Aerobinės kvėpavimo charakteristikos, etapai ir organizmai



The aerobinis kvėpavimas arba aerobinis yra biologinis procesas, kurio metu gaunama energija iš organinių molekulių - daugiausia gliukozės - per oksidacijos reakcijų seriją, kur galutinis elektronų priėmėjas yra deguonis.

Šis procesas vyksta daugelyje organinių būtybių, būtent eukariotų. Visi gyvūnai, augalai ir grybai kvėpuoja aerobiškai. Be to, kai kurios bakterijos taip pat pasižymi aerobiniu metabolizmu.

Apskritai energijos gavimo iš gliukozės molekulės procesas suskirstytas į glikolizę (šis žingsnis yra paplitęs tiek aerobiniuose, tiek anaerobiniuose keliuose), Krebso ciklo ir elektronų transportavimo grandinėje.

Aerobinio kvėpavimo sąvoka prieštarauja anaerobiniam kvėpavimui. Pastaruoju atveju galutinis elektronų priėmėjas yra kita neorganinė medžiaga, išskyrus deguonį. Tai būdinga kai kuriems prokariotams.

Indeksas

  • 1 Kas yra deguonis?
  • 2 Kvėpavimo požymiai
  • 3 Procesai (etapai)
    • 3.1 Gliukolizė
    • 3.2 Krebso ciklas
    • 3.3 Krebso ciklo santrauka
    • 3.4 Elektronų transportavimo grandinė
    • 3.5 Vežėjų molekulių klasės
  • 4 organizmai su aerobiniu kvėpavimu
  • 5 Skirtumai su anaerobiniu kvėpavimu
  • 6 Nuorodos

Kas yra deguonis?

Prieš aptariant aerobinio kvėpavimo procesą, būtina žinoti tam tikrus deguonies molekulės aspektus.

Tai cheminis elementas, parodytas periodinėje lentelėje su raide O, ir atominis skaičius 8. Standartinėse temperatūros ir slėgio sąlygose deguonis linkęs susieti poromis, sukeldamas dioksido molekulę.

Ši dujos, sudarytos iš dviejų atomų, yra deguonis, trūksta spalvos, kvapo ar skonio ir yra pavaizduota O formule2. Atmosferoje ji yra svarbi sudedamoji dalis, todėl būtina išlaikyti daugumą gyvybės formų žemėje.

Dujinis deguonies pobūdis, molekulė gali laisvai judėti ląstelių membranose - tiek išorinė membrana, kuri atskiria ląstelę nuo ekstraląstelinės aplinkos, tiek ir subcelluliarinių skyrių membranos, tarp jų ir mitochondrijos..

Kvėpavimo charakteristikos

Ląstelės naudoja molekules, kurias suvartojame per mūsų mitybą kaip kvėpavimo takų „degalus“..

Ląstelių kvėpavimas yra energijos generavimo procesas ATP molekulių pavidalu, kai degraduojamos molekulės oksiduojasi ir galutinis elektronų priėmėjas daugeliu atvejų yra neorganinė molekulė..

Esminis bruožas, leidžiantis atlikti kvėpavimo procesus, yra elektronų transportavimo grandinės buvimas. Aerobiniame kvėpavime galutinis elektronų priėmėjas yra deguonies molekulė.

Normaliomis sąlygomis šie "degalai" yra angliavandeniai arba angliavandeniai ir riebalai arba lipidai. Kadangi organizmas patenka į nesaugias sąlygas dėl maisto trūkumo, jis naudoja baltymų naudojimą, siekdamas patenkinti savo energetinius poreikius.

Žodis kvėpavimas yra mūsų žodyno kasdieniame gyvenime dalis. Į orą mūsų plaučiuose, nepertraukiamo iškvėpimo ir įkvėpimo ciklu, mes jį vadiname kvėpavimu.

Tačiau oficialiame biologinių mokslų kontekste šis veiksmas žymimas terminu „vėdinimas“. Taigi terminas „kvėpavimas“ yra naudojamas procesams, kurie vyksta ląstelių lygmeniu.

Procesai (etapai)

Aerobinio kvėpavimo etapai apima veiksmus, kurių reikia norint išgauti energiją iš organinių molekulių - šiuo atveju apibūdinsime gliukozės molekulės atvejį kaip kvėpavimo takų kurą - kol pasiekiamas deguonies akceptorius..

Šis sudėtingas medžiagų apykaitos kelias suskirstytas į glikolizę, Krebso ciklo ir elektronų transportavimo grandinę:

Gliukolizė

Pirmasis gliukozės monomero degradacijos žingsnis yra glikolizė, dar vadinama glikolizė. Šis žingsnis nereikalauja deguonies tiesiogiai ir yra beveik visose gyvose būtybėse.

Šio metabolinio kelio tikslas yra gliukozės skilimas į dvi pirovinės rūgšties molekules, dviejų grynųjų energijos molekulių (ATP) gavimas ir dviejų molekulių NAD mažinimas.+.

Esant deguoniui, maršrutas gali tęstis iki Krebso ciklo ir elektronų transportavimo grandinės. Jei nėra deguonies, molekulės sektų fermentacijos kelią. Kitaip tariant, glikolizė yra dažnas aerobinio ir anaerobinio kvėpavimo būdas.

Prieš Krebso ciklą turi įvykti oksidacinis pirovino rūgšties dekarboksilinimas. Šį žingsnį skatina labai svarbus fermentų kompleksas, vadinamas piruvato dehidrogenaze, kuri vykdo pirmiau minėtą reakciją..

Taigi piruvatas tampa acetilo radikalu, kuris vėliau užfiksuotas koenzimu A, atsakingu už jo transportavimą į Krebso ciklą..

Krebso ciklas

Krebso ciklas, taip pat žinomas kaip citrinų rūgšties ciklas arba trikarboksirūgšties ciklas, susideda iš biocheminių reakcijų, katalizuojamų specifinių fermentų, kurie siekia palaipsniui išlaisvinti cheminę energiją, saugomą acetilo koenzyme A.

Tai kelias, kuris visiškai oksiduoja piruvato molekulę ir vyksta mitochondrijų matricoje.

Šis ciklas pagrįstas oksidacijos ir redukcijos reakcijų, kurios potencialų energiją elektronų pavidalu perkelia į elementus, kurie juos priima, ypač NAD molekulę.+.

Krebso ciklo santrauka

Kiekviena piruvinės rūgšties molekulė yra suskaidyta į anglies dioksidą ir dviejų anglies molekulių, žinomų kaip acetilo grupė. Sujungus koenzimą A (paminėtas ankstesniame skyriuje), susidaro acetilo koenzimo A kompleksas.

Du piruvų rūgšties angliavandeniai patenka į ciklą, kondensuojasi su oksaloacetatu ir sudaro šešių anglies citrato molekulę. Taigi atsiranda oksidacinių pakopų reakcijos. Citratas grįžta į oksaloacetatą, teoriškai gamindamas 2 molius anglies dioksido, 3 molus NADH, 1 iš FADH2 ir 1 molio GTP.

Kadangi glikolizėje susidaro dvi piruvato molekulės, gliukozės molekulėje yra dvi Krebso ciklo apsisukimai.

Elektronų transportavimo grandinė

Elektronų transportavimo grandinę sudaro baltymų seka, galinti atlikti oksidacijos ir redukcijos reakcijas.

Elektronų pasiskirstymas minėtais baltymų kompleksais reiškia laipsnišką energijos išsiskyrimą, kuris vėliau naudojamas ATP chemosomotyvui generuoti. Svarbu pažymėti, kad paskutinė grandinės reakcija yra negrįžtama.

Eukariotiniuose organizmuose, kuriuose yra subcelluliarinių skyrių, transporto grandinės elementai yra pritvirtinti prie mitochondrijos membranos. Prokariotuose, kuriuose trūksta tokių skyrių, grandinės elementai yra ląstelės plazmos membranoje.

Šios grandinės reakcijos sukelia ATP susidarymą, per energijos, gautos perkeldamos vandenilį, susidarymą, kol pasiekia galutinį akceptorių: deguonį, reakciją, kuri gamina vandenį..

Vežėjų molekulių klasės

Grandinę sudaro trys konvejerio variantai. Pirmoji klasė yra flavoproteinai, pasižymintys flavino buvimu. Šio tipo konvejeriai gali atlikti dviejų tipų reakcijas, tiek redukciją, tiek oksidaciją.

Antrąjį tipą sudaro citochromai. Šie baltymai turi heminę grupę (pvz., Hemoglobino), kuri gali turėti skirtingas oksidacijos būsenas.

Paskutinė transporterių klasė yra ubikinonas, dar vadinamas koenzimu Q. Šios molekulės nėra baltymų pobūdžio..

Organai, turintys aerobinį kvėpavimą

Dauguma gyvų organizmų kvėpuoja aerobiniu. Tai būdinga eukariotiniams organizmams (būtybėms, turinčioms tikrą branduolį jų ląstelėse, ribojama membrana). Visi gyvūnai, augalai ir grybai kvėpuoja aerobiškai.

Gyvūnai ir grybai yra heterotrofiniai organizmai, o tai reiškia, kad „degalai“, kurie bus naudojami kvėpavimo takuose, turi būti aktyviai vartojami dietoje. Priešingai augalams, kurie fotosintezės keliu sugeba gaminti savo maistą.

Kai kurioms prokariotų gentims taip pat reikia deguonies kvėpavimui. Konkrečiai, yra griežtų aerobinių bakterijų - tai yra, jie auga tik aplinkoje su deguonimi, pvz., Pseudomonas.

Kitos bakterijų gentys gali keisti savo metabolizmą nuo aerobinių iki anaerobinių, priklausomai nuo aplinkos sąlygų, pvz., Salmonelių. Prokariotuose, būdami aerobiniai arba anaerobiniai, yra svarbi jo klasifikavimo savybė.

Skirtumai su anaerobiniu kvėpavimu

Priešingas procesas aerobiniam kvėpavimui yra anaerobinis modalumas. Akivaizdžiausias skirtumas tarp šių dviejų yra deguonies naudojimas kaip galutinis elektronų priėmėjas. Anaerobinis kvėpavimas naudoja kitas neorganines molekules kaip akceptorius.

Be to, anaerobinio kvėpavimo metu galutinis reakcijų produktas yra molekulė, kuri vis dar gali toliau oksiduotis. Pavyzdžiui, fermentacijos metu raumenyse susidaro pieno rūgštis. Priešingai, galutiniai aerobinio kvėpavimo produktai yra anglies dioksidas ir vanduo.

Taip pat yra skirtumų energijos požiūriu. Anaerobiniame kelyje gaminamos tik dvi ATP molekulės (atitinkančios glikolitinį kelią), o aerobiniame kvėpavime galutinis produktas paprastai yra apie 38 ATP molekules, kurios yra reikšmingas skirtumas.

Nuorodos

  1. Campbell, M. K., ir Farrell, S. O. (2011). Biochemija Šeštasis leidimas. Thomson. Brooks / Cole.
  2. Curtis, H. (2006). Kvietimas į biologiją. Šeštasis leidimas. Buenos Airės: Pan-American Medical.
  3. Estrada, E & Aranzábal, M. (2002). Stuburinių histologijos atlasas. Nacionalinis autonominis Meksikos universitetas. P. 173.
  4. Hall, J. (2011). Medicinos fiziologijos sutartis. Niujorkas: „Elsevier“ sveikatos mokslai.
  5. Harisha, S. (2005). Praktinės biotechnologijos įvadas. Naujasis Delis: „Firewall Media“.
  6. Hill, R. (2006). Gyvūnų fiziologija Madridas: „Pan-American Medical“.
  7. Iglesias, B., Martín, M. & Prieto, J. (2007). Fiziologijos pagrindai. Madridas: Tebaras.
  8. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biochemija: tekstas ir atlasas. Red. Panamericana Medical.
  9. Vasudevan, D. & Sreekumari S. (2012). Medicinos studentų biochemijos tekstas. Šeštasis leidimas. Meksika: „JP Medical Ltd“.