Anaerobe Atmung

Anaerobe Atmung ist in Prokaryoten vorhanden. Pixabay

Was ist anaerobes Atmen?

Der Anaerobe Atmung o Anaerob ist eine metabolische Modalität, in der chemische Energie auf basierend auf organischen Molekülen freigesetzt wird. Der endgültige Elektronenakzeptor dieses Prozesses ist ein anderes Molekül als Sauerstoff wie Nitration oder Sulfate.

Organismen, die diese Art von Stoffwechsel präsentieren, sind Prokaryoten und werden als anaerobe Organismen bezeichnet. Prokaryoten, die streng Anaerobes sind, können nur in Umgebungen leben, in denen Sauerstoff nicht vorhanden ist.

Bestimmte Mikroorganismen - Bakterien und Hefen - erhalten ihre Energie durch den Fermentationsprozess. In diesem Fall erfordert der Prozess weder Sauerstoff noch eine Elektronenförderkette. Nach der Glykolyse wird ein zusätzliches Paar zusätzlicher Reaktionen hinzugefügt und das Endprodukt kann Ethylalkohol sein.

Seit Jahren nutzt die Branche diesen Prozess, um Produkte für den menschlichen Verbrauch von Interesse zu produzieren, wie Brot, Wein, Bier unter anderem.

Unsere Muskeln sind auch in der Lage, eine anaerobe Atmung durchzuführen. Wenn diese Zellen intensiven Anstrengungen ausgesetzt sind, beginnt der Laktikfermentationsprozess, was sich in die Akkumulation dieses Produkts in den Muskeln niederschlägt und Müdigkeit erzeugt.

Eigenschaften der anaeroben Atmung

ATP -verdrängte Energie wird erhalten

Atmung ist das Phänomen, durch das Energie in Form von ATP erhalten wird, basierend auf verschiedenen organischen Molekülen - hauptsächlich Kohlenhydraten. Dieser Prozess erfolgt dank verschiedener chemischer Reaktionen, die in den Zellen auftreten.

Verschiedene Energiequellen

Obwohl die Hauptquelle für Energie in den meisten Organismen Glucose ist, können andere Moleküle für die Energieextraktion verwendet werden, wie andere Zucker, Fettsäuren oder bei extremen Bedürfnissen, Aminosäuren - den strukturellen Blöcken von Proteinen -.

Die Energie, die jedes Molekül freisetzen kann. Die biochemischen Routen oder Routen der Organismen für den Abbau dieser Moleküle hängen hauptsächlich von Sauerstoff oder nicht von Sauerstoff ab. Auf diese Weise können wir das Atmen in zwei große Gruppen eintreffen: anaerobe und aerobisch.

Abschließender Akzeptor

Bei Anaerobia Atem gibt es eine Elektronenförderkette, die ATP erzeugt, und der letzte Akzeptor der Elektronen ist eine organische Substanz wie Nitration, Sulfate, unter anderem.

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Anders als Fermentation

Es ist wichtig, diese Art von anaeroben Atmung nicht mit Fermentation zu verwechseln. Beide Prozesse sind unabhängig von Sauerstoff, aber in letzteren gibt es keine Elektronenförderkette.

Anaerobe Atemtypen

Verwendung von Nitraten als Elektronenakzeptor

Eine breite Gruppe anaerobischer Atmungsbakterien wird als Nitratreduzierungsbakterien katalogisiert. In dieser Gruppe ist der letzte Akzeptor der Elektronenförderkette das No -Ion₃^-.

Innerhalb dieser Gruppe gibt es unterschiedliche physiologische Modalitäten. Nitratreduzierer können vom Atemtyp sein, wo das Ion nicht der Fall ist₃^- Es wird nein₂^-; Sie können denitrifizieren, wo dieses Ion nach n übergeht₂, oder vom Assimilatortyp, bei dem das betreffende Ion in NH umgewandelt wird₃.

Elektronendonoren können unter anderem Pyruvat, Succinat, Lactat, Glycerin, Nadh sein. Der repräsentative Organismus dieses Stoffwechsels ist die bekannten Bakterien Escherichia coli.

Verwendung von Sulfaten als Elektronenakzeptor

Nur wenige Arten strenger anaeroben Bakterien können das Sulfation aufnehmen und es in s verwandeln^2- und Wasser. Einige Substrate werden zur Reaktion verwendet. Unter den häufigsten sind Milchsäure und vier Kohlenstoff -Dicarboxylsäuren.

Verwendung von Kohlendioxid als Elektronenakzeptor

Archaeen sind prokaryotische Organismen, die normalerweise extreme Regionen bewohnen, und sind durch eine sehr bestimmte Stoffwechselwege gekennzeichnet.

Eine davon sind die Bögen, die Methan produzieren und es erreichen können, um Kohlendioxid als endgültigen Akzeptor zu verwenden. Das Endprodukt der Reaktion ist Methangas (CH₄).

Diese Organismen leben nur in sehr bestimmten Bereichen von Ökosystemen, in denen die Wasserstoffkonzentration hoch ist, da sie eines der notwendigen Elemente für die Reaktion ist - wie der Hintergrund der Seen oder der Verdauungstrakt bestimmter Säugetiere.

Unterschiede zwischen anaeroben Atmung und Fermentation

Wie bereits erwähnt, ist Fermentation ein Stoffwechselprozess, bei dem das Vorhandensein von Sauerstoff nicht durchgeführt werden muss. Beachten Sie, dass sich dies von der im vorherigen Abschnitt erwähnten anaeroben Atmung unterscheidet.

Die Fermentation ist durch ein Prozess gekennzeichnet, der Energie basierend auf Zucker oder anderen organischen Molekülen freisetzt, keinen Sauerstoff benötigt, keine Krebs oder Elektronenförderkette benötigt. Der letzte Akzeptor ist ein organisches Molekül und erzeugt kleine Mengen von ATP - eins oder zwei.

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Sobald die Zelle den Glykolyseprozess abgeschlossen hat, erhält sie zwei Pyruvsäuremoleküle für jedes Glukosemolekül.

Falls es keine Sauerstoffverfügbarkeit gibt, kann die Zelle auf die Erzeugung eines organischen Moleküls zur Erzeugung von NAD zurückgreifen⁺ oder NADP⁺ Dies kann wieder einen weiteren Glykolysezyklus eingeben.

Abhängig vom Organismus, der Fermentation ausführt.

Diese Reaktionen sind normalerweise auch mit Kohlendioxidausscheidung oder Dihydrogenmolekülen verbunden.

Beispiele für Organismen mit anaerobe Atmung

Strenge Anaerobes

Mikroorganismen, die durch das Vorhandensein von Sauerstoff betroffen sind Clostridium.

Mit einem anaeroben Metabolismus ermöglicht es diesen Mikroorganismen, extreme Umgebungen zu kolonisieren, die Sauerstoff fehlen, in denen aerobe Organismen nicht bewohnen konnten, wie sehr tiefe Gewässer, Böden oder Verdauungstrakt einiger Tiere.

Optionale Anaerobes

Darüber hinaus gibt es einige Mikroorganismen, die sich je nach Bedarf und Umweltbedingungen zwischen dem Stoffwechsel von aerobischem und anaeroben Art abwechseln können.

Es gibt jedoch Bakterien mit strikter aerobe Atmung, die nur in sauerstoffreichen Umgebungen wachsen und sich entwickeln können.

In mikrobiologischen Wissenschaften ist die Kenntnis der Art des Stoffwechsels ein Charakter, der die Identifizierung von Mikroorganismen hilft.

Organismen mit der Fähigkeit zu fermentieren

Darüber hinaus gibt es andere Organismen, die Atemwege durchführen können, ohne dass eine Sauerstoff- oder Förderkette erforderlich ist, dh Ferment.

Unter ihnen finden wir einige Arten von Hefen (Saccharomyces), Bakterien (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonellen, Enterobacter) und sogar unsere eigenen Muskelzellen. Während des Prozesses ist jede Art durch Ausscheiden eines anderen Produkts gekennzeichnet.

Geobacter Genre

Einige Organismen des Geobacter -Genres, wie zum Beispiel G. Metallireduzens Und G. Sulfurreduzens Sie können huminische Substanzen wie Elektronenspender verwenden und Nitrat und/oder Fumarat als Elektronenakzeptoren verwenden.

Im Allgemeinen reduzieren Organismen, die diesen Prozess durchführen₃^-) Nitritos (nein₂^-) mittels der Enzymnitratreduktase. Nitriten können wiederum als Elektronenakzeptoren von anderen Organismen verwendet werden.

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Desulfovibrio Desulfuricans

Desulfovibrio Desulfuricans Es ist ein reduziertes Sulfatbakterium. Diese Art von Bakterien verwendet Sulfat als endgültige Elektronenakzeptor.

Anaeromyxobacter Dehalogenans

Lebende Organismen haben eine große Anpassungsfähigkeit, die es vielen ermöglicht hat, mehrere Elektronenakzeptoren zu verwenden.

Dies ist der Fall von Anaeromyxobacter Dehalogenans, Ein Stamm, der als Elektronenakzeptoren, Verbindungen verwendet werden kann, die so unterschiedlich sind wie Nitriten, Nitrate, Eisen, Sauerstoff, Fumarat und sogar Uran.

Ökologische Relevanz

Aus Sicht der Ökologie erfüllt die anaeroben Atmung transzendentale Funktionen innerhalb von Ökosystemen. Dieser Prozess findet unter anderem in verschiedenen Lebensräumen wie Meersedimenten oder Süßwasserkörpern, tiefe Bodenumgebungen statt.

Einige Bakterien nehmen Sulfate zur Bildung von Wasserstoffsulfid und verwenden Carbonat zur Methanbildung. Andere Arten sind in der Lage, das Nitration zu verwenden und es auf Nitritionen, Lachoxid oder gasförmiger Stickstoff zu reduzieren.

Diese Prozesse sind in natürlichen Zyklen von entscheidender Bedeutung, sowohl für Stickstoff als auch für Schwefel. Zum Beispiel ist der anaerobe Weg die Hauptroute, auf der Stickstoff fix.

Unterschiede mit aeroben Atmung

Der offensichtlichste Unterschied zwischen diesen beiden Stoffwechselprozessen ist die Verwendung von Sauerstoff. In Aerobic fungiert dieses Molekül als endgültiger Elektronenakzeptor.

Energie, aerobe Atmung ist viel profitabler, da es wichtige Mengen an Energien freigibt - etwa 38 ATP -Moleküle. Im Gegensatz dazu ist das Atmen in Abwesenheit von Sauerstoff durch eine viel geringere Anzahl von ATP gekennzeichnet, die je nach Körper stark variiert.

Ausscheidungsprodukte variieren ebenfalls. Aerobische Atemenden mit der Herstellung von Kohlendioxid und Wasser, während in aeroben Intermediärprodukten variiert werden - wie beispielsweise Milchsäure, Alkohol oder andere organische Säuren.

In Bezug auf die Geschwindigkeit dauert die aerobe Atmung viel länger. Somit repräsentiert der anaerobe Prozess für Organismen eine schnelle Energiequelle.

Verweise

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2. Beckett, geb. S. (1986). Biologie: Eine moderne Einführung. Oxford University Press, USA.