Anaerob légzési jellemzők, típusok és szervezetek



az anaerob légzés vagy az anaerob anyagcsere mód, ahol a kémiai energiát a szerves molekuláktól kezdve szabadítják fel. Az egész folyamat végső elektron-akceptorja az oxigéntől eltérő molekula, például nitrátion vagy szulfát.

Az ilyen típusú anyagcserét előidéző ​​szervezetek prokarióták, és anaerob szervezeteknek nevezik őket. A szigorúan anaerob prokarióták csak olyan környezetben élhetnek, ahol nincs oxigén, mivel nagyon mérgező és még halálos is lehet.

Bizonyos mikroorganizmusok - a baktériumok és az élesztő - az erjesztési folyamat során energiájukat kapják. Ebben az esetben az eljárás nem igényel oxigént vagy elektronszállító láncot. Glikolízis után néhány további reakciót adunk hozzá, és a végtermék lehet etil-alkohol.

Az iparág évek óta kihasználta ezt a folyamatot az emberi fogyasztásra szánt termékek, például kenyér, bor, sör előállítására..

Izmaink is alkalmasak anaerob légzésre. Amikor ezek a sejtek intenzív erőfeszítésnek vannak kitéve, megkezdődik a tejsavas erjedés folyamata, ami a termék felhalmozódásához vezet az izmokban, ami fáradtságot okoz..

index

  • 1 Jellemzők
  • 2 típus
    • 2.1 Nitrátok alkalmazása elektron akceptorként
    • 2.2 Szulfátok alkalmazása elektron akceptorként
    • 2.3 A szén-dioxid alkalmazása elektron akceptorként
  • 3 Fermentáció
  • 4 Anaerob légzéssel rendelkező szervezetek
    • 4.1 Szigorú anaerobok
    • 4.2 Opcionális anaerobok
    • 4.3 A fermentációra képes szervezetek
  • 5 Ökológiai jelentőség
  • 6 Az aerob légzés különbségei
  • 7 Referenciák

jellemzői

A légzés az a jelenség, amellyel az ATP formájában keletkező energiát különböző szerves molekulákból - főként szénhidrátokból - nyerik. Ez a folyamat a sejteken belüli különböző kémiai reakcióknak köszönhető.

Bár a legtöbb szervezetben a fő energiaforrás a glükóz, más molekulák is felhasználhatók az energia kinyerésére, mint pl. Más cukrok, zsírsavak vagy extrém szükség esetén, aminosavak - a fehérjék szerkezeti építőkövei..

Az energiát, amelyet minden molekula képes felszabadítani, joulesben számszerűsítünk. Ezeknek a molekuláknak a lebontásához szükséges szervezetek útvonala vagy biokémiai útja főként az oxigén jelenlététől vagy hiányától függ. Ily módon két nagy csoportba sorolhatjuk be a légzést: anaerob és aerob.

Anaerob légzés esetén van egy elektronátviteli lánc, amely az ATP-t generálja, és a végső elektron-akceptor egy szerves anyag, például nitrátion, szulfátok, többek között.

Fontos, hogy ne keverjük össze az ilyen típusú anaerob légzést erjesztéssel. Mindkét folyamat független az oxigéntől, de az utóbbiban nincs elektronátviteli lánc.

típus

Számos út van, amellyel a szervezet oxigén nélkül képes lélegezni. Ha nincs elektronátviteli lánc, a szerves anyag oxidációját összekapcsolják az energiaforrás egyéb atomjainak csökkentésével a fermentációs folyamatban (lásd alább).

Ha van egy szállítószalag, akkor a végső elektron-akceptor papírt különböző ionok, köztük a nitrát, vas, mangán, szulfátok, szén-dioxid is készítheti..

Az elektronátviteli lánc olyan oxidációs redukciós reakciórendszer, amely az ATP formájú energiatermeléshez vezet oxidatív foszforilációval..

A folyamatban részt vevő enzimek a baktériumok belsejében találhatók, amelyek a membránhoz vannak rögzítve. A prokarióták olyan invaginációkat vagy vezikulákat tartalmaznak, amelyek hasonlítanak az eukarióta szervezetek mitokondriumaira. Ez a rendszer baktériumok között igen változatos. A leggyakoribbak a következők:

Nitrátok alkalmazása elektron akceptorként

Az anaerob légzéssel rendelkező baktériumok nagy csoportja nitrátcsökkentő baktériumként szerepel. Ebben a csoportban az elektronszállító lánc végső akceptora a NO ion3-.

Ezen a csoporton belül különböző fiziológiai módszerek vannak. A nitrátcsökkentők légzési típusúak lehetnek, ahol a NO-ionok3- előfordul, hogy NO2-; denitrifikálódhat, ahol az ion N-re megy2, vagy az asszimiláló típus, ahol a szóban forgó ion NH lesz3.

Az elektrondonorok lehetnek többek között piruvát, szukcinát, laktát, glicerin, NADH. E metabolizmus reprezentatív organizmusa a jól ismert baktérium Escherichia coli.

Szulfátok alkalmazása elektron akceptorként

A szigorú anaerob baktériumok közül csak néhány faj képes a szulfátionot átvinni és átalakítani S-re2- és víz. Néhány szubsztrátumot használnak a reakcióhoz, a leggyakoribbak a tejsav és a négy szén-dioxid-dikarbonsavak.

Szén-dioxid alkalmazása elektron akceptorként

Az archaea olyan prokarióta szervezetek, amelyek általában szélsőséges régiókban élnek, és amelyekre jellemző, hogy nagyon sajátos anyagcsere-útvonalakat mutatnak.

Ezek közül az egyik a metán előállítására képes archaea, és ennek elérése érdekében szén-dioxidot használnak végső akceptorként. A reakció végterméke metángáz (CH4).

Ezek az élőlények csak az ökoszisztémák nagyon specifikus területein élnek, ahol a hidrogén koncentrációja magas, mivel ez a reakcióhoz szükséges elemek egyike - mint az egyes emlősök tavak vagy emésztőrendszerének alja..

erjedés

Amint már említettük, az erjesztés olyan anyagcsere-folyamat, amely nem igényel oxigén jelenlétét. Megjegyezzük, hogy az elektronszállító lánc hiánya miatt eltér az előző részben említett anaerob légzéstől.

A fermentációt az jellemzi, hogy olyan folyamat, amely felszabadítja a cukrot vagy más szerves molekulákat, nem igényel oxigént, nincs szükség Krebs-ciklusra vagy elektronátviteli láncra, végső akceptora egy szerves molekula, és kis mennyiségű ATP-t termel - egy vagy kettő.

Miután a cella befejezte a glikolízis folyamatát, két glükózmolekulához kap egy piruvinsavat.

Abban az esetben, ha nincs oxigén rendelkezésre áll, a sejt felhasználhatja néhány szerves molekula létrehozását a NAD létrehozásához+ vagy NADP+ amely a glikolízis másik ciklusába léphet.

Attól függően, hogy az erjedést végző szervezet melyik, a végtermék lehet tejsav, etanol, propionsav, ecetsav, vajsav, butanol, aceton, izopropil-alkohol, borostyánkősav, hangyasav, butándiol..

Ezek a reakciók rendszerint szén-dioxid vagy dihidrogénmolekulák kiválasztásával is összefüggnek.

Anaerob légzéssel rendelkező szervezetek

Az anaerob légzési folyamat jellemző a prokariótákra. Ezt a szervezetcsoportot a valódi mag (biológiai membrán által határolt) és a szubcelluláris rekeszek, például a mitokondriumok vagy a kloroplasztok hiánya jellemzi. Ezen a csoporton belül a baktériumok és az archaea.

Szigorú anaerobok

Az oxigén jelenléte által halálos módon érintett mikroorganizmusokat szigorú anaeroboknak, például nemeknek nevezik Clostridium.

Anaerob típusú anyagcseréje lehetővé teszi ezeknek a mikroorganizmusoknak az oxigénhiányos szélsőséges környezetek gyarmatosítását, ahol az aerob szervezetek nem tudnak megélni, például nagyon mély vizek, talajok vagy egyes állatok emésztőrendszere..

Facultatív anaerobok

Emellett az aerob és az anaerob típusú anyagcsere között is léteznek mikroorganizmusok, az Ön igényeinek és a környezeti feltételeknek megfelelően..

Vannak azonban olyan szigorú aerob légzésű baktériumok, amelyek csak oxigénben gazdag környezetben képesek növekedni és fejlődni.

A mikrobiológiai tudományokban az anyagcsere típusának ismerete olyan karakter, amely segít a mikroorganizmusok azonosításában.

A fermentációs képességgel rendelkező szervezetek

Továbbá vannak más szervezetek is, amelyek képesek légutakat elszállítani oxigén vagy szállítószalag nélkül, azaz fermentálnak.

Közülük néhány élesztőfajtát találunk (Saccharomyces), baktériumok (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) és még saját izomsejtjeink is. A folyamat során minden egyes fajra egy másik termék kiválasztása jellemző.

Ökológiai jelentőség

Az ökológia szempontjából az anaerob légzés a transzcendentális funkciókat teljesíti az ökoszisztémákban. Ez a folyamat különböző élőhelyeken, például tengeri üledékekben vagy édesvízi testekben, mély talajkörnyezetben történik..

Egyes baktériumok szulfátokat vesznek fel hidrogén-szulfid képződéséhez és karbonátot használnak a metán képződéséhez. Más fajok képesek a nitrát-iont felhasználni, és nitrition, nitrogén-oxid vagy nitrogéngázra csökkenteni.

Ezek a folyamatok létfontosságúak a természetes ciklusokban, mind nitrogén, mind kén esetében. Például az anaerob útvonal az a fő út, amelyen a nitrogén rögzítve van és képes visszatérni a légkörbe gáz formájában..

Az aerob légzés különbségei

A két anyagcserefolyamat között a legnyilvánvalóbb különbség az oxigén használata. Az aerobikában ez a molekula végső elektron akceptorként működik.

Az aerob légzés sokkal jövedelmezőbb, mivel jelentős mennyiségű energiát bocsát ki - körülbelül 38 ATP molekulát. Ezzel szemben az oxigén távollétében történő légzésre jellemző, hogy az ATP sokkal alacsonyabb száma, amely nagymértékben változik a szervezettől függően.

A kiválasztási termékek is változóak. Az aerob légzés szén-dioxid és víz előállításával végződik, míg az aerobikban a köztes termékek változatosak - például a tejsav, az alkohol vagy más szerves savak..

A sebesség szempontjából az aerob légzés sokkal hosszabb időt vesz igénybe. Így az anaerob folyamat gyors energiaforrást jelent a szervezetek számára.

referenciák

  1. Baron, S. (1996). Orvosi mikrobiológia 4. kiadás. A University of Texas orvosi ága a Galvestonban.
  2. Beckett, B. S. (1986). Biológia: modern bevezetés. Oxford University Press, USA.
  3. Fauque, G. D. (1995). A szulfát-redukáló baktériumok ökológiája. -ban Szulfát-redukáló baktériumok (pp. 217-241). Springer, Boston, MA.
  4. Soni, S. K. (2007). Mikrobák: a 21. század energiaforrása. Új India kiadvány.
  5. Wright, D. B. (2000). Emberi fiziológia és egészség. Heinemann.