АНАЕРОБНО ДИСАЊЕ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ВРСТЕ И ОРГАНИЗМИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Анаеробна дисање или анаеробни метаболички начин који је хемијска енергија на бази органских молекула ослобађа. Коначни акцептор електрона у целом овом процесу је молекул који није кисеоник, као што је нитратни јон или сулфати.

Организми који представљају ову врсту метаболизма су прокариоти и називају се анаеробни организми. Прокариоти који су строго анаеробни могу живети само у окружењима у којима нема кисеоника, јер је врло токсичан и чак смртоносан.

Анаеробно дисање је присутно у прокариотима.
Извор: пикабаи.цом

Одређени микроорганизми - бактерије и квасци - добијају своју енергију процесом ферментације. У овом случају, процес не захтева кисеоник или транспортни ланац електрона. Након гликолизе додаје се неколико додатних реакција и крајњи производ може бити етил алкохол.

Индустрија је годинама користила овај процес за производњу производа од интереса за људску употребу, као што су хлеб, вино, пиво, између осталог.

Наши мишићи су такође способни за анаеробно дисање. Када су ове ћелије изложене интензивним напорима, започиње процес млечне ферментације, што резултира накупљањем овог производа у мишићима, стварајући умор.

карактеристике

Респирација је појава којом се енергија добија у облику АТП-а, полазећи од различитих органских молекула - углавном угљених хидрата. Овај процес се одвија захваљујући различитим хемијским реакцијама које се одвијају унутар ћелија.

Иако је главни извор енергије у већини организама глукоза, други молекули се могу користити за вађење енергије, попут осталих шећера, масних киселина или у случајевима екстремних потреба, аминокиселина - грађевних блокова протеина.

Енергија коју је сваки молекул способан да ослободи квантификује се у џуловима. Биохемијски путеви или путеви организама за разградњу наведених молекула углавном зависе од присуства или одсуства кисеоника. На тај начин можемо класификовати дисање у две велике групе: анаеробно и аеробно.

У анаеробном дисању постоји транспортни ланац електрона који ствара АТП, а крајњи акцептор електрона је органска супстанца попут нитратног јона, сулфата, између осталих.

Важно је да ову врсту анаеробног дисања не мешате са ферментацијом. Оба процеса су неовисна о кисеонику, али у потоњем не постоји транспортни ланац електрона.

Врсте

Постоји више путева по којима организам може да дише без кисеоника. Ако не постоји транспортни ланац електрона, оксидација органске материје ће бити повезана са редукцијом других атома из извора енергије у процесу ферментације (види доле).

У случају транспортног ланца, улогу крајњег акценера електрона могу преузети разни јони, укључујући нитрат, гвожђе, манган, сулфате и угљен диоксид.

Ланац транспорта електрона је систем реакције редукције оксида који доводи до стварања енергије у облику АТП-а, помоћу модалитета који се назива оксидативна фосфорилација.

Ензими који су укључени у процес налазе се унутар бактерија, усидрених на мембрани. Прокариоти имају ове инвазије или везикуле који подсећају на митохондрије еукариотских организама. Овај систем се широко разликује међу бактеријама. Најчешће су:

Употреба нитрата као акцептор електрона

Велика група бактерија са анаеробним дисањем класификована је као бактерије које смањују нитрате. У овој групи, коначни акцептор електрона транспортног ланца је НО ₃ ^- ион .

Унутар ове групе постоје различити физиолошки модалитети. Нитрат редуктори могу бити респираторног типа где јон НО ₃ ^- постаје НО ₂ ^- ; Они могу денитрифиинг, где поменути ион пролази до Н ₂ , или од асимилације типа где јон у питању је трансформише у НХ ₃ .

Донатори електрона могу бити пируват, сукцинат, лактат, глицерол, НАДХ, између осталих. Репрезентативни организам овог метаболизма су познате бактерије Есцхерицхиа цоли.

Употреба сулфата као акцептор електрона

Само неколико врста строгих анаеробних бактерија способно је да преузме сулфатни јон и претвори га у С ^2- и воду. Неколико супстрата се користи за реакцију, међу најчешћим су млечна киселина и дикарбоксилне киселине са четири угљеника.

Употреба угљендиоксида као акцептор електрона

Археје су прокариотски организми који обично насељавају екстремне регионе и карактеришу их изложени врло одређеним метаболичким путевима.

Једна од њих су археје способне да производе метан и да би то постигле користе угљени диоксид као крајњи акцептор. Крајњи производ реакције је гас метан (ЦХ ₄ ).

Ови организми настањују само веома специфична подручја екосистема, где је концентрација водоника велика, јер је то један од елемената неопходних за реакцију - као што је дно језера или дигестивни тракт неких сисара.

Ферментација

Ферментација вина

Као што смо споменули, ферментација је метаболички процес за који није потребно присуство кисеоника. Имајте на уму да се разликује од анаеробног дисања поменутог у претходном одељку непостојањем ланца преноса електрона.

Ферментација се одликује поступком који ослобађа енергију полазећи од шећера или других органских молекула, не захтева кисеоник, не треба Кребсов циклус или ланац транспорта електрона, крајњи акцептор је органски молекул и производи мале количине АТП-а - један или два.

Једном када ћелија заврши процес гликолизе, добија два молекула пируичне киселине за сваки молекул глукозе.

У недостатку доступности кисеоника, ћелија може да прибегава стварању неког органског молекула да би постигла стварање НАД ⁺ или НАДП ⁺ који могу поново да уђу у други циклус гликолизе.

Зависно од организма који врши ферментацију, крајњи производ може бити млечна киселина, етанол, пропионска киселина, сирћетна киселина, маслачна киселина, бутанол, ацетон, изопропил алкохол, јантарна киселина, мравље киселина, бутанедиол, између осталих.

Ове реакције су такође често повезане са излучивањем молекула угљен-диоксида или дихидрогена.

Организми са анаеробним дисањем

Процес анаеробног дисања типичан је за прокариоте. Ову групу организама карактерише недостатак правог језгра (одређеног биолошком мембраном) и субцелијских одељења, попут митохондрија или хлоропласта. Унутар ове групе су бактерије и археје.

Строги анаероби

Микроорганизми на које смртно утиче присуство кисеоника називају се строго анаеробним, попут рода Цлостридиум.

Посједовање анаеробног метаболизма омогућава овим микроорганизмима да колонизирају екстремна окружења лишена кисеоника, гдје аеробни организми не би могли да се населе, попут врло дубоких вода, тла или пробавног тракта неких животиња.

Факултативни анаероби

Поред тога, постоје неки микроорганизми који могу да се измене између аеробног и анаеробног метаболизма, зависно од њихових потреба и услова животне средине.

Међутим, постоје бактерије са строгим аеробним дисањем које могу расти и развијати се само у окружењима богатим кисеоником.

У микробиолошким наукама, знање о врсти метаболизма је карактер који помаже у идентификацији микроорганизама.

Организми са способношћу ферментације

Поред тога, постоје и други организми који су способни да стварају дишне путеве без потребе за кисеоником или транспортним ланцем, односно ферментирају.

Међу њима налазимо неке врсте квасца (Саццхаромицес), бактерије (Стрептоцоццус, Лацтобациллус, Бациллус, Пропионибацтериум, Есцхерицхиа, Салмонелла, Ентеробацтер), па чак и наше мишићне ћелије. Током процеса, сваку врсту карактерише излучивање различитог производа.

Еколошка релевантност

Са гледишта екологије, анаеробно дисање испуњава трансценденталне функције унутар екосистема. Овај процес се одвија у различитим стаништима, попут морских седимената или слатководних тела, дубоко окружење тла, између осталог.

Неке бактерије узимају сулфате да би формирале водоник сулфид и користе карбонат за формирање метана. Остале врсте су способне да користе нитратни јон и да га редукују до нитритног јона, азот-оксида или азотног гаса.

Ови процеси су витални у природним циклусима, и за азот и сумпор. На пример, анаеробни пут је главни пут којим се фиксира азот и може се вратити у атмосферу као гас.

Разлике од аеробног дисања

Најочитија разлика између ова два метаболичка процеса је искоришћење кисеоника. У аеробику, овај молекул делује као крајњи акцептор електрона.

Енергетски, аеробно дисање је много корисније, ослобађајући значајне количине енергије - око 38 молекула АТП. Супротно томе, дисање у одсуству кисеоника карактерише много мањи број АТП-а, који варира у зависности од организма.

Производи излучивања такође варирају. Аеробно дисање завршава производњом угљен-диоксида и воде, док су при аеробном дисању интермедијари различити - на пример млечна киселина, алкохол или друге органске киселине.

У погледу брзине, аеробно дисање траје много дуже. Дакле, анаеробни процес представља брзи извор енергије за организме.

Референце

1. Барон, С. (1996). Медицинска микробиологија. 4. издање Медицинска филијала Универзитета у Тексасу у Галвестону.
2. Бецкетт, БС (1986). Биологија: савремени увод. Окфорд Университи Пресс, САД.
3. Фаукуе, ГД (1995). Екологија бактерија које смањују сулфат. У бактеријама редукције сулфата (стр. 217-241). Спрингер, Бостон, МА.
4. Сони, СК (2007). Микроби: извор енергије за 21. век. Нев Индиа Публисхинг
5. Вригхт, ДБ (2000). Људска физиологија и здравље. Хеинеманн