Aerobne značajke disanja, stadiji i organizmi



aerobno disanje ili aerobik je biološki proces koji uključuje dobivanje energije iz organskih molekula - uglavnom glukoze - kroz niz oksidacijskih reakcija, gdje je konačni akceptor elektrona kisik.

Ovaj proces prisutan je u velikoj većini organskih bića, posebno eukariota. Sve životinje, biljke i gljivice dišu aerobno. Osim toga, neke bakterije također pokazuju aerobni metabolizam.

Općenito, proces dobivanja energije iz molekule glukoze je podijeljen na glikolizu (ovaj korak je uobičajen u aerobnim i anaerobnim putovima), Krebsov ciklus i lanac prijenosa elektrona.

Koncept aerobnog disanja je u suprotnosti s anaerobnim disanjem. U potonjem, konačni akceptor elektrona je još jedna anorganska tvar, osim kisika. To je tipično za neke prokariote.

indeks

  • 1 Što je kisik?
  • 2 Značajke disanja
  • 3 Procesi (faze)
    • 3.1 Glukoliza
    • 3.2 Krebsov ciklus
    • 3.3 Sažetak Krebsova ciklusa
    • 3.4 Lanac za prijenos elektrona
    • 3.5 Klase transportnih molekula
  • 4 Organizmi s aerobnim disanjem
  • 5 Razlike s anaerobnim disanjem
  • 6 Reference

Što je kisik?

Prije rasprave o procesu aerobne respiracije potrebno je znati određene aspekte molekule kisika.

To je kemijski element predstavljen u periodnom sustavu s slovom O i atomskim brojem 8. Pod standardnim uvjetima temperature i tlaka, kisik teži vezanju u parovima, što dovodi do nastanka molekule kisika..

Ovaj plin, formiran od dva atoma, je kisik, nedostaje mu boja, miris ili okus, te je predstavljen formulom O2. U atmosferi je istaknuta komponenta i potrebno je održati većinu oblika života na zemlji.

Zahvaljujući plinovitoj prirodi kisika, molekula je u stanju slobodno prelaziti stanične membrane - i vanjsku membranu koja odvaja stanicu od izvanstaničnog okruženja, i membrane subcelularnih odjeljaka, među njima i mitohondrije.

Značajke disanja

Stanice koriste molekule koje unosimo kroz prehranu kao vrstu respiratornog "goriva".

Stanično disanje je proces generiranja energije, u obliku molekula ATP, gdje se molekule koje se razgrađuju podvrgnu oksidaciji, a konačni akceptor elektrona je, u većini slučajeva, anorganska molekula..

Bitna značajka koja omogućuje izvođenje procesa disanja je prisutnost prijenosnog lanca elektrona. U aerobnom disanju, konačni akceptor elektrona je molekula kisika.

Pod normalnim uvjetima, ova "goriva" su ugljikohidrati ili ugljikohidrati i masti ili lipidi. Kako tijelo ulazi u nesigurne uvjete zbog nedostatka hrane, pribjegava upotrebi bjelančevina kako bi pokušala zadovoljiti svoje energetske zahtjeve..

Riječ disanje je dio našeg vokabulara u svakodnevnom životu. Na čin uzimanja zraka u plućima, u neprekidnim ciklusima izdisaja i inhalacija, nazivamo ga disanjem.

Međutim, u formalnom kontekstu bioloških znanosti, ovo djelovanje označeno je terminom ventilacija. Stoga se pojam disanja koristi za označavanje procesa koji se odvijaju na staničnoj razini.

Procesi (faze)

Faze aerobnog disanja uključuju korake potrebne za izlučivanje energije iz organskih molekula - u ovom slučaju ćemo opisati molekulu glukoze kao respiratorno gorivo - dok ne dođemo do akceptora kisika..

Ovaj složeni metabolički put podijeljen je na glikolizu, Krebsov ciklus i prijenosni elektronski lanac:

glikoliza

Prvi korak za razgradnju monomera glukoze je glikoliza, također nazvana glikoliza. Ovaj korak ne zahtijeva izravno kisik i prisutan je u gotovo svim živim bićima.

Cilj ovog metaboličkog puta je cijepanje glukoze u dvije molekule piruvične kiseline, dobivanje dvije molekule neto energije (ATP) i redukcija dvije molekule NAD-a.+.

U prisutnosti kisika, put se može nastaviti do Krebsovog ciklusa i prijenosnog lanca elektrona. U slučaju odsutnosti kisika, molekule bi slijedile put fermentacije. Drugim riječima, glikoliza je čest metabolički put aerobnog i anaerobnog disanja.

Prije Krebsovog ciklusa mora doći do oksidativne dekarboksilacije piruvične kiseline. Ovaj korak je posredovan vrlo važnim enzimskim kompleksom, zvanim piruvat dehidrogenaza, koji provodi gore navedenu reakciju.

Dakle, piruvat postaje acetilni radikal koji se kasnije hvata koenzimom A, koji je odgovoran za transport do Krebsovog ciklusa..

Krebsov ciklus

Krebsov ciklus, također poznat kao ciklus limunske kiseline ili ciklus tricarboksilne kiseline, sastoji se od niza biokemijskih reakcija koje kataliziraju specifični enzimi koji nastoje postupno osloboditi kemijsku energiju pohranjenu u acetil koenzimu A.

To je put koji potpuno oksidira molekulu piruvata i pojavljuje se u matrici mitohondrija.

Ovaj se ciklus temelji na nizu oksidacijskih i redukcijskih reakcija koje prenose potencijalnu energiju u obliku elektrona u elemente koji ih prihvaćaju, osobito NAD molekulu.+.

Sažetak Krebsova ciklusa

Svaka molekula piruvične kiseline razbijena je na ugljični dioksid i molekulu s dva ugljika, poznatu kao acetilnu skupinu. Vezanjem na koenzim A (spomenut u prethodnom odjeljku) nastaje kompleks acetil koenzima A.

Dva ugljika piruvične kiseline ulaze u ciklus, kondenziraju s oksaloacetatom i tvore molekulu citrata od šest ugljika. Tako se javljaju oksidacijske reakcije. Citrat se vraća na oksaloacetat s teorijskom proizvodnjom 2 mola ugljičnog dioksida, 3 mola NADH, 1 FADH2 i 1 mol GTP.

Kako se u glikolizi formiraju dvije molekule piruvata, molekula glukoze uključuje dvije revolucije Krebsova ciklusa.

Elektronski transportni lanac

Lanac prijenosa elektrona sastoji se od niza proteina koji imaju sposobnost provođenja oksidacijskih i redukcijskih reakcija.

Prolaz elektrona rečenim proteinskim kompleksima pretvara se u postupno oslobađanje energije koja se kasnije koristi za generiranje ATP kemosomotički. Važno je napomenuti da je posljednja reakcija lanca ireverzibilnog tipa.

U eukariotskim organizmima, koji imaju subcelularne odjeljke, elementi transportnog lanca vezani su za membranu mitohondrija. Kod prokariota, kojima nedostaju takvi odjeljci, elementi lanca nalaze se u plazmatskoj membrani stanice.

Reakcije ovog lanca dovode do stvaranja ATP, pomoću energije dobivene premještanjem vodika transporterima, sve dok ne dosegne konačni akceptor: kisik, reakcija koja proizvodi vodu..

Klase molekula transportera

Lanac se sastoji od tri varijante transportera. Prva klasa su flavoproteini, karakterizirani prisutnošću flavina. Ova vrsta transportera može izvesti dvije vrste reakcija, i redukciju i oksidaciju, alternativno.

Drugi tip čine citohromi. Ovi proteini imaju heme skupinu (kao i onu hemoglobina) koja može imati različita oksidacijska stanja.

Posljednja klasa transportera je ubikinon, također poznat kao koenzim Q. Ove molekule nisu proteinske prirode..

Organizmi s aerobnim disanjem

Većina živih organizama ima disanje aerobnog tipa. Tipičan je za eukariotske organizme (bića s pravom jezgrom u svojim stanicama, ograničena membranom). Sve životinje, biljke i gljivice dišu aerobno.

Životinje i gljive su heterotrofni organizmi, što znači da se "gorivo" koje će se koristiti u metaboličkom putu disanja mora aktivno konzumirati u prehrani. Za razliku od biljaka koje imaju sposobnost da proizvode vlastitu hranu fotosintetskim putem.

Neki rodovi prokariota također trebaju kisik za disanje. Naime, postoje stroge aerobne bakterije - to jest, one rastu samo u okruženjima s kisikom, kao što je pseudomonas.

Drugi rodovi bakterija imaju sposobnost promijeniti svoj metabolizam od aerobne do anaerobne ovisno o uvjetima okoline, kao što je salmonela. U prokariotima je aerobna ili anaerobna značajka za njegovu klasifikaciju.

Razlike s anaerobnim disanjem

Suprotan proces aerobnom disanju je anaerobni modalitet. Najočitija razlika između njih je uporaba kisika kao konačnog akceptora elektrona. Anaerobna respiracija koristi druge anorganske molekule kao akceptore.

Osim toga, u anaerobnom disanju konačni proizvod reakcija je molekula koja još uvijek ima potencijal za nastavak oksidacije. Na primjer, mliječna kiselina nastala u mišićima tijekom fermentacije. Nasuprot tome, konačni proizvodi aerobnog disanja su ugljični dioksid i voda.

Postoje i razlike s energetskog gledišta. U anaerobnom putu nastaju samo dvije molekule ATP-a (koje odgovaraju glikolitičkom putu), dok je u aerobnom disanju konačni proizvod općenito oko 38 molekula ATP-a - što je značajna razlika.

reference

  1. Campbell, M. K., i Farrell, S. O. (2011). Biokemija. Šesto izdanje. Thomson. Brooks / Cole.
  2. Curtis, H. (2006). Poziv na biologiju. Šesto izdanje. Buenos Aires: Panamerička medicina.
  3. Estrada, E & Aranzábal, M. (2002). Atlas histologije kralježnjaka. Nacionalno autonomno sveučilište u Meksiku. 173.
  4. Hall, J. (2011). Ugovor o medicinskoj fiziologiji. New York: Elsevier Health Sciences.
  5. Harisha, S. (2005). Uvod u praktičnu biotehnologiju. New Delhi: Mediji za vatrozid.
  6. Hill, R. (2006). Fiziologija životinja Madrid: Panamerička medicina.
  7. Iglesias, B., Martín, M. i Prieto, J. (2007). Osnove fiziologije. Madrid: Tebar.
  8. Koolman, J., i Röhm, K.H. (2005). Biokemija: tekst i atlas. Ed Panamericana Medical.
  9. Vasudevan, D. i Sreekumari S. (2012). Tekst biokemije za studente medicine. Šesto izdanje. Meksiko: JP Medical Ltd.