Aerobe respirasjonsegenskaper, stadier og organismer

1265
David Holt

De aerobisk respirasjon eller aerob er en biologisk prosess som innebærer å skaffe energi fra organiske molekyler - hovedsakelig fra glukose - ved en rekke oksidasjonsreaksjoner, der den endelige akseptoren for elektroner er oksygen.

Denne prosessen er tilstede i de aller fleste organiske vesener, spesielt eukaryoter. Alle dyr, planter og sopp puster aerobt. I tillegg har noen bakterier også aerob metabolisme..

I eukaryoter er maskineriet for cellulær respirasjon lokalisert i mitokondriene.
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 prosessen med å skaffe energi fra glukosemolekylet delt inn i glykolyse (dette trinnet er vanlig både i den aerobe og anaerobe veien), Krebs-syklusen og elektrontransportkjeden..

Konseptet med aerob respirasjon er i motsetning til anaerob respirasjon. I sistnevnte er den endelige akseptoren av elektronene en annen uorganisk substans, forskjellig fra oksygen. Det er typisk for noen prokaryoter.

Artikkelindeks

  • 1 Hva er oksygen?
  • 2 Kjennetegn ved respirasjon
  • 3 prosesser (trinn)
    • 3.1 Glykolyse
    • 3.2 Krebs syklus
    • 3.3 Oppsummering av Krebs-syklusen
    • 3.4 Elektrontransportkjede
    • 3.5 Klasser av bærermolekyler
  • 4 Organismer med aerob respirasjon
  • 5 Forskjeller med anaerob respirasjon
  • 6 Referanser

Hva er oksygen?

Før du diskuterer prosessen med aerob respirasjon, er det nødvendig å kjenne til visse aspekter av oksygenmolekylet.

Det er et kjemisk element som er representert i det periodiske systemet med bokstaven O, og atomnummeret 8. Under standardbetingelser for temperatur og trykk har oksygen en tendens til å binde i par, noe som gir opphav til dioksygenmolekylet.

Denne gassen, som består av to oksygenatomer, har ingen farge, lukt eller smak, og er representert med formelen Oto. I atmosfæren er det en fremtredende komponent, og er nødvendig for å opprettholde de fleste livsformer på jorden..

Takket være oksygenens gassform, er molekylet i stand til å krysse cellemembraner fritt - både den ytre membranen som skiller cellen fra det ekstracellulære miljøet, og membranene i de subcellulære rommene, inkludert mitokondrier..

Kjennetegn ved respirasjon

Celler bruker molekylene som vi inntar gjennom kostholdet vårt som et slags respirasjonsdrivstoff..

Cellulær respirasjon er den energi-genererende prosessen, i form av ATP-molekyler, der molekylene som skal nedbrytes gjennomgår oksidasjon og den endelige akseptoren av elektronene er, i de fleste tilfeller, et uorganisk molekyl.

En viktig funksjon som gjør at pusteprosesser kan finne sted er tilstedeværelsen av en elektrontransportkjede. I aerob respirasjon er den siste elektronakseptoren oksygenmolekylet.

Under normale forhold er disse "drivstoffene" karbohydrater eller karbohydrater og fett eller lipider. Når kroppen går inn i prekære forhold på grunn av mangel på mat, tyr den til bruk av proteiner for å prøve å tilfredsstille sine energibehov.

Ordet respirasjon er en del av ordforrådet vårt i hverdagen. Handlingen med å ta luft inn i lungene, i kontinuerlige sykluser av utånding og innånding, kaller vi respirasjon..

Imidlertid, i den formelle sammenheng med biovitenskap, er en slik handling betegnet av begrepet ventilasjon. Dermed brukes begrepet respirasjon for å referere til prosesser som foregår på mobilnivå..

Prosesser (trinn)

Stadiene av aerob respirasjon involverer de nødvendige trinnene for å hente ut energi fra organiske molekyler - i dette tilfellet vil vi beskrive tilfellet med glukosemolekylet som respiratorisk drivstoff - til de når oksygenmottakeren..

Denne komplekse metabolske banen er delt inn i glykolyse, Krebs-syklusen og elektrontransportkjeden:

Glykolyse

Figur 1: glykolyse vs glukoneogenese. Reaksjoner og enzymer involvert.

Det første trinnet i nedbrytningen av glukosemonomeren er glykolyse, også kalt glykolyse. Dette trinnet krever ikke oksygen direkte, og det er tilstede i nesten alle levende ting.

Målet med denne metabolske veien er spalting av glukose i to molekyler av pyruvinsyre, og oppnår to netto energimolekyler (ATP) og reduksjon av to molekyler NAD.+.

I nærvær av oksygen kan stien fortsette til Krebs-syklusen og elektrontransportkjeden. I tilfelle oksygen er fraværende, vil molekylene følge gjæringsveien. Med andre ord er glykolyse en vanlig metabolsk vei for aerob og anaerob respirasjon..

Før Krebs-syklusen må oksidativ dekarboksylering av pyruvinsyre forekomme. Dette trinnet formidles av et veldig viktig enzymkompleks, kalt pyruvatdehydrogenase, som utfører den nevnte reaksjonen..

Dermed blir pyruvat en acetylradikal som deretter fanges opp av koenzym A, som er ansvarlig for å transportere det til Krebs-syklusen..

Krebs sykler

Krebs-syklusen, også kjent som sitronsyresyklusen eller trikarboksylsyresyklusen, består av en serie biokjemiske reaksjoner katalysert av spesifikke enzymer som forsøker gradvis å frigjøre den kjemiske energien som er lagret i acetylkoenzym A.

Det er en vei som fullstendig oksyderer pyruvatmolekylet og forekommer i mitokondriens matrise.

Denne syklusen er basert på en rekke oksidasjons- og reduksjonsreaksjoner som overfører potensiell energi i form av elektroner til elementer som aksepterer dem, spesielt NAD-molekylet.+.

Sammendrag av Krebs-syklusen

Hvert molekyl pyruvinsyre brytes ned i karbondioksid og et to-karbonmolekyl, kjent som en acetylgruppe. Med foreningen til koenzym A (nevnt i forrige avsnitt) dannes acetylkoenzym A-komplekset.

De to karbonene av pyruvinsyre kommer inn i syklusen, kondenserer med oksaloacetat og danner et seks-karbon citratmolekyl. Dermed oppstår oksidative trinnreaksjoner. Citrat går tilbake til oksaloacetat med en teoretisk produksjon av 2 mol karbondioksid, 3 mol NADH, 1 FADHto og 1 mol GTP.

Siden to pyruvatmolekyler dannes i glykolyse, involverer et glukosemolekyl to omdreininger av Krebs-syklusen.

Elektron transportkjede

En elektrontransportkjede består av en sekvens av proteiner som har evnen til å utføre oksidasjons- og reduksjonsreaksjoner..

Passasjen av elektroner gjennom disse proteinkompleksene resulterer i en gradvis frigjøring av energi som deretter blir brukt i generering av ATP av chemoosmotics. Det er viktig at den siste kjedereaksjonen er av den irreversible typen.

I eukaryote organismer, som har subcellulære rom, er elementene i transportkjeden forankret til membranen i mitokondriene. I prokaryoter, som mangler disse rommene, ligger elementene i kjeden i plasmamembranen i cellen..

Reaksjonene i denne kjeden fører til dannelsen av ATP, gjennom energien som oppnås ved fortrengning av hydrogen gjennom transportørene, til den når den endelige akseptoren: oksygen, en reaksjon som produserer vann..

Klasser av bærermolekyler

Kjeden består av tre varianter av transportører. Første klasse er flavoproteiner, preget av tilstedeværelsen av flavin. Denne typen transportører kan utføre to typer reaksjoner, både reduksjon og oksidasjon, alternativt.

Den andre typen består av cytokromer. Disse proteinene har en hemgruppe (som den for hemoglobin), som kan presentere forskjellige oksidasjonstilstander.

Den siste klassen av transportør er ubiquinon, også kjent som koenzym Q. Disse molekylene er ikke protein i naturen..

Organismer med aerob respirasjon

De fleste levende organismer har aerob respirasjon. Det er typisk for eukaryote organismer (vesener med en ekte kjerne i cellene, avgrenset av en membran). Alle dyr, planter og sopp puster aerobt.

Dyr og sopp er heterotrofe organismer, noe som betyr at "drivstoffet" som skal brukes i den metabolske veien til åndedrettet, må konsumeres aktivt i dietten. I motsetning til planter som har evnen til å produsere sin egen mat via fotosyntese.

Noen slekter av prokaryoter trenger også oksygen for å puste. Spesielt er det strenge aerobe bakterier - det vil si at de bare vokser i oksygenrike miljøer, for eksempel pseudomonas..

Andre bakterieslag har evnen til å endre metabolismen fra aerob til anaerob basert på miljøforhold, for eksempel salmonella. I prokaryoter er det å være aerob eller anaerob en viktig egenskap for klassifiseringen.

Forskjeller fra anaerob respirasjon

Den motsatte prosessen med aerob respirasjon er den anaerobe modusen. Den mest åpenbare forskjellen mellom de to er bruken av oksygen som den siste elektronakseptoren. Anaerob respirasjon bruker andre uorganiske molekyler som akseptorer.

Videre er sluttproduktet av reaksjonene i anaerob respirasjon et molekyl som fremdeles har potensial til å fortsette å oksidere. For eksempel dannet melkesyre i musklene under gjæring. I kontrast er sluttproduktene av aerob respirasjon karbondioksid og vann..

Det er også forskjeller fra et energisynspunkt. I den anaerobe banen produseres bare to ATP-molekyler (tilsvarende den glykolytiske banen), mens i aerob respirasjon er sluttproduktet vanligvis omtrent 38 ATP-molekyler - noe som er en signifikant forskjell..

Referanser

  1. Campbell, M. K., og Farrell, S. O. (2011). Biokjemi. Sjette utgave. Thomson. Brooks / Cole.
  2. Curtis, H. (2006). Invitasjon til biologi. Sjette utgave. Buenos Aires: panamerikansk lege.
  3. Estrada, E & Aranzábal, M. (2002). Vertebrate Histology Atlas. Det nasjonale autonome universitetet i Mexico. Side 173.
  4. Hall, J. (2011). Traktaten for medisinsk fysiologi. New York: Elsevier Health Sciences.
  5. Harisha, S. (2005). En introduksjon til praktisk bioteknologi. New Delhi: Brannmurmedier.
  6. Hill, R. (2006). Dyrefysiologi. Madrid: Panamerikansk medisinsk.
  7. Iglesias, B., Martín, M. & Prieto, J. (2007). Grunnlag for fysiologi. Madrid: Tebar.
  8. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biokjemi: tekst og atlas. Panamerican Medical Ed..
  9. Vasudevan, D. & Sreekumari S. (2012). Biokjemi Tekst for medisinstudenter. Sjette utgave. Mexico: JP Medical Ltd..

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.