Aerobiset hengitysominaisuudet, vaiheet ja organismit

aerobinen hengitys tai aerobinen on biologinen prosessi, johon liittyy energian hankkiminen orgaanisista molekyyleistä - pääasiassa glukoosista - hapetusreaktioiden sarjan kautta, jossa elektronien lopullinen hyväksyjä on happi.

Tämä prosessi on läsnä useimmissa orgaanisissa oloissa, erityisesti eukaryooteissa. Kaikki eläimet, kasvit ja sienet hengittävät aerobisesti. Lisäksi joillakin bakteereilla on myös aerobinen aineenvaihdunta.

Yleensä glukoosimolekyylistä saadun energian saanti on jaettu glykolyysiin (tämä vaihe on yleinen sekä aerobisissa että anaerobisissa reiteissä), Krebs-sykli ja elektronin kuljetusketju.

Aerobisen hengityksen käsite vastustaa anaerobista hengitystä. Viimeksi mainitussa tapauksessa lopullinen elektroni-akseptori on toinen epäorgaaninen aine, muu kuin happi. Se on tyypillinen joillekin prokaryooteille.

indeksi

• 1 Mikä on happi?
• 2 Hengityksen ominaisuudet
• 3 Prosessit (vaiheet)
  • 3.1 Glukolyysi
  • 3.2 Krebsin sykli
  • 3.3 Yhteenveto Krebsin syklistä
  • 3.4 Elektronin kuljetusketju
  • 3.5 Kuljetusmolekyylien luokat
• 4 Aerobista hengitystä aiheuttavat organismit
• 5 Erot anaerobisella hengityksellä
• 6 Viitteet

Mikä on happi?

Ennen aerobisen hengitysprosessin keskustelua on tiedettävä tiettyjä happimolekyylin näkökohtia.

Se on kemiallinen elementti, joka on esitetty jaksollisessa taulukossa kirjaimella O, ja atomiluku 8. Lämpötilan ja paineen vakioolosuhteissa happi pyrkii sitomaan pareittain, jolloin syntyy dioksigeenimolekyyli..

Tämä kahden atomin muodostama kaasu on happea, sillä ei ole väriä, hajua tai makua, ja sitä edustaa kaava O₂. Ilmakehässä se on merkittävä osa, ja on välttämätöntä ylläpitää useimpia elämän muotoja maan päällä.

Hapen kaasumaisen luonteen ansiosta molekyyli kykenee vapaasti kulkemaan solukalvoja - sekä ulomman kalvon, joka erottaa solun solunulkoisesta ympäristöstä, että solukalvojen membraanit, muun muassa mitokondriot..

Hengityksen ominaisuudet

Solut käyttävät molekyylejä, joita nautimme ruokavaliomme kautta eräänlaisena hengitys "polttoaineena"..

Soluhengitys on energiantuotantoprosessi ATP-molekyylien muodossa, jossa hajoavat molekyylit käyvät läpi hapettumisen ja elektronien lopullinen hyväksyjä on useimmissa tapauksissa epäorgaaninen molekyyli..

Oleellinen piirre, joka mahdollistaa hengitysprosessien suorittamisen, on elektronin kuljetusketjun läsnäolo. Aerobisessa hengityksessä elektronien lopullinen hyväksyjä on happimolekyyli.

Normaaleissa olosuhteissa nämä "polttoaineet" ovat hiilihydraatteja tai hiilihydraatteja ja rasvoja tai lipidejä. Kun elin joutuu epävarmoihin olosuhteisiin ruoan puutteen vuoksi, se käyttää proteiinien käyttöä yrittäen tyydyttää sen energiset vaatimukset.

Sana hengitys on osa sanastoa jokapäiväisessä elämässä. Ilman viemiseen keuhkoissamme, jatkuvina uloshengitys- ja hengityskierroina kutsumme sitä hengittämiseksi.

Biologisten tieteiden muodollisessa yhteydessä tämä toimenpide on nimetty termillä ilmanvaihto. Siten termiä hengitys käytetään viittaamaan prosesseihin, jotka tapahtuvat solutasolla.

Prosessit (vaiheet)

Aerobisen hengityksen vaiheet sisältävät vaiheet, jotka ovat välttämättömiä energian erottamiseksi orgaanisista molekyyleistä - tässä tapauksessa kuvataan glukoosimolekyylin tapa hengityspolttoaineena - kunnes saavutetaan hapen akseptori.

Tämä monimutkainen aineenvaihduntareitti on jaettu glykolyysiin, Krebs-syklin ja elektronin kuljetusketjuun:

Glykolyysivaiheen

Ensimmäinen vaihe glukoosimonomeerin hajoamiselle on glykolyysi, jota kutsutaan myös glykolyysiksi. Tämä vaihe ei vaadi happea suoraan, ja se on läsnä lähes kaikissa elävissä oloissa.

Tämän metabolisen reitin tavoitteena on glukoosin pilkkominen kahteen pyruvihapon molekyyliin, kahden nettomateriaalimolekyylin (ATP) hankkiminen ja kahden NAD-molekyylin pelkistäminen⁺.

Hapen läsnä ollessa reitti voi jatkua Krebsin syklin ja elektronin kuljetusketjun kohdalle. Jos happi puuttuu, molekyylit seuraisivat käymisreittiä. Toisin sanoen, glykolyysi on yleinen aerobisen ja anaerobisen hengityksen metabolinen reitti.

Ennen Krebs-sykliä tulee esiintyä pyrovihapon hapetusta aiheuttavaa dekarboksylointia. Tätä vaihetta välittää erittäin tärkeä entsyymikompleksi, jota kutsutaan pyruvaattidehydrogenaasiksi, joka suorittaa edellä mainitun reaktion.

Täten pyruvaatti muuttuu asetyyliradikaaliksi, joka myöhemmin kiinnittyy koentsyymiin A, joka vastaa sen siirtämisestä Krebs-sykliin..

Krebs-sykli

Krebs-sykli, joka tunnetaan myös sitruunahapposyklinä tai trikarboksyylihapposyklinä, koostuu sarjasta biokemiallisia reaktioita, joita katalysoivat spesifiset entsyymit, jotka pyrkivät vapauttamaan asteittain asetyyli-koentsyymiin A varastoitua kemiallista energiaa.

Se on polku, joka hapettaa täysin pyruvaattimolekyylin ja esiintyy mitokondrioiden matriisissa.

Tämä sykli perustuu sarjaan hapetus- ja pelkistysreaktioita, jotka siirtävät potentiaalisen energian elektronien muodossa elementteihin, jotka hyväksyvät ne, erityisesti NAD-molekyylin.⁺.

Yhteenveto Krebsin syklistä

Kukin pyruvihapon molekyyli hajotetaan hiilidioksidiksi ja kaksihiiliseksi molekyyliksi, joka tunnetaan asetyyliryhmänä. Sitoutumalla koentsyymiin A (joka mainitaan edellisessä osassa) muodostuu asetyyli-koentsyymi A-kompleksi.

Pyruviinihapon kaksi hiiltä saapuvat sykliin, tiivistyvät oksaloasetaatilla ja muodostavat kuuden hiilen sitraattimolekyylin. Siten tapahtuu hapettumisvaiheen reaktioita. Sitraatti palaa oksaloasetaatiksi teoreettisella tuotannolla 2 moolia hiilidioksidia, 3 moolia NADH: a, 1 FADH: sta.₂ ja 1 mooli GTP: tä.

Kun glykolyysissä muodostuu kaksi pyruvaattimolekyyliä, glukoosimolekyyli käsittää kaksi Krebs-syklin kierrosta.

Elektronin kuljetusketju

Elektroninsiirtoketju koostuu proteiinisekvenssistä, jolla on kyky suorittaa hapetus- ja pelkistysreaktioita.

Elektronien kulkeutuminen mainituilla proteiinikomplekseilla johtaa energian asteittaiseen vapautumiseen, jota myöhemmin käytetään ATP: n kemosomotisesti muodostamisessa. On tärkeää huomata, että ketjun viimeinen reaktio on peruuttamaton.

Eukaryoottisissa organismeissa, joissa on subcellulaarisia osastoja, kuljetusketjun elementit ankkuroidaan mitokondrioiden kalvoon. Prokaryooteissa, joissa ei ole tällaisia ​​osastoja, ketjun elementit sijaitsevat solun plasmamembraanissa.

Tämän ketjun reaktiot johtavat ATP: n muodostumiseen energian avulla, joka on saatu siirtämällä vetyjä kuljettajilla, kunnes se saavuttaa lopullisen hyväksyjän: hapen, reaktion, joka tuottaa vettä.

Kuljettajien molekyylien luokat

Ketju koostuu kolmesta kuljettimen muunnoksesta. Ensimmäinen luokka on flavoproteiinit, joille on tunnusomaista flaviinin läsnäolo. Tämäntyyppinen kuljetin voi vaihtoehtoisesti suorittaa kahden tyyppisiä reaktioita, sekä pelkistystä että hapettumista.

Toinen tyyppi muodostuu sytokromeista. Näillä proteiineilla on hemiryhmä (kuten hemoglobiinin), jolla voi olla erilaisia ​​hapettumistiloja.

Kuljettajan viimeinen luokka on ubikinoni, joka tunnetaan myös koentsyyminä Q. Nämä molekyylit eivät ole luonteeltaan proteiineja..

Organismeja, joilla on aerobinen hengitys

Useimmissa elävissä organismeissa on aerobista hengitystä. Se on tyypillinen eukaryoottisille organismeille (olentoja, joilla on todellinen ydin soluissaan, rajattu kalvon avulla). Kaikki eläimet, kasvit ja sienet hengittävät aerobisesti.

Eläimet ja sienet ovat heterotrofisia organismeja, mikä tarkoittaa, että hengitystien kulkureitissä käytettävä "polttoaine" on käytettävä aktiivisesti ruokavaliossa. Toisin kuin kasvit, joilla on kyky tuottaa omaa ruokaa fotosynteesireitillä.

Jotkin prokaryoottien sukut tarvitsevat myös happea hengittämiseen. Erityisesti on tiukkoja aerobisia bakteereita, eli ne kasvavat vain happipitoisissa ympäristöissä, kuten pseudomonas.

Muilla bakteerien sukuilla on kyky muuttaa aineenvaihduntaa aerobisesta anaerobiseen ympäristöolosuhteiden, kuten salmonellan, mukaan. Prokaryooteissa aerobinen tai anaerobinen on tärkeä ominaisuus sen luokittelussa.

Anaerobisen hengityksen erot

Vastakkainen prosessi aerobiseen hengitykseen on anaerobinen modaliteetti. Kaikkein ilmeisin ero näiden kahden välillä on hapen käyttö lopullisena elektronin vastaanottimena. Anaerobinen hengitys käyttää muita epäorgaanisia molekyylejä akseptoreina.

Lisäksi anaerobisessa hengityksessä reaktioiden lopputuote on molekyyli, jolla on edelleen mahdollisuus jatkaa hapettumista. Esimerkiksi lihassa muodostunut maitohappo fermentoinnin aikana. Sitä vastoin aerobisen hengityksen lopputuotteet ovat hiilidioksidi ja vesi.

Energian kannalta on myös eroja. Anaerobisessa reitissä tuotetaan vain kaksi ATP-molekyyliä (jotka vastaavat glykolyyttistä polkua), kun taas aerobisessa hengityksessä lopputuote on yleensä noin 38 ATP-molekyyliä - mikä on merkittävä ero.

viittaukset

1. Campbell, M. K., ja Farrell, S. O. (2011). Biokemia. Kuudes painos. Thomson. Brooks / Cole.
2. Curtis, H. (2006). Kutsu biologiaan. Kuudes painos. Buenos Aires: Pan-American Medical.
3. Estrada, E & Aranzábal, M. (2002). Selkärankaisten histologian Atlas. Meksikon kansallinen autonominen yliopisto. S. 173.
4. Hall, J. (2011). Lääketieteellisen fysiologian sopimus. New York: Elsevier Health Sciences.
5. Harisha, S. (2005). Johdatus käytännön biotekniikkaan. New Delhi: Palomuuri.
6. Hill, R. (2006). Eläinten fysiologia Madrid: Pan-American Medical.
7. Iglesias, B., Martín, M. & Prieto, J. (2007). Fysiologian perusteet. Madrid: Tebar.
8. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biokemia: teksti ja atlas. Ed. Panamericana Medical.
9. Vasudevan, D. & Sreekumari S. (2012). Biokemian teksti lääketieteen opiskelijoille. Kuudes painos. Meksiko: JP Medical Ltd.