Aeroba andningsegenskaper, stadier och organismer



den aerob andning eller aerob är en biologisk process som innebär att man erhåller energi från organiska molekyler - huvudsakligen glukos - genom en serie oxidationsreaktioner, där den sista acceptorn av elektronerna är syre.

Denna process är närvarande i de allra flesta organiska varelser, särskilt eukaryoter. Alla djur, växter och svampar andas aerobiskt. Dessutom uppvisar vissa bakterier också en aerob metabolism.

Generellt är processen med att erhålla energi från glukosmolekylen uppdelad i glykolys (detta steg är vanligt i både aeroba och anaeroba vägar), Krebs-cykeln och elektrontransportkedjan.

Konceptet med aerob andning är motsatt till anaerob andning. I sistnämnda är den sista elektronacceptorn en annan oorganisk substans, annan än syre. Det är typiskt för vissa prokaryoter.

index

  • 1 Vad är syre?
  • 2 Andningsegenskaper
  • 3 Processer (steg)
    • 3,1 glukolys
    • 3,2 Krebs cykel
    • 3.3 Sammandrag av Krebs-cykeln
    • 3.4 Elektrontransportkedja
    • 3,5 klasser av transportörsmolekyler
  • 4 Organismer med aerob andning
  • 5 Skillnader med anaerob andning
  • 6 referenser

Vad är syre?

Innan vi diskuterar processen med aerob andning, är det nödvändigt att känna till vissa aspekter av syremolekylen.

Det är ett kemiskt element som representeras i det periodiska bordet med bokstaven O och atomnummeret 8. Under normala temperatur- och tryckförhållanden tenderar syre att binda i par, vilket ger upphov till dioxygenmolekylen.

Denna gas, som bildas av två atomer är syre, saknar färg, lukt eller smak och representeras av formeln O2. I atmosfären är det en framträdande komponent, och det är nödvändigt att bibehålla de flesta formerna av liv på jorden.

Tack vare den syreformiga naturen kan molekylen fritt passera cellmembran - både det yttre membranet som separerar cellen från den extracellulära miljön och membranerna i de subcellulära facken, bland dessa mitokondrier.

Andningsegenskaper

Cellerna använder de molekyler som vi intar genom vår kost som ett slags respiratorisk "bränsle".

Cell respiration är energigenereringsprocessen, i form av ATP-molekyler, där molekylerna som skall nedbrytas genomgår oxidation och den sista acceptorn av elektronerna är i de flesta fall en oorganisk molekyl.

En väsentlig egenskap som gör att andningsförfarandena kan genomföras är närvaron av en elektrontransportkedja. Vid aerob andning är den slutliga acceptorn av elektronerna syrgasmolekylen.

Under normala förhållanden är dessa "bränslen" kolhydrater eller kolhydrater och fetter eller lipider. Eftersom kroppen går in i osäkra förhållanden på grund av brist på mat, ställer den sig till användningen av proteiner för att försöka uppfylla sina energiska krav.

Ordet andning är en del av vårt ordförråd i vardagen. För att ta luft i våra lungor, i kontinuerliga cykler av utandningar och inandningar kallar vi det andning.

I biologiska vetenskapens formella sammanhang betecknas dock denna åtgärd av termen ventilation. Således används termen andning för att referera till processer som äger rum på cellulär nivå.

Processer (etapper)

Stegen av aerob andning inbegriper de steg som är nödvändiga för att extrahera energi från organiska molekyler - i det här fallet kommer vi att beskriva fallet av glukosmolekylen som ett andningsbränsle - tills syrgasacceptorn nås.

Denna komplexa metaboliska väg är uppdelad i glykolys, Krebs-cykel och elektrontransportkedja:

glykolys

Det första steget för nedbrytningen av glukosmonomeren är glykolys, även kallad glykolys. Detta steg kräver inte syre direkt och är närvarande i nästan alla levande varelser.

Målet med denna metaboliska vägen är klyvningen av glukos i två molekyler pyruvinsyra, uppnåendet av två netto energimolekyler (ATP) och reduktionen av två molekyler av NAD+.

I närvaro av syre kan vägen fortsätta till Krebs-cykeln och elektrontransportkedjan. Om syre är frånvarande skulle molekylerna följa jäsningsvägen. Med andra ord är glykolys en vanlig metabolisk väg för aerob och anaerob andning.

Före Krebs-cykeln måste oxidativ dekarboxylering av pyruvsyra uppträda. Detta steg förmedlas av ett mycket viktigt enzymkomplex, som kallas pyruvatdehydrogenas, som utför den ovannämnda reaktionen.

Således blir pyruvat en acetylradikal som senare fångas av koenzym A, som är ansvarig för att transportera den till Krebs-cykeln..

Krebs cykel

Krebs-cykeln, även känd som citronsyracykeln eller trikarboxylsyracykeln, består av en rad biokemiska reaktioner katalyserade av specifika enzymer som försöker gradvis frigöra den kemiska energi som lagras i acetylko-enzym A.

Det är en väg som fullständigt oxiderar pyruvatmolekylen och förekommer i mitokondriens matris.

Denna cykel baseras på en serie oxidations- och reduktionsreaktioner som överför den potentiella energin i form av elektroner till element som accepterar dem, särskilt NAD-molekylen.+.

Sammanfattning av Krebs-cykeln

Varje pyruvinsyramolekyl bryts i koldioxid och en tvåkolmolekyl, känd som acetylgruppen. Med bindningen till koenzym A (nämnd i föregående avsnitt) bildas acetylko-enzym A-komplexet.

De två karbonerna av pyruvsyra kommer in i cykeln, kondenseras med oxaloacetatet och bildar en sex-kolcitratmolekyl. Således uppträder oxidativa stegreaktioner. Citrat återgår till oxaloacetat med en teoretisk produktion av 2 mol koldioxid, 3 mol NADH, 1 FADH2 och 1 mol GTP.

Eftersom två molekyler pyruvat bildas i glykolys, innefattar en glukosmolekyl två omgångar av Krebs-cykeln.

Elektrontransportkedja

En elektrontransportkedja består av en sekvens av proteiner som har förmåga att genomföra oxidations- och reduktionsreaktioner.

Elektrons passage av proteinkomplexen omvandlas till en gradvis frisättning av energi som därefter används vid generering av ATP kemosomotiskt. Det är viktigt att notera att kedjans sista reaktion är av den irreversibla typen.

I eukaryota organismer, som har subcellulära fack, förankras elementen i transportkedjan till mitokondriernas membran. I prokaryoter, som saknar sådana fack, ligger elementen i kedjan i cellens plasmamembran.

Reaktionerna i denna kedja leder till bildandet av ATP, med hjälp av den energi som erhålls genom förskjutning av väte av transportörerna, tills den når den slutliga acceptorn: syre, en reaktion som producerar vatten.

Klasser av transportörsmolekyler

Kedjan består av tre transportvarianter. Den första klassen är flavoproteinerna, kännetecknad av närvaron av flavin. Denna typ av transportör kan utföra två typer av reaktioner, både reduktion och oxidation, alternativt.

Den andra typen bildas av cytokromerna. Dessa proteiner har en heme-grupp (som den för hemoglobin), som kan ha olika oxidationstillstånd.

Den sista klassen av transportör är ubiquinon, även känd som koenzym Q. Dessa molekyler är inte proteiner i naturen..

Organ med aerob andning

De flesta levande organismer har andning av den aeroba typen. Det är typiskt för eukaryotiska organismer (varelser med en sann kärna i sina celler, avgränsade av ett membran). Alla djur, växter och svampar andas aerobiskt.

Djur och svampar är heterotrofa organismer, vilket innebär att "bränslet" som kommer att användas i respirationsmetaboliska vägen måste konsumeras aktivt i kosten. I motsats till växter, som har förmågan att producera sin egen mat av fotosyntetiska vägen.

Vissa genera av prokaryoter behöver också syre för andning. Specifikt finns det strikta aeroba bakterier - det vill säga de växer bara i miljöer med syre, såsom pseudomonas.

Andra bakterier har förmågan att förändra sin ämnesomsättning från aerob till anaerob beroende på miljöförhållanden, såsom salmonella. I prokaryoter är aerob eller anaerob en viktig egenskap för dess klassificering.

Skillnader med anaerob andning

Den motsatta processen för aerob andning är den anaeroba modaliteten. Den mest uppenbara skillnaden mellan de två är användningen av syre som den sista elektronacceptorn. Anaerob andning använder andra oorganiska molekyler som acceptorer.

Vidare är den slutliga produkten av reaktionerna vid anaerob andning en molekyl som fortfarande har potential att fortsätta oxidera. Till exempel bildades mjölksyran i musklerna under fermentering. Däremot är de slutliga produkterna av aerob andning koldioxid och vatten.

Det finns också skillnader från energisynpunkten. I den anaeroba vägen produceras endast två molekyler av ATP (motsvarande den glykolytiska vägen), medan vid aerob andning slutprodukten generellt är ca 38 molekyler ATP - vilket är en signifikant skillnad.

referenser

  1. Campbell, M. K. & Farrell, S. O. (2011). Biokemi. Sjätte upplagan. Thomson. Brooks / Cole.
  2. Curtis, H. (2006). Inbjudan till biologi. Sjätte upplagan. Buenos Aires: Panamerikanska Medical.
  3. Estrada, E & Aranzábal, M. (2002). Atlas av vertebrat histologi. National Autonomous University of Mexico. S. 173.
  4. Hall, J. (2011). Fördraget om medicinsk fysiologi. New York: Elsevier Health Sciences.
  5. Harisha, S. (2005). En introduktion till praktisk bioteknik. New Delhi: Firewall Media.
  6. Hill, R. (2006). Djurfysiologi Madrid: Panamerikansk Medical.
  7. Iglesias, B., Martín, M. & Prieto, J. (2007). Baser av fysiologi. Madrid: Tebar.
  8. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biokemi: text och atlas. Ed. Panamericana Medical.
  9. Vasudevan, D. & Sreekumari S. (2012). Text av biokemi för medicinska studenter. Sjätte upplagan. Mexiko: JP Medical Ltd.