ANAEROB RESPIRASJON: EGENSKAPER, TYPER OG ORGANISMER - BIOLOGI - 2026

Den anaerobe respirasjon eller den anaerobe metabolske modus som er en kjemisk energi basert på organiske molekyler frigjøres. Den endelige elektronakseptoren i hele denne prosessen er et annet molekyl enn oksygen, som nitration eller sulfater.

Organismer som presenterer denne typen metabolisme er prokaryoter og kalles anaerobe organismer. Prokaryoter som er strengt anaerobe, kan bare leve i miljøer der oksygen ikke er til stede, siden det er svært giftig og til og med dødelig.

Anaerob respirasjon er til stede i prokaryoter.
Kilde: pixabay.com

Enkelte mikroorganismer - bakterier og gjær - henter energien sin gjennom gjæringsprosessen. I dette tilfellet krever ikke prosessen oksygen eller en elektrontransportkjede. Etter glykolyse tilsettes et par ekstra reaksjoner, og sluttproduktet kan være etylalkohol.

I årevis har industrien utnyttet denne prosessen for å produsere produkter av interesse for konsum, som blant annet brød, vin, øl.

Musklene våre er også i stand til anaerob respirasjon. Når disse cellene utsettes for intens innsats, begynner melkefermenteringsprosessen, noe som resulterer i akkumulering av dette produktet i musklene, og skaper tretthet.

kjennetegn

Respirasjon er fenomenet som energi oppnås i form av ATP, med utgangspunkt i forskjellige organiske molekyler - hovedsakelig karbohydrater. Denne prosessen foregår takket være forskjellige kjemiske reaksjoner som finner sted inne i celler.

Selv om hovedkilden til energi i de fleste organismer er glukose, kan andre molekyler brukes til energiutvinning, som andre sukkerarter, fettsyrer eller i tilfeller med ekstremt behov, aminosyrer - byggesteinene til proteiner.

Energien som hvert molekyl er i stand til å frigjøre, blir kvantifisert i joule. De biokjemiske traséer eller veier for organismer for nedbrytning av nevnte molekyler avhenger hovedsakelig av nærvær eller fravær av oksygen. På denne måten kan vi klassifisere respirasjon i to store grupper: anaerob og aerob.

Ved anaerob respirasjon er det en elektrontransportkjede som genererer ATP, og den endelige akseptoren av elektroner er et organisk stoff som nitration, sulfater, blant andre.

Det er viktig å ikke forveksle denne typen anaerob respirasjon med gjæring. Begge prosesser er uavhengige av oksygen, men i sistnevnte er det ingen elektrontransportkjede.

typer

Det er flere ruter som en organisme kan puste uten oksygen. Hvis det ikke er noen elektrontransportkjede, vil oksidasjonen av organisk materiale kobles med reduksjon av andre atomer fra energikilden i gjæringsprosessen (se nedenfor).

Når det gjelder en transportkjede, kan rollen som endelig elektronakseptor tas av forskjellige ioner, inkludert nitrat, jern, mangan, sulfater og karbondioksid.

Elektrontransportkjeden er et oksydreduksjonsreaksjonssystem som fører til produksjon av energi i form av ATP, ved en modalitet kalt oksidativ fosforylering.

Enzymene som er involvert i prosessen finnes i bakteriene, forankret til membranen. Prokaryoter har disse invaginasjoner eller vesikler som ligner mitokondriene til eukaryote organismer. Dette systemet varierer mye blant bakterier. De fleste allmenningene er:

Bruk av nitrater som elektronakseptor

En stor gruppe bakterier med anaerob respirasjon er klassifisert som nitratreduserende bakterier. I denne gruppen er den endelige akseptoren for elektrontransportkjeden NO ₃ ^- ionet .

Innenfor denne gruppen er det forskjellige fysiologiske modaliteter. Nitratreduserende midler kan være av luftveisart der ion NO ₃ ^- blir NO ₂ ^- ; De kan denitrifiserende, hvor nevnte ione passerer til N ₂ , eller av den type hvor assimilere ion aktuelle omdannes til NH ₃ .

Elektrongivere kan være pyruvat, succinat, laktat, glyserol, NADH, blant andre. Den representative organismen for denne metabolismen er de velkjente Escherichia coli-bakteriene.

Bruk av sulfater som elektronakseptor

Bare noen få arter av strenge anaerobe bakterier er i stand til å ta sulfationet og konvertere det til S ^2- og vann. Noen få underlag brukes til reaksjonen, blant de vanligste er melkesyre og firkarbon-dikarboksylsyrene.

Bruk av karbondioksid som elektronakseptor

Archaea er prokaryote organismer som vanligvis bor i ekstreme regioner, og er preget av å utvise veldig spesielle metabolske veier.

En av disse er archaea som er i stand til å produsere metan, og for å oppnå dette bruker de karbondioksid som den endelige akseptoren. Sluttproduktet fra reaksjonen er metangass (CH ₄ ).

Disse organismene bor bare i spesifikke økosystemområder, der konsentrasjonen av hydrogen er høy, siden det er et av elementene som er nødvendige for reaksjonen - for eksempel bunnen av innsjøer eller fordøyelseskanalen til visse pattedyr.

fermentering

Vingjæring

Som vi nevnte, er gjæring en metabolsk prosess som ikke krever tilstedeværelse av oksygen for å finne sted. Legg merke til at den skiller seg fra anaerob respirasjon nevnt i forrige seksjon ved fravær av en elektrontransportkjede.

Fermentering er preget av å være en prosess som frigjør energi fra sukker eller andre organiske molekyler, ikke krever oksygen, trenger ikke en Krebs-syklus eller elektrontransportkjede, den endelige akseptoren er et organisk molekyl og produserer små mengder ATP - en eller to.

Når cellen har fullført glykolyseprosessen, oppnår den to molekyler pyruvinsyre for hvert glukosemolekyl.

I mangel av oksygentilgjengelighet, kan cellen ty til generering av noe organisk molekyl for å oppnå generasjonen av NAD ⁺ eller NADP ⁺ som kan gå inn i en annen syklus med glykolyse igjen.

Avhengig av organismen som utfører gjæringen, kan sluttproduktet være melkesyre, etanol, propionsyre, eddiksyre, smørsyre, butanol, aceton, isopropylalkohol, ravsyre, maursyre, butandiol, blant andre.

Disse reaksjonene er ofte assosiert med utskillelsen av karbondioksyd eller dihydrogenmolekyler.

Organismer med anaerob respirasjon

Den anaerobe respirasjonsprosess er typisk for prokaryoter. Denne gruppen av organismer er preget av å mangle en ekte kjerne (avgrenset av en biologisk membran) og subcellulære rom, for eksempel mitokondrier eller kloroplast. Innenfor denne gruppen er bakterier og archaea.

Strenge anaerober

Mikroorganismer som er dødelig påvirket av tilstedeværelsen av oksygen kalles strengt anaerobe, for eksempel slekten Clostridium.

Å ha en anaerob metabolisme gjør at disse mikroorganismer kan kolonisere ekstreme omgivelser uten oksygen, der aerobe organismer ikke kunne bo, slik som veldig dypt vann, jordsmonn eller fordøyelseskanalen til noen dyr.

Fakultative anaerober

I tillegg er det noen mikroorganismer som kan veksle mellom aerob og anaerob metabolisme, avhengig av deres behov og miljøforhold.

Imidlertid er det bakterier med streng aerob respirasjon som bare kan vokse og utvikle seg i oksygenrike miljøer.

I mikrobiologiske vitenskaper er kunnskap om typen metabolisme en karakter som hjelper til med å identifisere mikroorganismer.

Organismer med evne til å gjære

I tillegg er det andre organismer som er i stand til å skape luftveier uten behov for oksygen eller en transportkjede, det vil si at de gjærer.

Blant dem finner vi noen typer gjær (Saccharomyces), bakterier (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) og til og med våre egne muskelceller. Under prosessen er hver art preget av utskillelse av et annet produkt.

Økologisk relevans

Fra økologisk synspunkt oppfyller anaerob respirasjon transcendentale funksjoner i økosystemer. Denne prosessen foregår i forskjellige naturtyper, som marine sedimenter eller ferskvannsforekomster, dypt jordsmiljøer, blant andre.

Noen bakterier tar sulfater for å danne hydrogensulfid og bruker karbonat for å danne metan. Andre arter er i stand til å bruke nitrationet og redusere det til nitrition, lystgass eller nitrogengass.

Disse prosessene er viktige i naturlige sykluser, både for nitrogen og svovel. For eksempel er den anaerobe trasé hovedveien som nitrogen blir fikset på og er i stand til å returnere til atmosfæren som en gass.

Forskjeller fra aerob respirasjon

Den mest åpenbare forskjellen mellom disse to metabolske prosessene er bruken av oksygen. I aerobic fungerer dette molekylet som en endelig elektronakseptor.

Energisk er aerob respirasjon mye mer gunstig, og frigjør betydelige mengder energi - omtrent 38 ATP-molekyler. I motsetning til dette, er respirasjon i fravær av oksygen preget av et mye lavere antall ATP, som varierer mye avhengig av organismen.

Produkter av utskillelse varierer også. Aerob respirasjon ender med produksjonen av karbondioksid og vann, mens i aerob respirasjon er mellomproduktene varierte - for eksempel melkesyre, alkohol eller andre organiske syrer.

Når det gjelder hastighet, tar aerob respirasjon mye lenger tid. Dermed representerer den anaerobe prosessen en rask energikilde for organismer.

referanser

1. Baron, S. (1996). Medisinsk mikrobiologi. 4. utgave. University of Texas Medical Branch på Galveston.
2. Beckett, BS (1986). Biologi: en moderne introduksjon. Oxford University Press, USA.
3. Fauque, GD (1995). Økologi av sulfatreduserende bakterier. I sulfat-reduserende bakterier (s. 217-241). Springer, Boston, MA.
4. Soni, SK (2007). Mikrober: en energikilde for det 21. århundre. New India Publishing.
5. Wright, DB (2000). Menneskets fysiologi og helse. Heinemann.