Aerobe respirationsegenskaber, stadier og organismer

4086
Robert Johnston

Det aerob respiration eller aerob er en biologisk proces, der involverer opnåelse af energi fra organiske molekyler - hovedsageligt fra glucose - ved en række oxidationsreaktioner, hvor den endelige acceptor af elektroner er ilt.

Denne proces er til stede i langt størstedelen af ​​organiske væsener, specifikt eukaryoter. Alle dyr, planter og svampe trækker vejret aerobt. Derudover udviser nogle bakterier også aerob stofskifte..

I eukaryoter er maskineriet til cellulær respiration placeret i mitokondrier.
Kilde: National Human Genome Research Institute (NHGRI) fra Bethesda, MD, USA [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)], via Wikimedia Commons

Generelt er processen med at opnå energi fra glukosemolekylet opdelt i glykolyse (dette trin er almindeligt i både den aerobe og den anaerobe vej), Krebs-cyklussen og elektrontransportkæden..

Begrebet aerob respiration er imod anaerob respiration. I sidstnævnte er den endelige acceptor af elektronerne et andet uorganisk stof, der adskiller sig fra ilt. Det er typisk for nogle prokaryoter.

Artikelindeks

  • 1 Hvad er ilt?
  • 2 Egenskaber ved respiration
  • 3 processer (trin)
    • 3.1 Glykolyse
    • 3.2 Krebs cyklus
    • 3.3 Resumé af Krebs-cyklussen
    • 3.4 Elektron transportkæde
    • 3.5 Klasser af bærermolekyler
  • 4 Organismer med aerob respiration
  • 5 Forskelle med anaerob respiration
  • 6 Referencer

Hvad er ilt?

Før vi diskuterer processen med aerob respiration, er det nødvendigt at kende visse aspekter af iltmolekylet.

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

Denne gas, der består af to iltatomer, har ingen farve, lugt eller smag og er repræsenteret med formlen Oto. I atmosfæren er det en fremtrædende komponent og er nødvendig for at opretholde de fleste livsformer på jorden..

Takket være iltets gasformige natur er molekylet i stand til frit at krydse cellemembraner - både den ydre membran, der adskiller cellen fra det ekstracellulære miljø, og membranerne i de subcellulære rum, inklusive mitokondrier..

Åndedrætsegenskaber

Celler bruger molekylerne, som vi indtager gennem vores diæt, som en slags respiratorisk ”brændstof”.

Cellular respiration er den energi-genererende proces i form af ATP-molekyler, hvor molekylerne, der skal nedbrydes, gennemgår oxidation, og den endelige acceptor af elektronerne i de fleste tilfælde er et uorganisk molekyle.

Et væsentligt træk, der tillader vejrtrækningsprocesser, er tilstedeværelsen af ​​en elektrontransportkæde. I aerob respiration er den endelige elektronacceptor iltmolekylet.

Under normale forhold er disse "brændstoffer" kulhydrater eller kulhydrater og fedt eller lipider. Da kroppen går ind i usikre forhold på grund af mangel på mad, tyr den til brugen af ​​proteiner for at forsøge at tilfredsstille sine energibehov.

Ordet respiration er en del af vores ordforråd i hverdagen. Handlingen med at tage luft ind i vores lunger i kontinuerlige cyklusser af udånding og indånding kalder vi åndedræt..

Imidlertid er en sådan handling i den formelle sammenhæng med biovidenskab betegnet med betegnelsen ventilation. Således bruges udtrykket respiration til at henvise til processer, der finder sted på mobilniveau..

Processer (trin)

Stadierne af aerob respiration involverer de nødvendige trin for at udvinde energi fra organiske molekyler - i dette tilfælde vil vi beskrive tilfældet med glukosemolekylet som åndedrætsbrændstof - indtil det når iltacceptoren..

Denne komplekse metaboliske vej er opdelt i glykolyse, Krebs-cyklussen og elektrontransportkæden:

Glykolyse

Figur 1: glykolyse vs glukoneogenese. Reaktioner og enzymer involveret.

Det første trin i nedbrydningen af ​​glukosemonomeren er glykolyse, også kaldet glykolyse. Dette trin kræver ikke ilt direkte, og det er til stede i stort set alle levende ting.

Målet med denne metaboliske vej er spaltning af glukose i to molekyler af pyruvinsyre, hvorved der opnås to nettoenergimolekyler (ATP) og reduktion af to NAD-molekyler.+.

I nærvær af ilt kan stien fortsætte til Krebs-cyklussen og elektrontransportkæden. Hvis ilt er fraværende, vil molekylerne følge fermenteringsvejen. Med andre ord er glykolyse en almindelig metabolisk vej til aerob og anaerob respiration..

Før Krebs-cyklussen skal oxidativ decarboxylering af pyruvinsyre forekomme. Dette trin medieres af et meget vigtigt enzymkompleks, kaldet pyruvatdehydrogenase, som udfører ovennævnte reaktion..

Således bliver pyruvat en acetylradikal, der efterfølgende fanges af coenzym A, som er ansvarlig for at transportere det til Krebs-cyklussen..

Krebs cyklus

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

Det er en vej, der fuldstændigt oxiderer pyruvatmolekylet og forekommer i mitokondriernes matrix.

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

Resume af Krebs-cyklussen

Hvert molekyle af pyruvinsyre nedbrydes til kuldioxid og et to-kulstofmolekyle, kendt som en acetylgruppe. Med foreningen til coenzym A (nævnt i det foregående afsnit) dannes acetylcoenzym A-komplekset.

De to carbonatomer af pyruvinsyre kommer ind i cyklussen, kondenseres med oxaloacetat 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 FADHto og 1 mol GTP.

Da der dannes to pyruvatmolekyler i glykolyse, involverer et glukosemolekyle to omdrejninger af Krebs-cyklussen.

Elektron transportkæde

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

Passagen af ​​elektroner gennem disse proteinkomplekser resulterer i en gradvis frigivelse af energi, som efterfølgende bruges i dannelsen af ​​ATP af kemoosmotics. Det er vigtigt, at den sidste kædereaktion er af den irreversible type.

I eukaryote organismer, som har subcellulære rum, er elementerne i transportkæden forankret til mitokondriens membran. I prokaryoter, som mangler disse rum, er elementerne i kæden placeret i cellens plasmamembran..

Reaktionerne i denne kæde fører til dannelsen af ​​ATP gennem den energi, der opnås ved fortrængning af brint gennem transportørerne, indtil den når den endelige acceptor: ilt, en reaktion, der producerer vand..

Klasser af bærermolekyler

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

Den anden type består af cytokromer. Disse proteiner har en hæmgruppe (som hæmoglobin), som kan præsentere forskellige oxidationstilstande.

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

Organismer med aerob respiration

De fleste levende organismer har aerob respiration. Det er typisk for eukaryote 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 det "brændstof", der vil blive brugt i den metaboliske vej til respiration, skal indtages aktivt i kosten. I modsætning til planter, der har evnen til at producere deres egen mad via fotosyntese.

Nogle slægter af prokaryoter har også brug for ilt til deres åndedræt. Specifikt er der strenge aerobe bakterier - det vil sige, de vokser kun i iltrige miljøer, såsom pseudomonas..

Andre slægter af bakterier har evnen til at ændre deres stofskifte fra aerob til anaerob baseret på miljøforhold, såsom salmonella. I prokaryoter er aerob eller anaerob en vigtig egenskab for deres klassificering.

Forskelle fra anaerob respiration

Den modsatte proces til aerob respiration er den anaerobe tilstand. Den mest åbenlyse forskel mellem de to er brugen af ​​ilt som den endelige elektronacceptor. Anaerob respiration bruger andre uorganiske molekyler som acceptorer.

Desuden er slutproduktet af reaktionerne i anaerob respiration et molekyle, der stadig har potentialet til at fortsætte med at oxidere. For eksempel dannes mælkesyre i musklerne under gæring. I modsætning hertil er slutprodukterne fra aerob respiration kuldioxid og vand..

Der er også forskelle ud fra et energisynspunkt. I den anaerobe vej produceres kun to ATP-molekyler (svarende til den glycolytiske vej), mens slutproduktet i aerob respiration generelt er ca. 38 ATP-molekyler - hvilket er en signifikant forskel..

Referencer

  1. Campbell, M. K. og Farrell, S. O. (2011). Biokemi. Sjette udgave. Thomson. Brooks / Cole.
  2. Curtis, H. (2006). Invitation til biologi. Sjette udgave. Buenos Aires: Panamerikansk læge.
  3. Estrada, E & Aranzábal, M. (2002). Vertebrat Histologi Atlas. National Autonomous University of Mexico. Side 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-medier.
  6. Hill, R. (2006). Dyrefysiologi. Madrid: Panamerikansk medicin.
  7. Iglesias, B., Martín, M. & Prieto, J. (2007). Grundlag for fysiologi. Madrid: Tebar.
  8. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biokemi: tekst og atlas. Panamerican Medical Ed..
  9. Vasudevan, D. & Sreekumari S. (2012). Biokemi Tekst til medicinstuderende. Sjette udgave. Mexico: JP Medical Ltd..

Endnu ingen kommentarer