Pernafasan anaerobik

Pernafasan anaerobik hadir dalam prokariot. Pixabay

Apakah pernafasan anaerobik?

The Pernafasan anaerobik o Anaerobik adalah modaliti metabolik di mana tenaga kimia dibebaskan berdasarkan molekul organik. Penerima elektron akhir proses ini adalah molekul selain daripada oksigen, seperti ion nitrat atau sulfat.

Organisma yang membentangkan jenis metabolisme ini adalah prokariot dan dipanggil organisma anaerobik. Prokariot yang ketat anaerob hanya boleh hidup dalam persekitaran di mana oksigen tidak hadir, kerana ia sangat toksik dan bahkan mematikan.

Mikroorganisma tertentu - bakteria dan ragi - mendapatkan tenaga mereka melalui proses penapaian. Dalam kes ini, prosesnya tidak memerlukan oksigen atau rantai penghantar elektron. Selepas glikolisis, sepasang reaksi tambahan tambahan ditambah dan produk akhir boleh menjadi etil alkohol.

Selama bertahun -tahun, industri telah memanfaatkan proses ini untuk menghasilkan produk yang menarik untuk penggunaan manusia, seperti roti, wain, bir, antara lain.

Otot kita juga dapat menjalankan pernafasan anaerob. Apabila sel -sel ini tertakluk kepada usaha sengit, proses penapaian laktik bermula, yang diterjemahkan ke dalam pengumpulan produk ini di dalam otot, menghasilkan keletihan.

Ciri -ciri pernafasan anaerobik

Tenaga berbentuk ATP diperoleh

Pernafasan adalah fenomena yang mana tenaga diperolehi dalam bentuk ATP, berdasarkan pelbagai molekul organik - terutamanya karbohidrat. Proses ini berlaku terima kasih kepada pelbagai tindak balas kimia yang berlaku di dalam sel.

Pelbagai sumber tenaga

Walaupun sumber utama tenaga dalam kebanyakan organisma adalah glukosa, molekul lain boleh digunakan untuk pengekstrakan tenaga, seperti gula lain, asid lemak atau dalam kes -kes keperluan yang melampau, asid amino - blok struktur protein.

Tenaga yang setiap molekul dapat dibebaskan dikira dalam joules. Laluan biokimia atau laluan organisma untuk kemerosotan molekul ini bergantung terutamanya pada kehadiran atau bukan oksigen. Dengan cara ini, kita dapat mengklasifikasikan pernafasan menjadi dua kumpulan besar: anaerobik dan aerobik.

Penerima Akhir

Dalam pernafasan anaerobia, terdapat rantai penghantar elektron yang menghasilkan ATP, dan penerima akhir elektron adalah bahan organik seperti ion nitrat, sulfat, antara lain.

Boleh melayani anda: protonephrides

Berbeza dari penapaian

Penting untuk tidak mengelirukan jenis pernafasan anaerobik ini dengan penapaian. Kedua -dua proses itu bebas daripada oksigen, tetapi di dalamnya tidak ada rantai penghantar elektron.

Jenis pernafasan anaerobik

Penggunaan nitrat sebagai penerima elektron

Kumpulan yang luas bakteria pernafasan anaerobik diklasifikasikan sebagai bakteria mengurangkan nitrat. Dalam kumpulan ini, penerima akhir rantaian penghantar elektron adalah tiada ion₃^-.

Dalam kumpulan ini terdapat modaliti fisiologi yang berbeza. Pengurangan nitrat boleh menjadi jenis pernafasan, di mana ion tidak₃^- Ia menjadi tidak₂^-; Mereka boleh ditolak, di mana ion ini berlalu ke n₂, atau jenis asimilator, di mana ion yang dimaksudkan berubah menjadi NH₃.

Penderma elektron boleh menjadi piruvat, succinate, laktat, gliserol, nadh, antara lain. Organisme wakil metabolisme ini adalah bakteria yang terkenal Escherichia coli.

Penggunaan sulfat sebagai penerima elektron

Hanya beberapa spesies bakteria anaerobik yang ketat dapat mengambil ion sulfat dan mengubahnya menjadi s^2- dan air. Beberapa substrat digunakan untuk tindak balas, antara yang paling biasa ialah asid laktik dan empat asid karbon dicarboxylic.

Penggunaan karbon dioksida sebagai penerima elektron

Archaeas adalah organisma prokariotik yang biasanya mendiami kawasan yang melampau, dan dicirikan dengan mempamerkan laluan metabolik yang sangat khusus.

Salah satu daripadanya adalah gerbang yang mampu menghasilkan metana dan untuk mencapainya menggunakan karbon dioksida sebagai penerima akhir. Produk akhir tindak balas adalah gas metana (CH₄).

Organisma ini hanya hidup di kawasan ekosistem yang sangat spesifik, di mana kepekatan hidrogen adalah tinggi, kerana ia adalah salah satu unsur yang diperlukan untuk tindak balas - sebagai latar belakang tasik atau saluran pencernaan mamalia tertentu.

Perbezaan antara pernafasan dan penapaian anaerobik

Seperti yang telah kami sebutkan, penapaian adalah proses metabolik yang tidak memerlukan kehadiran oksigen yang akan dijalankan. Perhatikan bahawa berbeza dengan pernafasan anaerobik yang disebutkan di bahagian sebelumnya dengan ketiadaan rantai penghantar elektron.

Fermentasi dicirikan dengan menjadi proses yang mengeluarkan tenaga berdasarkan gula atau molekul organik lain, tidak memerlukan oksigen, tidak memerlukan rantaian krebs atau elektron, penerima terakhirnya adalah molekul organik dan menghasilkan sejumlah kecil ATP - satu atau dua.

Boleh melayani anda: lactogenesis: ciri dan peringkat

Setelah sel telah menyelesaikan proses glikolisis, ia memperoleh dua molekul asid piruvik untuk setiap molekul glukosa.

Sekiranya tidak ada ketersediaan oksigen, sel boleh menggunakan generasi molekul organik untuk menjana NAD⁺ atau NADP⁺ yang boleh memasuki kitaran glikolisis yang lain lagi.

Bergantung pada organisma yang menjalankan penapaian, produk akhir boleh menjadi asid laktik, etanol, asid propionik, asid asetik, asid butyric, butanol, aseton, isopropil alkohol, asid succinic, asid formik, butanediol, antara lain.

Reaksi ini juga biasanya dikaitkan dengan perkumuhan karbon dioksida atau molekul dihydrogen.

Contoh organisma dengan pernafasan anaerob

Anaerob yang ketat

Mikroorganisma yang dipengaruhi oleh kehadiran oksigen dipanggil anaerobik ketat, seperti jantina Clostridium.

Mempunyai metabolisme anaerobik membolehkan mikroorganisma ini menjajah persekitaran yang melampau yang kurang oksigen, di mana organisma aerobik tidak dapat diasingkan, seperti air yang sangat dalam, tanah atau saluran pencernaan beberapa haiwan.

Anaerob pilihan

Di samping itu, terdapat beberapa mikroorganisma yang mampu berselang -seli antara metabolisme jenis aerobik dan anaerobik, bergantung kepada keperluan dan keadaan persekitaran mereka.

Walau bagaimanapun, terdapat bakteria dengan pernafasan aerobik yang ketat yang hanya dapat tumbuh dan berkembang dalam persekitaran oksigen.

Dalam sains mikrobiologi, pengetahuan tentang jenis metabolisme adalah watak yang membantu mengenal pasti mikroorganisma.

Organisma dengan keupayaan untuk ditapai

Di samping itu, terdapat organisma lain yang mampu melakukan saluran pernafasan tanpa memerlukan rantai oksigen atau penghantar, iaitu, penapaian.

Antaranya kita dapati beberapa jenis ragi (Saccharomyces), bakteria (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) dan sel -sel otot kita sendiri. Semasa proses, setiap spesies dicirikan dengan mengeluarkan produk yang berbeza.

Genre Geobacter

Beberapa organisma genre Geobacter, seperti G. Metallireduzens dan G. Sulphurreduzens Mereka boleh menggunakan bahan humik seperti pemberi elektron dan menggunakan nitrat dan/atau fumarate sebagai penerima elektron.

Secara umum, organisma yang menjalankan proses ini mengurangkan nitrat (tidak₃^-) Nitritos (tidak₂^-) melalui enzim nitrat reduktase. Sebaliknya, nitrit boleh digunakan sebagai penerima elektron oleh organisma lain.

Ia dapat melayani anda: determinisme biologi pada manusia dan haiwan

Desulfovibrio desulfuricans

Desulfovibrio desulfuricans Ia adalah bakteria sulfat mengurangkan. Bakteria jenis ini menggunakan sulfat sebagai penerima elektron akhir.

Anaeromyxobacter dehalogenans

Organisma hidup mempunyai keupayaan yang hebat untuk menyesuaikan diri, yang membolehkan ramai menggunakan pelbagai penerima elektron.

Ini adalah kes Anaeromyxobacter dehalogenans, Ketegangan yang boleh digunakan sebagai penerima elektron, sebatian yang berbeza dengan nitrit, nitrat, besi, oksigen, fumarate dan juga uranium.

Kaitan ekologi

Dari sudut pandangan ekologi, pernafasan anaerobik memenuhi fungsi transendental dalam ekosistem. Proses ini berlaku di habitat yang berbeza, seperti sedimen laut atau badan air tawar, persekitaran tanah yang dalam, antara lain.

Sesetengah bakteria mengambil sulfat untuk membentuk hidrogen sulfida dan menggunakan karbonat untuk pembentukan metana. Spesies lain dapat menggunakan ion nitrat dan mengurangkannya kepada ion nitrit, nitrous oksida atau nitrogen gas.

Proses ini penting dalam kitaran semula jadi, baik untuk nitrogen dan sulfur. Sebagai contoh, laluan anaerobik adalah laluan utama yang mana nitrogen tetap dan mampu kembali ke suasana berbentuk gas.

Perbezaan dengan pernafasan aerobik

Perbezaan yang paling jelas antara kedua -dua proses metabolik ini ialah penggunaan oksigen. Dalam aerobik, molekul ini bertindak sebagai penerima elektron akhir.

Tenaga, pernafasan aerobik jauh lebih menguntungkan, kerana ia mengeluarkan sejumlah tenaga penting - kira -kira 38 molekul ATP. Sebaliknya, bernafas dengan ketiadaan oksigen dicirikan oleh bilangan ATP yang lebih kecil, yang berbeza -beza bergantung pada badan.

Produk perkumuhan juga berbeza. Pernafasan aerobik berakhir dengan pengeluaran karbon dioksida dan air, manakala dalam produk perantara aerobik berbeza -beza - seperti asid laktik, alkohol atau asid organik lain,.

Dari segi kelajuan, pernafasan aerobik semakin lama. Oleh itu, proses anaerobik mewakili organisma sumber tenaga yang cepat.

Rujukan

1. Baron, s. (Sembilan belas sembilan puluh enam). Perubatan Mikrobiologi. Edisi ke -4. Cawangan Perubatan Universiti Texas di Galveston.
2. Beckett, b. S. (1986). Biologi: Pengenalan Moden. Oxford University Press, Amerika Syarikat.