Anaërobe ademhaling

Anaërobe ademhaling is aanwezig in prokaryoten. Pixabay

Wat is anaërobe ademhaling?

De Anaërobe ademhaling o Anaërobe is een metabole modaliteit waarbij chemische energie wordt vrijgegeven op basis van organische moleculen. De uiteindelijke elektronenacceptor van dit proces is een ander molecuul dan zuurstof, zoals nitraation of sulfaten.

Organismen die dit type metabolisme presenteren, zijn prokaryoten en worden anaërobe organismen genoemd. Prokaryoten die strikt anaëroben zijn, kunnen alleen leven in omgevingen waar zuurstof niet aanwezig is, omdat het zeer giftig en zelfs dodelijk is.

Bepaalde micro -organismen - bacteriën en gisten - verkrijgen hun energie door het gistingsproces. In dit geval vereist het proces geen zuurstof of een elektronentransportieketen. Na glycolyse wordt een extra paar extra reacties toegevoegd en kan het eindproduct ethylalcohol zijn.

Jarenlang heeft de industrie gebruik gemaakt van dit proces om producten te produceren die van belang zijn voor menselijke consumptie, zoals brood, wijn, bier, onder anderen.

Onze spieren zijn ook in staat om anaërobe ademhaling uit te voeren. Wanneer deze cellen onderhevig zijn aan intense inspanningen, begint het lactische fermentatieproces, wat zich vertaalt in de accumulatie van dit product in de spieren, waardoor vermoeidheid ontstaat.

Kenmerken van anaërobe ademhaling

ATP -vormige energie wordt verkregen

Ademen is het fenomeen waardoor energie wordt verkregen in de vorm van ATP, gebaseerd op verschillende organische moleculen - voornamelijk koolhydraten. Dit proces vindt plaats dankzij verschillende chemische reacties die zich voordoen in de cellen.

Verschillende energiebronnen

Hoewel de belangrijkste bron in energie in de meeste organismen glucose is, kunnen andere moleculen worden gebruikt voor energie -extractie, zoals andere suikers, vetzuren of in gevallen van extreme behoefte, aminozuren - de structurele blokken van eiwitten.

De energie die elk molecuul kan afgeven, wordt gekwantificeerd in joules. De biochemische routes of routes van de organismen voor de afbraak van deze moleculen hangen voornamelijk af van de aanwezigheid of niet van zuurstof. Op deze manier kunnen we ademhaling classificeren in twee grote groepen: anaërobe en aerobe.

Eindacceptor

In anaerobie ademhaling is er een elektronentransportketen die ATP genereert, en de uiteindelijke acceptor van elektronen is een organische stof zoals nitraation, sulfaten, onder andere.

Kan u van dienst zijn: protonephriden

Anders dan gisting

Het is belangrijk om dit type anaërobe ademhaling niet te verwarren met gisting. Beide processen zijn onafhankelijk van zuurstof, maar in het laatste is er geen elektronentransportieketen.

Anaërobe ademtypen

Gebruik van nitraten als elektronenacceptor

Een brede groep anaërobe ademhalingsbacteriën wordt gecatalogiseerd als nitraatreducerende bacteriën. In deze groep is de uiteindelijke acceptor van de elektronentransportieketen de no ion₃^-.

Binnen deze groep zijn er verschillende fysiologische modaliteiten. Nitraatreductoren kunnen van het ademhalingstype zijn, waarbij het ion dat niet doet₃^- Het wordt nee₂^-; Ze kunnen denitrify zijn, waar dit ion overgaat naar n₂, of van het type assimilator, waarbij het ionen in kwestie wordt omgezet in NH₃.

Elektronendonoren kunnen onder andere pyruvaat, succinaat, lactaat, glycerol, NADH zijn. Het representatieve organisme van dit metabolisme is de goed bekende bacteriën Escherichia coli.

Gebruik van sulfaten als elektronenacceptor

Slechts enkele soorten strikte anaërobe bacteriën kunnen het sulfaat -ion nemen en er in S veranderen^2- en water. Enkele substraten worden gebruikt voor reactie, een van de meest voorkomende zijn melkzuur en vier koolstofdicarbonzuren zijn.

Gebruik van koolstofdioxide als elektronenacceptor

Archaeas zijn prokaryotische organismen die meestal extreme regio's bewonen en worden gekenmerkt door zeer specifieke metabole paden te vertonen.

Een daarvan zijn de bogen die in staat zijn methaan te produceren en om het te bereiken, gebruik kooldioxide als uiteindelijke acceptor. Het eindproduct van de reactie is methaangas (CH₄)).

Deze organismen leven alleen in zeer specifieke gebieden van ecosystemen, waar de waterstofconcentratie hoog is, omdat het een van de benodigde elementen voor de reactie is - als de achtergrond van de meren of het spijsverteringskanaal van bepaalde zoogdieren.

Verschillen tussen anaërobe ademhaling en gisting

Zoals we al zeiden, is fermentatie een metabolisch proces dat niet vereist dat de aanwezigheid van zuurstof wordt uitgevoerd. Merk op dat verschilt van anaërobe ademhaling die in de vorige sectie wordt genoemd door de afwezigheid van een elektronentransportieketen.

Fermentatie wordt gekenmerkt door een proces te zijn dat energie vrijgeeft op basis van suikers of andere organische moleculen, geen zuurstof nodig heeft, geen Krebs of elektronentransportieketen nodig heeft, de uiteindelijke acceptor is een organisch molecuul en produceert kleine hoeveelheden ATP - een of twee.

Kan u van dienst zijn: lactogenese: kenmerken en fasen

Zodra de cel het glycolyseproces heeft voltooid, verkrijgt het twee pyruvinezuurmoleculen voor elk glucosemolecuul.

In het geval er geen beschikbaarheid van zuurstof is, kan de cel toevlucht nemen tot het genereren van een organisch molecuul om NAD te genereren⁺ of NADP⁺ die opnieuw een andere glycolysecyclus kan invoeren.

Afhankelijk van het organisme dat fermentatie uitvoert, kan het eindproduct melkzuur, ethanol, propionzuur, azijnzuur, boterzuur, butanol, aceton, isopropylalcohol, lawiniczuur, mierenzuur, butanediol, zijn onder anderen zijn, onder anderen.

Deze reacties worden meestal ook geassocieerd met koolstofdioxide -uitscheiding of dihydrogen moleculen.

Voorbeelden van organismen met anaërobe ademhaling

Strikte anaëroben

Micro -organismen die worden beïnvloed door de aanwezigheid van zuurstof worden strikt anaërobe genoemd, zoals geslacht Clostridium.

Door een anaërobe metabolisme te hebben, kunnen deze micro -organismen extreme omgevingen koloniseren zonder zuurstof, waar aerobe organismen niet konden bewonen, zoals zeer diep water, bodem of het spijsverteringskanaal van sommige dieren.

Optionele anaëroben

Bovendien zijn er enkele micro -organismen die in staat zijn om af te wisselen tussen aerobe en anaërobe metabolisme, afhankelijk van hun behoeften en omgevingscondities.

Er zijn echter bacteriën met strikte aerobe ademhaling die alleen kunnen groeien en zich ontwikkelen in zuurstofrijke omgevingen.

In microbiologische wetenschappen is kennis van het type metabolisme een personage dat de identificatie van micro -organismen helpt.

Organismen met het vermogen om te gisten

Bovendien zijn er andere organismen die in staat zijn om ademhalingskanaal te uitvoeren zonder de noodzaak van zuurstof- of transportketen, dat wil zeggen gisting.

Onder hen vinden we enkele soorten gisten (Saccharomyces), bacteriën (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) en zelfs onze eigen spiercellen. Tijdens het proces wordt elke soort gekenmerkt door een ander product uit te scheiden.

Geobactergenre

Sommige organismen van het Geobacter -genre, zoals G. Metallireduzens En G. Zwavel Ze kunnen humusstoffen zoals elektronen gever gebruiken en nitraat en/of fumaraat gebruiken als elektronenacceptoren.

Over het algemeen verminderen organismen die dit proces uitvoeren nitraten (nee₃^-) Nitritos (nee₂^-) door middel van het enzymnitraatreductase. Op hun beurt kunnen nitrieten worden gebruikt als elektronenacceptoren door andere organismen.

Het kan u van dienst zijn: biologisch determinisme bij mens en dieren

Desulfovibrio desulfuricans

Desulfovibrio desulfuricans Het is een reducerende sulfaatbacterie. Dit soort bacteriën gebruiken sulfaat als laatste elektronenacceptor.

Anaeromyxobacter dehalogenans

Levende organismen hebben een groot vermogen om zich aan te passen, waardoor velen meerdere elektronenacceptoren kunnen gebruiken.

Dit is het geval van Anaeromyxobacter dehalogenans, Een stam die kan worden gebruikt als elektronenacceptoren, verbindingen die zo verschillend zijn als nitrieten, nitraten, ijzer, zuurstof, fumaraat en zelfs uranium.

Ecologische relevantie

Vanuit het oogpunt van ecologie vervult anaërobe ademhaling transcendentale functies binnen ecosystemen. Dit proces vindt plaats in verschillende habitats, zoals mariene sedimenten of zoetwaterlichamen, onder andere diepe bodemomgevingen.

Sommige bacteriën nemen sulfaten om waterstofsulfide te vormen en carbonaat te gebruiken voor methaanvorming. Andere soorten zijn in staat om het nitraation te gebruiken en te verminderen tot nitrietion, stikstofoxide of gasvormige stikstof.

Deze processen zijn van vitaal belang in natuurlijke cycli, zowel voor stikstof als voor zwavel. Anaërobe route is bijvoorbeeld de hoofdroute waardoor stikstof vast is en in staat is terug te keren naar de gasvormige atmosfeer.

Verschillen met aerobe ademhaling

Het meest voor de hand liggende verschil tussen deze twee metabolische processen is het gebruik van zuurstof. In aerobics fungeert dit molecuul als de uiteindelijke elektronenacceptor.

Energie, aerobe ademhaling is veel winstgevender, omdat het belangrijke hoeveelheden energieën vrijgeeft - ongeveer 38 ATP -moleculen. Daarentegen wordt ademen in de afwezigheid van zuurstof gekenmerkt door een veel kleiner aantal ATP, dat sterk varieert, afhankelijk van het lichaam.

Excretion -producten variëren ook. Aerobe ademhaling eindigt met de productie van koolstofdioxide en water, terwijl in aerobe intermediaire producten worden gevarieerd - zoals melkzuur, alcohol of andere organische zuren, bijvoorbeeld.

In termen van snelheid duurt aerobe ademhaling veel langer. Het anaërobe proces vertegenwoordigt dus voor organismen een snelle energiebron.

Referenties

1. Baron, s. (1996). Microbiologie Medical. 4e editie. University of Texas Medical Branch in Galveston.
2. Beckett, B. S. (1986). Biologie: een moderne inleiding. Oxford University Press, VS.