Aerobe åndedrætsegenskaber, stadier og organismer



den aerob åndedræt eller aerob er en biologisk proces, der indebærer at opnå energi fra organiske molekyler - hovedsageligt glucose - gennem en række oxidationsreaktioner, hvor den endelige acceptor af elektronerne er ilt.

Denne proces er til stede i langt de fleste organiske væsener, specielt eukaryoter. Alle dyr, planter og svampe trækker vejret aerobt. Derudover udviser nogle bakterier også en aerob metabolisme.

Generelt er processen med at opnå energi fra glukosemolekylet opdelt i glycolyse (dette trin er almindeligt i både de aerobiske og anaerobe veje), Krebs-cyklen og elektrontransportkæden.

Konceptet aerob åndedræt er imod anaerob respiration. I sidstnævnte er den endelige elektronacceptor et andet uorganisk stof, bortset fra oxygen. Det er typisk for nogle prokaryoter.

indeks

  • 1 Hvad er ilt?
  • 2 Åndedrætsegenskaber
  • 3 processer (faser)
    • 3.1 Glucolyse
    • 3.2 Krebs cyklus
    • 3.3 Sammenfatning af Krebs-cyklen
    • 3.4 Elektron transportkæde
    • 3,5 klasser af transportmolekyler
  • 4 Organer med aerob åndedræt
  • 5 Forskelle med anaerob åndedræt
  • 6 referencer

Hvad er ilt?

Før du diskuterer processen med aerob åndedræt, er det nødvendigt at kende visse aspekter af oxygenmolekylet.

Det er et kemisk element repræsenteret i det periodiske bord med bogstavet O og atomnummeret 8. Under standardbetingelser for temperatur og tryk har tendens ilt tendens til at binde i par, hvilket giver anledning til dioxygenmolekylet.

Denne gas dannet af to atomer er oxygen, mangler farve, lugt eller smag og er repræsenteret ved formlen O2. I atmosfæren er det en fremtrædende komponent, og det er nødvendigt at opretholde de fleste former for liv på jorden.

Takket være oxygenets gasform er molekylet i stand til frit at passere cellemembraner - både den ydre membran, som adskiller cellen fra det ekstracellulære miljø og membranerne i de subcellulære rum, blandt disse mitokondrierne.

Karakteristika for åndedræt

Cellerne bruger de molekyler, vi indtager gennem vores kost som en slags respiratorisk "brændstof".

Cellulær respiration er energigenereringsprocessen i form af ATP-molekyler, hvor de molekyler, der skal nedbrydes, undergår oxidation, og den endelige acceptor af elektronerne er i de fleste tilfælde et uorganisk molekyle.

Et væsentligt træk, der gør det muligt at udføre vejrtrækningen, er tilstedeværelsen af ​​en elektron transportkæde. Ved aerob åndedræt er den endelige acceptor af elektronerne oxygenmolekylet.

Under normale forhold er disse "brændstoffer" kulhydrater eller kulhydrater og fedtstoffer eller lipider. Da kroppen går ind under usikrede forhold på grund af mangel på mad, skiller det sig ud over brugen af ​​proteiner for at forsøge at tilfredsstille sine energiske krav.

Ordet åndedræt er en del af vores ordforråd i hverdagen. Til handling af at tage luft i lungerne, i kontinuerlige cykluser af udånding og indånding kalder vi det vejrtrækning.

Men i den biologiske konteksts formelle kontekst betegnes denne handling ved udtrykket ventilation. Således anvendes udtrykket respiration til at henvise til processer, der finder sted på cellulært niveau.

Processer (stadier)

Stadierne af aerob åndedræt indebærer de trin, der er nødvendige for at udvinde energi fra organiske molekyler - i dette tilfælde vil vi beskrive tilfælde af glukosemolekylet som et åndedrætbrændstof - indtil oxygenoptageren er nået.

Denne komplekse metaboliske vej er opdelt i glycolyse, Krebs cyklus og elektron transportkæde:

glykolyse

Det første trin for nedbrydningen af ​​glucosemonomeren er glycolyse, også kaldet glycolyse. Dette trin kræver ikke ilt direkte og er til stede i stort set alle levende væsener.

Målet med denne metaboliske vej er spaltningen af ​​glucose i to molekyler pyruvinsyre, opnåelsen af ​​to netto energimolekyler (ATP) og reduktionen af ​​to molekyler af NAD+.

I nærværelse af ilt kan ruten fortsætte til Krebs-cyklen og elektrontransportkæden. Hvis oxygenet ikke er til stede, vil molekylerne følge fermentationsstien. Glykolyse er med andre ord en almindelig metabolisk vej for aerob og anaerob respiration.

Forud for Krebs-cyklen skal oxidativ dekarboxylering af pyruvsyre forekomme. Dette trin er formidlet af et meget vigtigt enzymkompleks, der kaldes pyruvatdehydrogenase, som udfører den ovennævnte reaktion.

Pyruvat bliver således et acetylradikal, der senere er fanget af coenzym A, der er ansvarlig for transporten til Krebs-cyklen..

Krebs cyklus

Krebs-cyklen, også kendt som citronsyrecyklus eller tricarboxylsyrecyklus, består af en række biokemiske reaktioner katalyseret af specifikke enzymer, der søger gradvist at frigive den kemiske energi, der er lagret i acetylco-enzym A.

Det er en vej, der fuldstændigt oxiderer pyruvatmolekylet og forekommer i matrixen af ​​mitokondrier.

Denne cyklus er baseret på en række oxidations- og reduktionsreaktioner, der overfører den potentielle energi i form af elektroner til elementer, der accepterer dem, især NAD-molekylet.+.

Oversigt over Krebs-cyklen

Hvert pyruvinsyremolekyle er brudt i carbondioxid og et to-carbon-molekyle, kendt som acetylgruppen. Med bindingen til coenzym A (nævnt i det foregående afsnit) dannes acetylco-enzym A-komplekset.

De to carbonatomer af pyruvsyre kommer ind i cyklussen, kondenserer med oxaloacetatet og danner et seks-carbon-citratmolekyle. Således forekommer oxidative trinreaktioner. Citrat vender tilbage til oxaloacetat med en teoretisk produktion af 2 mol kuldioxid, 3 mol NADH, 1 FADH2 og 1 mol GTP.

Da to molekyler pyruvat dannes i glycolyse, involverer et glukosemolekyle to omdrejninger af Krebs-cyklusen.

Elektron transportkæde

En elektrontransportkæde består af en sekvens af proteiner, der har evnen til at udføre oxidations- og reduktionsreaktioner.

Elektrons passage af proteinkomplekserne omdannes til en gradvis frigivelse af energi, der efterfølgende anvendes i dannelsen af ​​ATP kemosomotisk. Det er vigtigt at bemærke, at den sidste reaktion af kæden er af den irreversible type.

I eukaryote organismer, der har subcellulære rum, forankres elementerne i transportkæden til mitokondrierens membran. I prokaryoter, der mangler sådanne rum, er elementerne i kæden placeret i cellens plasmamembran.

Reaktionerne i denne kæde fører til dannelsen af ​​ATP ved hjælp af den energi, der opnås ved transport af hydrogen fra transportørerne, indtil den når den endelige acceptor: oxygen, en reaktion, der frembringer vand.

Klasser af transportmolekyler

Kæden består af tre transportvarianter. Den første klasse er flavoproteinerne, der er karakteriseret ved tilstedeværelsen af ​​flavin. Denne type transportør kan udføre to typer reaktioner, både reduktion og oxidation, alternativt.

Den anden type dannes af cytokromerne. Disse proteiner har en hæmegruppe (som for hæmoglobin), som kan have forskellige oxidationstilstande.

Den sidste klasse af transportør er ubiquinon, også kendt som coenzym Q. Disse molekyler er ikke protein af natur..

Organer med aerob åndedræt

De fleste levende organismer har en respiration af den aerob typen. Det er typisk for eukaryotiske organismer (væsener med en ægte kerne i deres celler, afgrænset af en membran). Alle dyr, planter og svampe trækker vejret aerobt.

Dyr og svampe er heterotrofe organismer, hvilket betyder, at "brændstof", som vil blive anvendt i respirationsmetabolsk vej, skal forbruges aktivt i kosten. I modsætning til planter, der har evnen til at producere deres egne fødevarer af fotosyntetiske veje.

Nogle genera af prokaryoter har også brug for ilt for deres vejrtrækning. Specifikt er der strenge aerobic bakterier - det vil sige, de vokser kun i miljøer med ilt, såsom pseudomonas.

Andre bakterier har evnen til at ændre deres stofskifte fra aerob til anaerob afhængig af miljømæssige forhold, såsom salmonella. I prokaryoter er at være aerob eller anaerob en vigtig egenskab for dets klassificering.

Forskelle med anaerob respiration

Den modsatte proces til aerob åndedræt er den anaerobe modalitet. Den mest oplagte forskel mellem de to er brugen af ​​ilt som den sidste elektronacceptor. Anaerob åndedræt anvender andre uorganiske molekyler som acceptorer.

Desuden er reaktionsproduktets slutprodukt ved anaerob respiration et molekyle, der stadig har potentialet til at fortsætte med at oxidere. For eksempel er mælkesyren dannet i musklerne under fermentering. I modsætning hertil er de endelige produkter af aerob åndedræt kuldioxid og vand.

Der er også forskelle fra energisynspunktet. I den anaerobe vej er der kun produceret to molekyler af ATP (svarende til den glycolytiske vej), mens det ved aerobe åndedræt er slutproduktet generelt ca. 38 molekyler ATP - hvilket er en signifikant forskel.

referencer

  1. Campbell, M. K. & Farrell, S. O. (2011). Biokemi. Sjette udgave. Thomson. Brooks / Cole.
  2. Curtis, H. (2006). Invitation til biologi. Sjette udgave. Buenos Aires: Panamerikanske Medical.
  3. Estrada, E & Aranzábal, M. (2002). Atlas af hvirveldyr histologi. National Autonomous University of Mexico. S. 173.
  4. Hall, J. (2011). Traktaten for medicinsk fysiologi. New York: Elsevier Health Sciences.
  5. Harisha, S. (2005). En introduktion til praktisk bioteknologi. New Delhi: Firewall Media.
  6. Hill, R. (2006). Dyrefysiologi Madrid: Panamerikansk Medicinsk.
  7. Iglesias, B., Martín, M. & Prieto, J. (2007). Faser af fysiologi. Madrid: Tebar.
  8. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biokemi: tekst og atlas. Ed. Panamericana Medical.
  9. Vasudevan, D. & Sreekumari S. (2012). Tekst af biokemi til medicinske studerende. Sjette udgave. Mexico: JP Medical Ltd.