Anaeroba andningsegenskaper, typer och organismer



den anaerob andning eller anaerob är en metabolisk modalitet där kemisk energi frigörs från organiska molekyler. Den slutliga elektronacceptorn för hela processen är en annan molekyl än syre, såsom nitratjon eller sulfater.

De organismer som presenterar denna typ av metabolism är prokaryoter och kallas anaeroba organismer. Prokaryoter som är strikt anaeroba kan bara leva i miljöer där syre inte är närvarande, eftersom det är mycket giftigt och till och med dödligt.

Vissa mikroorganismer - bakterier och jäst - får sin energi genom jäsningsprocessen. I detta fall kräver processen inte syre eller en elektrontransportkedja. Efter glykolys tillsätts ett par extra reaktioner och slutprodukten kan vara etylalkohol.

I åratal har branschen utnyttjat denna process för att producera produkter av intresse för konsumtion, såsom bröd, vin, öl, bland andra..

Våra muskler kan också genomföra anaerob andning. När dessa celler utsätts för en intensiv ansträngning börjar processen med mjölksjäsning, vilket resulterar i ackumulering av denna produkt i musklerna vilket skapar trötthet.

index

  • 1 Egenskaper
  • 2 typer
    • 2.1 Användning av nitrater som elektronacceptor
    • 2.2 Användning av sulfater som elektronacceptor
    • 2.3 Användning av koldioxid som elektronacceptor
  • 3 Fermentation
  • 4 Organismer med anaerob andning
    • 4.1 Stränga anaerober
    • 4.2 Valfria anaerober
    • 4.3 Organer med förmåga att fermentera
  • 5 Ekologisk relevans
  • 6 Skillnader med aerob andning
  • 7 referenser

särdrag

Andning är fenomenet med vilken energi erhålls i form av ATP, från olika organiska molekyler - huvudsakligen kolhydrater. Denna process sker tack vare olika kemiska reaktioner som äger rum inuti cellerna.

Även om den viktigaste källan energi i de flesta organismer är glukos, kan andra molekyler användas för energiutvinning, och andra sockerarter, fettsyror eller i extrema fall, aminosyror - byggstenarna i proteiner.

Den energi som varje molekyl kan frigöra kvantifieras i joules. De vägar eller biokemiska vägar för organismer för nedbrytningen av dessa molekyler beror huvudsakligen på närvaron eller frånvaron av syre. På detta sätt kan vi klassificera andning i två stora grupper: anaerob och aerob.

I anaerob respiration, det finns en elektrontransportkedja som genererar ATP, och den slutliga elektronacceptorn är en organisk substans, såsom nitratjoner, sulfater, etc..

Det är viktigt att inte förväxla denna typ av anaerob andning med jäsning. Båda processerna är oberoende av syre, men i det senare finns ingen elektrontransportkedja.

Typ

Det finns flera vägar genom vilka en organism kan andas utan syre. Om det inte finns någon elektrontransportkedja kopplas oxidationen av organiskt material med reduktionen av andra atomer i energikällan i fermenteringsprocessen (se nedan).

I fall det är en transportkedja, den roll som slutliga elektronacceptor kan anta olika joner, inklusive nitrat, järn, mangan, sulfater, koldioxid, etc..

Elektrontransportkedjan är ett system för oxidationsreduktionsreaktioner som leder till produktion av energi i form av ATP, genom en modalitet som kallas oxidativ fosforylering.

De enzymer som är involverade i processen finns inom bakterierna, förankrade i membranet. Prokaryoter har sådana invaginationer eller blåsor som liknar mitokondrier hos eukaryota organismer. Detta system varierar mycket mellan bakterier. De vanligaste är:

Användning av nitrater som elektronacceptor

En stor grupp bakterier med anaerob andning är katalogiserade som nitratreducerande bakterier. I denna grupp är den slutliga acceptorn av elektrontransportkedjan NO-jon3-.

Inom denna grupp finns olika fysiologiska modaliteter. Nitratreduktionsmedel kan vara av andningsorganen där NO-jonet3- råkar vara nej2-; kan vara denitrifying, där nämnda jon går till N2, eller av assimileringstypen där jonen i fråga blir NH3.

Elektrondonorerna kan vara pyruvat, succinat, laktat, glycerol, NADH, bland andra. Den representativa organismen av denna metabolism är den välkända bakterien Escherichia coli.

Användning av sulfater som elektronacceptor

Bara några få arter av strikta anaeroba bakterier kan ta sulfatjonen och omvandla den till S2- och vatten. Några substrat används för reaktionen, bland de vanligaste är mjölksyra och fyrkarbon-dikarboxylsyror.

Användning av koldioxid som elektronacceptor

Archaea är prokaryota organismer som vanligtvis bor i extrema regioner och kännetecknas av att de uppvisar mycket specifika metaboliska vägar.

En av dessa är arkean som kan producera metan och för att uppnå detta använder de koldioxid som den slutliga acceptorn. Den slutliga produkten av reaktionen är metangas (CH4).

Dessa organismer lever i endast mycket specifika områden av ekosystem, där vätekoncentrationen är hög, eftersom det är ett av de element som är nödvändiga för reaktionen - som sjöbotten eller tarmkanalen hos vissa däggdjur.

jäsning

Som vi nämnde är fermentation en metabolisk process som inte kräver att syre utförs. Observera att det skiljer sig från den anaeroba andningen som nämns i föregående avsnitt på grund av avsaknaden av en elektrontransportkedja.

Jäsning kännetecknas som en process som frigör energi baserat på sockerarter eller andra organiska molekyler, kräver inte syre, behöver inte Krebs cykel eller elektrontransportkedja, är den slutliga acceptom en organisk molekyl och producerar små mängder av ATP - en eller två.

När cellen har avslutat glykolysprocessen erhåller den två molekyler pyruvsyra för varje glukosmolekyl.

Om det inte finns tillgång till syre kan cellen ta till genereringen av någon organisk molekyl för att generera NAD+ eller NADP+ som kan gå in i en annan glykolyscykel.

Beroende på kroppen som håller jäsningen, kan den slutliga produkten vara mjölksyra, etanol, propionsyra, ättiksyra, smörsyra, butanol, aceton, isopropylalkohol, bärnstenssyra, myrsyra, butandiol, etc..

Dessa reaktioner är också vanligtvis associerade med utsöndring av koldioxid eller dihydrogenmolekyler.

Organ med anaerob andning

Den anaeroba andningsförfarandet är typiskt för prokaryoter. Denna grupp av organismer kännetecknas av avsaknaden av en verklig kärnan (avgränsad av ett biologiskt membran) och subcellulära kamrar såsom mitokondrier eller kloroplaster. Inom denna grupp finns bakterier och arkeor.

Stränga anaerober

Mikroorganismerna som påverkas på ett dödligt sätt genom närvaro av syre kallas strikta anaerober, såsom kön Clostridium.

Anaerob metabolism har en typ gör att dessa mikroorganismer kolonisera extrema miljöer som saknar syre, där aerob inte kunde leva som mycket djupa vatten, jord eller tarmkanalen hos vissa djur.

Fakultativa anaerober

Dessutom finns det några mikroorganismer som kan växla mellan aerob och anaerob typ av ämnesomsättning, beroende på dina behov och miljöförhållandena.

Det finns dock bakterier med strikt aerob andning som bara kan växa och utvecklas i syrerika miljöer.

I mikrobiologiska vetenskaper är kunskapen om typen av ämnesomsättning ett tecken som hjälper till att identifiera mikroorganismer.

Organer med förmåga att fermentera

Dessutom finns det andra organismer som kan genomföra luftvägar utan behov av syre eller transportkedja, det vill säga de ger.

Bland dem finner vi vissa typer av jäst (Saccharomyces), bakterier (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) och till och med våra egna muskelceller. Under processen kännetecknas varje art av att utsöndra en annan produkt.

Ekologisk relevans

Ur ekologins synvinkel uppfyller anaerob andning transcendentala funktioner inom ekosystem. Denna process äger rum i olika livsmiljöer, till exempel marina sediment eller kroppar av färskt vatten, djupa jordmiljöer, bland annat..

Vissa bakterier tar sulfater för att bilda vätesulfid och använda karbonat för bildning av metan. Andra arter kan använda nitratjonen och reducera den till nitritjon, kväveoxid eller kvävegas.

Dessa processer är viktiga i naturliga cykler, både för kväve och för svavel. Den anaeroba vägen är till exempel huvudvägen genom vilken kväve är fast och kan återgå till atmosfären i form av gas.

Skillnader med aerob andning

Den mest uppenbara skillnaden mellan dessa två metaboliska processer är användningen av syre. I aerobics fungerar denna molekyl som en slutlig elektronacceptor.

Energetiskt är aerob andning mycket mer lönsam, eftersom det släpper ut betydande mängder energi - cirka 38 molekyler av ATP. I motsats därtill är andning i frånvaro av syre kännetecknat av ett mycket lägre antal ATP, vilket varierar kraftigt beroende på organismen.

Utskiljningsprodukterna varierar också. Aerob andning slutar med produktion av koldioxid och vatten, medan i mellanrum varieras mellanprodukterna - såsom mjölksyra, alkohol eller andra organiska syror, till exempel.

När det gäller hastighet tar aerob andning mycket längre tid. Således representerar den anaeroba processen en snabb energikälla för organismer.

referenser

  1. Baron, S. (1996). Medicinsk mikrobiologi 4: e upplagan. University of Texas Medical Branch i Galveston.
  2. Beckett, B. S. (1986). Biologi: en modern introduktion. Oxford University Press, USA.
  3. Fauque, G. D. (1995). Ekologi av sulfatreducerande bakterier. i Sulfat-reducerande bakterier (sid 217-241). Springer, Boston, MA.
  4. Soni, S. K. (2007). Mikrober: En energikälla för 21-talet. New India Publishing.
  5. Wright, D. B. (2000). Mänsklig fysiologi och hälsa. Heinemann.