Anaerobe åndedrætsegenskaber, typer og organismer

den anaerob respiration eller anaerob er en metabolisk modalitet, hvor kemisk energi frigives ud fra organiske molekyler. Den endelige elektronacceptor af denne hele proces er et andet molekyle end oxygen, såsom nitration eller sulfater.

De organismer, der præsenterer denne type stofskifte, er prokaryoter og kaldes anaerobe organismer. Prokaryoter, der er strengt anaerobe, kan kun leve i omgivelser, hvor ilt ikke er til stede, da det er meget giftigt og endog dødeligt.

Visse mikroorganismer - bakterier og gær - får deres energi gennem fermenteringsprocessen. I dette tilfælde kræver processen ikke ilt eller en elektrontransportkæde. Efter glycolyse tilsættes et par ekstra reaktioner, og slutproduktet kan være ethylalkohol.

I årevis har industrien udnyttet denne proces til at producere produkter af interesse for konsum, såsom brød, vin, øl, blandt andre..

Vores muskler er også i stand til at udføre anaerob respiration. Når disse celler udsættes for en intens indsats, begynder processen med lactisk fermentering, hvilket resulterer i akkumulering af dette produkt i musklerne, hvilket skaber træthed.

indeks

• 1 kendetegn
• 2 typer
  • 2.1 Anvendelse af nitrater som elektronacceptor
  • 2.2 Anvendelse af sulfater som elektronacceptor
  • 2.3 Anvendelse af kuldioxid som elektronacceptor
• 3 Fermentering
• 4 Organer med anaerob respiration
  • 4.1 Streng anaerober
  • 4.2 Valgfri anaerober
  • 4.3 Organer med evne til at fermentere
• 5 Økologisk relevans
• 6 Forskelle med aerob vejrtrækning
• 7 referencer

funktioner

Åndedræt er det fænomen, hvorved energi opnås i form af ATP, der starter fra forskellige organiske molekyler - hovedsageligt kulhydrater. Denne proces foregår takket være forskellige kemiske reaktioner, der finder sted inde i cellerne.

Selvom den største kilde energi i de fleste organismer er glucose, kan andre molekyler anvendes til energiudvinding, og andre sukkere, fedtsyrer eller i ekstreme tilfælde, aminosyrer - byggesten proteiner.

Den energi, som hvert molekyle er i stand til at frigive kvantificeres i joules. Ruterne eller biokemiske veje for organismer til nedbrydning af disse molekyler afhænger hovedsageligt af tilstedeværelsen eller fraværet af oxygen. På denne måde kan vi klassificere vejrtrækning i to store grupper: anaerob og aerob.

Ved anaerob respiration er der en elektrontransportkæde, der genererer ATP, og den endelige elektronacceptor er et organisk stof, såsom nitration, sulfater, blandt andre.

Det er vigtigt ikke at forveksle denne type anaerob respiration med gæring. Begge processer er uafhængige af ilt, men i sidstnævnte er der ingen elektron transportkæde.

typen

Der er flere ruter, hvormed en organisme kan trække vejret uden ilt. Hvis der ikke er nogen elektrontransportkæde, vil oxidationen af ​​organisk materiale kombineres med reduktionen af ​​andre atomer i energikilden i fermenteringsprocessen (se nedenfor).

Hvis der er en transportkæde, kan antage forskellige ioner, herunder nitrat, jern, mangan, sulfater, carbondioxid, etc. rolle endelige elektronacceptor.

Elektrontransportkæden er et system af oxidationsreduktionsreaktioner, som fører til produktion af energi i form af ATP ved en modalitet kaldet oxidativ phosphorylering.

De enzymer, der er involveret i processen, findes inden for bakterierne, der er forankret til membranen. Prokaryoter har sådanne invaginationer eller vesikler, der ligner mitokondrier af eukaryotiske organismer. Dette system varierer meget mellem bakterier. De mest almindelige er:

Anvendelse af nitrater som elektronacceptor

En stor gruppe bakterier med anaerob respiration er katalogiseret som nitratreducerende bakterier. I denne gruppe er den endelige acceptor af elektrontransportkæden NO-ionet₃^-.

Inden for denne gruppe er der forskellige fysiologiske modaliteter. Nitratreduktionsmidler kan være af respiratorisk type, hvor NO-ionet₃^- tilfældigvis er nej₂^-; kan være denitrifying, hvor nævnte ion går til N₂, eller af assimileringstypen, hvor den pågældende ion bliver NH₃.

Elektrondonorerne kan blandt andet være pyruvat, succinat, lactat, glycerol, NADH. Den repræsentative organisme af denne metabolisme er den velkendte bakterie Escherichia coli.

Anvendelse af sulfater som elektronacceptor

Kun få arter af strenge anaerobe bakterier kan tage sulfationen og konvertere den til S^2- og vand. Nogle få substrater anvendes til reaktionen, blandt de mest almindelige er mælkesyre og firecarbon-dicarboxylsyrer.

Brug af kuldioxid som elektronacceptor

Archaea er prokaryote organismer, som normalt befinder sig i ekstreme regioner, og er karakteriseret ved at udvise meget bestemte metaboliske veje.

En af disse er arkæerne, der er i stand til at producere methan, og for at opnå dette bruger de kuldioxid som den endelige acceptor. Det endelige produkt af reaktionen er methangas (CH₄).

Disse organismer lever i kun meget specifikke områder af økosystemer, hvor hydrogenkoncentrationen er høj, da det er et af de elementer, der er nødvendige for reaktionen - som søbunden eller fordøjelseskanal visse pattedyr.

fermentering

Som nævnt er fermentering en metabolisk proces, der ikke kræver, at der udføres oxygen. Bemærk, at det adskiller sig fra den anaerobe åndedræt, der er nævnt i det foregående afsnit på grund af manglen på en elektrontransportkæde.

Fermentering er karakteriseret som en proces, der frigiver energi baseret på sukkerarter eller andre organiske molekyler, ikke kræver oxygen, ikke behøver Krebs cyklus eller elektron transportkæden, den endelige acceptor er et organisk molekyle og producerer små mængder af ATP - en eller to.

Når cellen har afsluttet glycolyseprocessen, opnår den to molekyler pyruvinsyre for hvert molekyl af glucose.

Hvis der ikke er adgang til ilt, kan cellen tage til genereringen af ​​noget organisk molekyle til dannelse af NAD⁺ eller NADP⁺ der kan gå ind i en anden glykolyscyklus.

Afhængigt af kroppen holder fermenteringen, kan slutproduktet være mælkesyre, ethanol, propionsyre, eddikesyre, smørsyre, butanol, acetone, isopropylalkohol, ravsyre, myresyre, butandiol etc..

Disse reaktioner er også normalt forbundet med udskillelsen af ​​kuldioxid eller dihydrogenmolekyler.

Organer med anaerob respiration

Den anaerobiske respirationsproces er typisk for prokaryoter. Denne gruppe af organismer er kendetegnet ved mangel på en sand kerne (afgrænset af en biologisk membran) og subcellulære rum, såsom mitokondrier eller chloroplaster. Inden for denne gruppe er bakterier og arkæa.

Strenge anaerober

Mikroorganismerne, der er berørt på en dødelig måde ved tilstedeværelsen af ​​ilt, kaldes strenge anaerober, såsom køn Clostridium.

Anaerob stofskifte besidde en type giver disse mikroorganismer kolonisere ekstreme miljøer mangler ilt, hvor aerob ikke kunne leve så meget dybt vand, jord eller fordøjelseskanalen af ​​visse dyr.

Fakultative anaerober

Derudover er der nogle mikroorganismer i stand til at skifte mellem aerob og anaerob type metabolisme afhængigt af dine behov og miljøforholdene.

Der er dog bakterier med stram aerob åndedræt, som kun kan vokse og udvikle sig i iltrige omgivelser.

I de mikrobiologiske videnskaber er kendskabet til typen af ​​stofskifte et tegn, der hjælper med at identificere mikroorganismer.

Organer med evnen til at fermentere

Derudover er der andre organismer, der er i stand til at udføre luftveje uden behov for ilt eller transportkæde, det vil sige de gærer.

Blandt dem finder vi nogle typer gær (Saccharomyces), bakterier (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) og endda vores egne muskelceller. Under processen karakteriseres hver art ved at udskille et andet produkt.

Økologisk relevans

Ud fra økologisk synsvinkel opfylder anaerob respiration transcendentale funktioner inden for økosystemer. Denne proces foregår i forskellige levesteder, som f.eks. Marine sedimenter eller ferske kroppe, dyb jordmiljøer..

Nogle bakterier tager sulfater til dannelse af hydrogensulfid og bruger carbonat til dannelse af methan. Andre arter kan bruge nitrationen og reducere den til nitrition, nitrogenoxid eller nitrogengas.

Disse processer er vigtige i naturlige cyklusser, både for nitrogen og for svovl. For eksempel er den anaerobe vej den vigtigste rute, hvormed kvælstof er fast og er i stand til at vende tilbage til atmosfæren i form af gas.

Forskelle med aerob vejrtrækning

Den mest oplagte forskel mellem disse to metaboliske processer er brugen af ​​ilt. I aerobic virker dette molekyle som en endelig elektronacceptor.

Energetisk er aerob åndedræt meget mere rentabelt, da det frigiver betydelige mængder energi - omkring 38 molekyler af ATP. I modsætning hertil er adskillelse i fravær af ilt karakteriseret ved et meget lavere antal ATP, som varierer meget afhængigt af organismen.

Produkterne fra udskillelsen varierer også. Aerob åndedræbelse slutter med produktion af kuldioxid og vand, mens der i aerob er mellemprodukterne varieret - såsom mælkesyre, alkohol eller andre organiske syrer, for eksempel.

Med hensyn til hastighed tager aerob vejrtrækning meget længere. Således udgør den anaerobe proces en hurtig energikilde for organismer.

referencer

1. Baron, S. (1996). Medicinsk mikrobiologi 4. udgave. University of Texas Medical Branch i Galveston.
2. Beckett, B. S. (1986). Biologi: en moderne introduktion. Oxford University Press, USA.
3. Fauque, G. D. (1995). Økologi af sulfatreducerende bakterier. i Sulfatreducerende bakterier (s. 217-241). Springer, Boston, MA.
4. Soni, S. K. (2007). Mikrober: en energikilde til det 21. århundrede. New India Publishing.
5. Wright, D. B. (2000). Human fysiologi og sundhed. Heinemann.