Aerobne značilnosti dihanja, stopnje in organizmi



The aerobno dihanje ali aerobika je biološki proces, ki vključuje pridobivanje energije iz organskih molekul - predvsem glukoze - skozi vrsto oksidacijskih reakcij, kjer je končni akceptor elektronov kisik.

Ta proces je prisoten v veliki večini organskih bitij, zlasti evkariontov. Vse živali, rastline in glivice dihajo aerobno. Poleg tega nekatere bakterije kažejo tudi aerobno presnovo.

Na splošno je postopek pridobivanja energije iz molekule glukoze razdeljen na glikolizo (ta korak je pogost v obeh aerobnih in anaerobnih poteh), Krebsov cikel in transportna veriga elektronov..

Koncept aerobne respiracije je v nasprotju z anaerobnim dihanjem. Pri slednjem je končni akceptor elektrona še ena anorganska snov, razen kisika. To je značilno za nekatere prokariote.

Indeks

  • 1 Kaj je kisik?
  • 2 Značilnosti dihanja
  • 3 Procesi (faze)
    • 3.1 Glukoliza
    • 3.2 Krebsov cikel
    • 3.3 Povzetek Krebsovega cikla
    • 3.4 Prevozna veriga za elektrone
    • 3.5 Razredi transportnih molekul
  • 4 Organizmi z aerobno dihanje
  • 5 Razlike pri anaerobni respiraciji
  • 6 Reference

Kaj je kisik?

Pred razpravljanjem o procesu aerobne respiracije je potrebno poznati nekatere vidike molekule kisika.

Je kemijski element, ki je predstavljen v periodnem sistemu s črko O in atomsko številko 8. V standardnih pogojih temperature in tlaka kisik veže v parih, kar povzroči nastanek molekule kisika..

Ta plin, ki ga tvorita dva atoma, je kisik, nima barve, vonja ali okusa in je predstavljen s formulo O2. V ozračju je pomembna komponenta, zato je treba ohraniti večino oblik življenja na zemlji.

Zahvaljujoč plinasti naravi kisika lahko molekula prosto prehaja skozi celične membrane - tako zunanjo membrano, ki ločuje celico od zunajceličnega okolja, kot tudi membranam subceličnih predelkov, med temi mitohondriji..

Značilnosti dihanja

Celice uporabljajo molekule, ki jih zaužijemo skozi prehrano, kot vrsto dihalnega "goriva"..

Celično dihanje je proces, ki ustvarja energijo, v obliki molekul ATP, kjer se molekule, ki jih je treba razgraditi, oksidirajo in končni akceptor elektronov je v večini primerov anorganska molekula..

Bistvena značilnost, ki omogoča izvajanje dihalnih procesov, je prisotnost verige za prenos elektrona. Pri aerobni respiraciji je končni akceptor elektronov molekula kisika.

V normalnih pogojih so ta "goriva" ogljikovi hidrati ali ogljikovi hidrati ter maščobe ali lipidi. Ker telo zaradi pomanjkanja hrane vstopa v negotove razmere, se zateče k uporabi beljakovin, da bi poskušalo zadovoljiti svoje energetske zahteve..

Beseda dihanje je del našega besedišča v vsakdanjem življenju. Za dejanje vdihavanja zraka v pljuča, v nenehnih ciklih izdihov in inhalacij, ga imenujemo dihanje.

V formalnem kontekstu bioloških znanosti pa je to dejanje označeno z izrazom prezračevanje. Izraz dihanje se torej uporablja za procese, ki potekajo na celični ravni.

Procesi (faze)

Faze aerobne respiracije vključujejo korake, potrebne za pridobivanje energije iz organskih molekul - v tem primeru bomo opisali molekulo glukoze kot dihalno gorivo - dokler ne dosežemo akceptorja kisika..

Ta kompleksna presnovna pot je razdeljena na glikolizo, Krebsov cikel in transportno verigo elektronov:

Glukoliza

Prvi korak za razgradnjo glukoznega monomera je glikoliza, imenovana tudi glikoliza. Ta korak ne zahteva neposredno kisika in je prisoten v skoraj vseh živih bitijih.

Cilj te presnovne poti je cepitev glukoze v dve molekuli piruvične kisline, pridobitev dveh neto energijskih molekul (ATP) in zmanjšanje dveh molekul NAD.+.

V prisotnosti kisika lahko pot nadaljuje do Krebsovega cikla in transportne verige elektronov. Če je kisik odsoten, bodo molekule sledile poti fermentacije. Z drugimi besedami, glikoliza je pogosta presnovna pot aerobne in anaerobne respiracije.

Pred Krebsovim ciklom se mora pojaviti oksidativna dekarboksilacija piruvične kisline. Ta korak posreduje zelo pomemben encimski kompleks, imenovan piruvat dehidrogenaza, ki izvaja zgoraj omenjeno reakcijo..

Tako postane piruvat acetilni ostanek, ki ga kasneje ujame koencim A, ki je odgovoren za prenos v Krebsov cikel..

Krebsov cikel

Krebsov cikel, znan tudi kot cikel citronske kisline ali cikel trikarboksilne kisline, je sestavljen iz niza biokemičnih reakcij, ki jih katalizirajo specifični encimi, ki si prizadevajo za postopno sproščanje kemične energije, shranjene v acetil koencimu A.

To je pot, ki popolnoma oksidira molekulu piruvata in se pojavi v matriksu mitohondrijev.

Ta cikel temelji na seriji oksidacijskih in redukcijskih reakcij, ki prenašajo potencialno energijo v obliki elektronov na elemente, ki jih sprejemajo, zlasti na molekulo NAD.+.

Povzetek Krebsovega cikla

Vsaka molekula piruvične kisline je razdeljena na ogljikov dioksid in na molekulo z dvema ogljikom, znano kot acetilna skupina. Z vezavo na koencim A (omenjen v prejšnjem oddelku) nastane kompleks acetil koencima A.

Dva ogljika piruvične kisline vstopita v cikel, kondenzirata z oksaloacetatom in tvorita molekulo citrata s šestimi ogljiki. Tako pride do oksidacijskih stopenjskih reakcij. Citrat se vrne v oksaloacetat s teoretično proizvodnjo 2 molov ogljikovega dioksida, 3 moli NADH, 1 FADH2 in 1 mol GTP.

Ker se v glikolizi tvorita dve molekuli piruvata, molekula glukoze vključuje dve revoluciji Krebsovega cikla..

Elektronska transportna veriga

Transportna veriga elektronov je sestavljena iz zaporedja proteinov, ki imajo sposobnost izvajanja oksidacijskih in redukcijskih reakcij.

Prehod elektronov s temi proteinskimi kompleksi se prevede v postopno sproščanje energije, ki se nato uporabi pri generiranju ATP kemosomotično. Pomembno je omeniti, da je zadnja reakcija verige nepovratnega tipa.

Pri evkariontskih organizmih, ki imajo subcelularne oddelke, so elementi transportne verige pritrjeni na membrano mitohondrijev. Pri prokariontih, ki nimajo takšnih predelkov, se elementi verige nahajajo v plazemski membrani celice.

Reakcije te verige vodijo do tvorbe ATP s pomočjo energije, ki jo dobimo s premestitvijo vodika s strani transporterjev, dokler ne doseže končnega akceptorja: kisika, ki povzroči vodo..

Razredi transportnih molekul

Veriga je sestavljena iz treh transportnih variant. Prvi razred so flavoproteini, za katere je značilna prisotnost flavina. Ta vrsta transporterja lahko izvede dve vrsti reakcij, tako redukcijo kot oksidacijo.

Drugi tip tvorijo citokromi. Ti proteini imajo heme skupino (kot hemoglobin), ki ima lahko različna oksidacijska stanja.

Zadnji razred transporterja je ubikinon, znan tudi kot koencim Q. Te molekule v naravi niso beljakovine..

Organizmi z aerobno dihanje

Večina živih organizmov ima dihanje aerobnega tipa. Značilna je za evkariontske organizme (bitja z resničnim jedrom v celicah, omejena z membrano). Vse živali, rastline in glivice dihajo aerobno.

Živali in glivice so heterotrofni organizmi, kar pomeni, da mora biti "gorivo", ki bo uporabljeno v presnovni poti dihanja, aktivno porabljeno v prehrani. V nasprotju z rastlinami, ki imajo sposobnost, da proizvajajo lastno hrano s fotosintetično potjo.

Nekateri rodovi prokariotov potrebujejo tudi kisik za dihanje. Natančneje, obstajajo stroge aerobne bakterije - to pomeni, da rastejo samo v okoljih s kisikom, kot je pseudomonas.

Drugi rodovi bakterij imajo sposobnost spremeniti svoj metabolizem od aerobne do anaerobne glede na okoljske pogoje, kot je salmonela. Pri prokariontih je aerobna ali anaerobna značilnost za njegovo razvrstitev.

Razlike z anaerobno dihanjem

Nasprotni proces aerobne respiracije je anaerobna modalnost. Najbolj očitna razlika med njima je uporaba kisika kot končnega akceptorja elektrona. Anaerobna respiracija uporablja druge anorganske molekule kot akceptorje.

Poleg tega je pri anaerobni respiraciji končni produkt reakcije molekula, ki ima še vedno potencial za nadaljevanje oksidacije. Na primer, mlečna kislina nastane v mišicah med fermentacijo. V nasprotju s tem so končni produkti aerobne respiracije ogljikov dioksid in voda.

Obstajajo tudi razlike z energetskega vidika. V anaerobni poti nastanejo le dve molekuli ATP (ki ustrezata glikolitični poti), medtem ko je pri aerobni respiraciji končni produkt na splošno približno 38 molekul ATP - kar je pomembna razlika.

Reference

  1. Campbell, M. K., in Farrell, S. O. (2011). Biokemija Šesta izdaja. Thomson. Brooks / Cole.
  2. Curtis, H. (2006). Vabilo na biologijo. Šesta izdaja. Buenos Aires: Panameriška medicina.
  3. Estrada, E & Aranzábal, M. (2002). Atlas histologije vretenčarjev. Nacionalna avtonomna univerza v Mehiki. Str.
  4. Hall, J. (2011). Pogodba o medicinski fiziologiji. New York: Elsevier Health Sciences.
  5. Harisha, S. (2005). Uvod v praktično biotehnologijo. New Delhi: Mediji za požarni zid.
  6. Hill, R. (2006). Fiziologija živali Madrid: Panameriška medicina.
  7. Iglesias, B., Martín, M. in Prieto, J. (2007). Osnove fiziologije. Madrid: Tebar.
  8. Koolman, J., in Röhm, K. H. (2005). Biokemija: besedilo in atlas. Ed Panamericana Medical.
  9. Vasudevan, D. & Sreekumari S. (2012). Besedilo biokemije za študente medicine. Šesta izdaja. Mehika: JP Medical Ltd.