno proizvaja energijo 36 ATP, medtem ko anaerobno dihanje proizvaja samo energijo 2 ATP.

  1. Razlika v stranskih rezultatih

Razlika med energenti, ki jih proizvajajo, je razlika med aerobnim in anaerobnim dihanjem tudi v stranskih produktih, ki nastanejo med postopkom. Aerobno dihanje substrat popolnoma razgradi na ogljikov dioksid in vodo, kar pomeni, da bo ves vodik, ki se med postopkom sprosti iz substrata, reagiral s kisikom in ustvaril vodo. Medtem se pri anaerobnem dihanju substrat nepopolno razgradi v vodo. Nekateri vodiki, ki se med postopkom sprostijo iz substrata, reagirajo z drugimi spojinami in tvorijo različne vrste kislin, kot so piruvična kislina, mlečna kislina in etanol.

O tem je razprava Anaerobno in aerobno dihanje - opredelitev, stopnje in razlike Upam, da lahko ta pregled vsem vam doda vpogled in znanje, najlepša hvala za obisk. 🙂 🙂 🙂