Карактеристике анаеробне респирације, типови и организми



Тхе анаеробно дисање или анаеробни је метаболички модалитет где се хемијска енергија ослобађа почевши од органских молекула. Коначни акцептор електрона овог целог процеса је молекул који није кисеоник, као што је нитратни јон или сулфат.

Организми који представљају овај тип метаболизма су прокариоти и називају се анаеробни организми. Прокариоти који су строго анаеробни могу да живе само у срединама где нема кисеоника, јер је веома токсичан и чак смртоносан.

Одређени микроорганизми - бактерије и квасци - добијају своју енергију кроз процес ферментације. У овом случају, процес не захтева кисеоник или ланац транспорта електрона. Након гликолизе, додаје се неколико додатних реакција и коначни производ може бити етил алкохол.

Индустрија је годинама користила овај процес да би производила производе од интереса за људску потрошњу, као што су хлеб, вино, пиво, између осталог..

Наши мишићи су такође способни за анаеробно дисање. Када се ове ћелије подвргну интензивним напорима, почиње процес млечне ферментације, што резултира накупљањем овог производа у мишићима, стварајући замор..

Индек

  • 1 Карактеристике
  • 2 Типови
    • 2.1 Употреба нитрата као акцептора електрона
    • 2.2 Употреба сулфата као акцептора електрона
    • 2.3 Употреба угљен-диоксида као акцептора електрона
  • 3 Ферментација
  • 4 Организми са анаеробним дисањем
    • 4.1 Строги анаероби
    • 4.2 Опциони анаероби
    • 4.3 Организми са способношћу ферментације
  • 5 Еколошка релевантност
  • 6 Разлике са аеробним дисањем
  • 7 Референце

Феатурес

Дисање је феномен којим се добија енергија у облику АТП, почевши од разних органских молекула - углавном угљених хидрата. Овај процес се одвија захваљујући различитим хемијским реакцијама које се одвијају унутар ћелија.

Иако је главни извор енергије у већини организама глукоза, други молекули се могу користити за екстракцију енергије, као што су други шећери, масне киселине или у случајевима екстремних потреба, аминокиселине - структурни блокови протеина.

Енергија коју сваки молекул може да ослободи је квантификован у џулима. Путеви или биохемијски путеви организама за деградацију ових молекула зависе углавном од присуства или одсуства кисеоника. На овај начин, дисање можемо класификовати у две велике групе: анаеробне и аеробне.

У анаеробном дисању постоји ланац транспорта електрона који генерише АТП, а коначни акцептор електрона је органска супстанца као што је нитратни јон, сулфати, између осталих.

Важно је не мешати ову врсту анаеробног дисања са ферментацијом. Оба процеса су независна од кисеоника, али у потоњем нема ланца транспорта електрона.

Типови

Постоји више путева којима организам може дисати без кисеоника. Ако нема преносног ланца електрона, оксидација органске материје ће бити повезана са редукцијом других атома извора енергије у процесу ферментације (види ниже).

У случају да постоји ланац транспортера, коначни папир за акцептор електрона може се узети од различитих јона, међу којима су нитрат, гвожђе, манган, сулфати, угљен диоксид, између осталих..

Ланац за пренос електрона је систем реакција оксидационе редукције који доводи до производње енергије у облику АТП-а, модалитетом званим оксидативна фосфорилација.

Ензими укључени у процес налазе се унутар бактерија, усидрених на мембрану. Прокариоти имају такве инвагинације или везикуле које личе на митохондрије еукариотских организама. Овај систем веома варира међу бактеријама. Најчешћи су:

Употреба нитрата као акцептора електрона

Велика група бактерија са анаеробном респирацијом је каталогизована као бактерије које редукују нитрате. У овој групи, коначни акцептор ланца за пренос електрона је НО јон3-.

Унутар ове групе постоје различити физиолошки модалитети. Редуктори нитрата могу бити респираторног типа где је НО јон3- деси се да је НЕ2-; може бити денитрифинг, где поменути ион иде у Н2, или типа асимилације, где ион о коме је реч постаје НХ3.

Донори електрона могу бити пируват, сукцинат, лактат, глицерол, НАДХ, између осталих. Репрезентативни организам овог метаболизма је добро позната бактерија Есцхерицхиа цоли.

Употреба сулфата као акцептора електрона

Само неколико врста стриктних анаеробних бактерија је у стању да преузме сулфатни јон и да га претвори у С2- и воде. Неколико супстрата користи се за реакцију, међу најчешћим су млечна киселина и четири карбонске дикарбоксилне киселине..

Употреба угљендиоксида као акцептора електрона

Археје су прокариотски организми који обично настањују екстремне регионе и карактеришу их веома специфични метаболички путеви.

Једна од њих је археа способна за производњу метана и да би се то постигло, као крајњи акцептор користе угљен-диоксид. Крајњи производ реакције је метан гас (ЦХ4).

Ови организми настањују веома специфичне области екосистема, где је концентрација водоника висока, јер је један од елемената неопходних за реакцију - као што је дно језера или дигестивни тракт одређених сисара..

Ферментација

Као што смо споменули, ферментација је метаболички процес који не захтијева да се врши присуство кисеоника. Треба имати у виду да се разликује од анаеробног дисања поменутог у претходном одељку због одсуства ланца за пренос електрона.

Ферментацију карактерише процес који ослобађа енергију из шећера или других органских молекула, не захтева кисеоник, не треба Кребсов циклус или транспортни ланац електрона, његов коначни акцептор је органски молекул и производи мале количине АТП-а. - један или два.

Када ћелија заврши процес гликолизе, добија два молекула пирувичне киселине за сваки молекул глукозе.

У случају да нема доступности кисеоника, ћелија може прибјећи генерацији неког органског молекула да генерише НАД+ или НАДП+ који могу ући у други циклус гликолизе.

Зависно од организма који врши ферментацију, крајњи производ може бити млечна киселина, етанол, пропионска киселина, сирћетна киселина, бутирна киселина, бутанол, ацетон, изопропил алкохол, јантарна киселина, мравља киселина, бутандиол, између осталих.

Ове реакције су такође обично повезане са излучивањем молекула угљен диоксида или дихидрогена.

Организми са анаеробним дисањем

Процес анаеробног дисања је типичан за прокариоте. Ову групу организама карактерише недостатак правог језгра (ограниченог биолошком мембраном) и субцелуларних одељака, као што су митохондрије или хлоропласти. У оквиру ове групе су бактерије и археје.

Стрицт анаеробес

Микроорганизми који су на смртоносни начин погођени присуством кисеоника називају се стриктни анаероби, као што је пол Цлостридиум.

Поседовање анаеробног типа метаболизма омогућава овим микроорганизмима да колонизују екстремна окружења без кисеоника, где аеробни организми не могу да настањују, као што су врло дубоке воде, тла или дигестивни тракт неких животиња..

Факултативни анаероби

Поред тога, постоје и неки микроорганизми способни да наизменично врше аеробни и анаеробни метаболизам, у зависности од ваших потреба и услова околине..

Међутим, постоје бактерије са стриктним аеробним дисањем које могу расти и развијати се у окружењима богатим кисеоником.

У микробиолошкој науци, знање о типу метаболизма је карактер који помаже идентификацији микроорганизама.

Организми са способношћу ферментације

Поред тога, постоје и други организми који су способни да спроводе дисајне путеве без потребе за кисеоником или ланцем транспортера, тј..

Међу њима налазимо и неке врсте квасаца (Саццхаромицес), бактерије (Стрептоцоццус, Лацтобациллус, Бациллус, Пропионибацтериум, Есцхерицхиа, Салмонелла, Ентеробацтер) па чак и наше сопствене мишићне ћелије. Током процеса, свака врста се карактерише излучивањем другог производа.

Еколошка релевантност

Са становишта екологије, анаеробно дисање испуњава трансценденталне функције унутар екосистема. Овај процес се одвија на различитим стаништима, као што су морски седименти или тела са слатком водом, окружења дубоког земљишта, између осталих..

Неке бактерије узимају сулфате да би формирале сумпороводик и користе карбонат за формирање метана. Друге врсте могу да користе нитратни јон и редукују га на нитритни јон, азотни оксид или азотни гас.

Ови процеси су витални у природним циклусима, како за азот тако и за сумпор. На пример, анаеробни пут је главни пут којим се азот фиксира и који се може вратити у атмосферу у облику гаса.

Разлике са аеробним дисањем

Најочигледнија разлика између ова два метаболичка процеса је коришћење кисеоника. У аеробику, овај молекул делује као коначни акцептор електрона.

Енергетски, аеробна респирација је много профитабилнија, јер ослобађа значајне количине енергије - око 38 молекула АТП-а. Насупрот томе, дисање у одсуству кисеоника карактерише много мањи број АТП, који варира у зависности од организма.

Производи излучивања се такође разликују. Аеробна респирација завршава производњом угљен-диоксида и воде, док су у аеробним полупроизводима различити - као што су млечна киселина, алкохол или друге органске киселине, на пример.

Што се тиче брзине, аеробно дисање траје много дуже. Дакле, анаеробни процес представља брз извор енергије за организме.

Референце

  1. Барон, С. (1996). Медицал Мицробиологи 4тх едитион. Медицински огранак Универзитета Тексаса у Галвестону.
  2. Бецкетт, Б.С. (1986). Биологија: модеран увод. Окфорд Университи Пресс, САД.
  3. Фаукуе, Г.Д. (1995). Екологија бактерија које редукују сулфате. Ин Бактерије које редукују сулфате (стр. 217-241). Спрингер, Бостон, МА.
  4. Сони, С.К. (2007). Микроби: извор енергије за 21. век. Нев Индиа Публисхинг.
  5. Вригхт, Д. Б. (2000). Људска физиологија и здравље. Хеинеманн.