Aerobās elpošanas īpašības, posmi un organismi



The aerobā elpošana vai aerobs ir bioloģisks process, kas ietver enerģijas iegūšanu no organiskām molekulām - galvenokārt glikozi - ar oksidācijas reakciju virkni, kur elektronu galīgais akcents ir skābeklis..

Šis process ir sastopams lielākajā daļā organisko būtņu, īpaši eukariotu. Visi dzīvnieki, augi un sēnes ieelpo aerobos apstākļos. Turklāt dažām baktērijām ir arī aerobais metabolisms.

Kopumā enerģijas iegūšanas process no glikozes molekulas ir sadalīts glikolīzē (šis solis ir izplatīts gan aerobos, gan anaerobos ceļos), Krebsa cikla un elektronu transportēšanas ķēdē..

Aerobās elpošanas koncepcija ir pret anaerobu elpošanu. Pēdējā gadījumā galīgais elektronu akceptors ir cita neorganiska viela, kas nav skābeklis. Tā ir tipiska dažām prokariotēm.

Indekss

  • 1 Kas ir skābeklis?
  • 2 Elpošanas raksturojums
  • 3 Procesi (posmi)
    • 3.1. Glikolīze
    • 3.2 Krebsa cikls
    • 3.3. Krebsa cikla kopsavilkums
    • 3.4 Elektronu transportēšanas ķēde
    • 3.5 Pārvadātāju molekulu klases
  • 4 Organismi ar aerobo elpošanu
  • 5 Atšķirības ar anaerobo elpošanu
  • 6 Atsauces

Kas ir skābeklis?

Pirms apspriest aerobās elpošanas procesu, ir jāzina daži skābekļa molekulas aspekti.

Tā ir ķīmiskais elements, kas periodiskajā tabulā attēlots ar burtu O, un atomu skaits 8. Standarta temperatūras un spiediena apstākļos skābeklis mēdz saistīties pa pāriem, radot dioksīda molekulu..

Šī gāze, ko veido divi atomi, ir skābeklis, trūkst krāsas, smaržas vai garšas, un to attēlo formula O2. Atmosfērā tā ir svarīga sastāvdaļa, un ir nepieciešams uzturēt lielāko daļu zemes dzīves veidu.

Pateicoties skābekļa gāzei, molekula spēj brīvi šķērsot šūnu membrānas - gan ārējā membrāna, kas atdala šūnu no ekstracelulārās vides, gan subcellulāro nodalījumu membrānas, starp kurām ir mitohondrijas..

Elpošanas raksturojums

Šūnas izmanto molekulas, kuras mēs uztveram caur mūsu uzturu kā sava veida elpošanas "degvielu"..

Šūnu elpošana ir enerģijas ģenerēšanas process ATP molekulu formā, kur degradējamās molekulas oksidējas, un elektronu galīgais akcents vairumā gadījumu ir neorganiska molekula..

Būtiska iezīme, kas ļauj veikt elpošanas procesus, ir elektronu transportēšanas ķēdes klātbūtne. Aerobajā elpināšanā galīgais elektronu akcents ir skābekļa molekula.

Normālos apstākļos šie "kurināmie" ir ogļhidrāti vai ogļhidrāti un tauki vai lipīdi. Tā kā ķermenis ēdiena trūkuma dēļ nonāk nestabilos apstākļos, tas izmanto proteīnu izmantošanu, lai mēģinātu apmierināt tās enerģētiskās prasības.

Vārds elpošana ir daļa no mūsu vārdnīcas ikdienas dzīvē. Lai veiktu gaisu mūsu plaušās, nepārtrauktu izelpu un ieelpošanas ciklu mēs to saucam par elpošanu.

Tomēr bioloģisko zinātņu formālajā kontekstā šo darbību apzīmē ar terminu “ventilācija”. Tādējādi termins elpošana tiek lietots, lai atsauktos uz procesiem, kas notiek šūnu līmenī.

Procesi (posmi)

Aerobās elpošanas posmi ietver pasākumus, kas nepieciešami, lai iegūtu enerģiju no organiskām molekulām - šajā gadījumā mēs aprakstīsim glikozes molekulas gadījumu kā elpošanas kurināmo - līdz sasniegts skābekļa akcents..

Šis sarežģītais metabolisma ceļš ir sadalīts glikolīzes, Krebsa cikla un elektronu transportēšanas ķēdē:

Glikolīze

Pirmais glikozes monomēra degradācijas solis ir glikolīze, ko sauc arī par glikolīzi. Šis solis neprasa tieši skābekli un ir gandrīz visās dzīvās būtnēs.

Šī vielmaiņas ceļa mērķis ir glikozes šķelšanās divās piruvīnskābes molekulās, divu neto enerģijas molekulu (ATP) iegūšana un divu NAD molekulu samazināšana.+.

Skābekļa klātbūtnē maršruts var turpināties līdz Krebsa ciklam un elektronu transportēšanas ķēdei. Ja nav skābekļa, molekulas seko fermentācijas ceļam. Citiem vārdiem sakot, glikolīze ir izplatīts aerobās un anaerobās elpošanas ceļš.

Pirms Krebsa cikla ir jāpanāk piruvīnskābes oksidatīvā dekarboksilēšana. Šo soli mediē ļoti svarīgs fermentu komplekss, ko sauc par piruvāta dehidrogenāzi, kas veic iepriekšminēto reakciju..

Tādējādi piruvāts kļūst par acetilgrupu, ko vēlāk uztver koenzīms A, kas ir atbildīgs par to transportēšanu uz Krebsa ciklu..

Krebsa cikls

Krebsa cikls, kas pazīstams arī kā citronskābes cikls vai trikarboksilskābes cikls, sastāv no vairākām bioķīmiskām reakcijām, ko katalizē specifiski fermenti, kas cenšas pakāpeniski atbrīvot acetilkoenzīma A uzglabāto ķīmisko enerģiju..

Tas ir ceļš, kas pilnībā oksidē piruvāta molekulu un notiek mitohondriju matricā.

Šis cikls balstās uz virkni oksidācijas un reducēšanas reakciju, kas potenciālo enerģiju elektronu veidā nodod elementiem, kas tos pieņem, jo ​​īpaši NAD molekulu.+.

Krebsa cikla kopsavilkums

Katra piruvīnskābes molekula tiek sadalīta oglekļa dioksīdā un divu oglekļa molekulā, kas pazīstama kā acetilgrupa. Saistoties ar koenzīma A (minēts iepriekšējā sadaļā), izveidojas acetilkoenzīma A komplekss.

Divas piruvīnskābes ogles nonāk ciklā, kondensējas ar oksaloacetātu un veido sešu oglekļa citrāta molekulu. Tādējādi notiek oksidatīvas reakcijas reakcijas. Citrāti atgriežas pie oksaloacetāta ar teorētisku 2 molu oglekļa dioksīda ražošanu, 3 moliem NADH, 1 no FADH2 un 1 mol GTP.

Tā kā glikolīzē veidojas divas piruvāta molekulas, glikozes molekulā ir divi Krebsa cikla apgriezieni.

Elektronu transportēšanas ķēde

Elektronu transportēšanas ķēde sastāv no olbaltumvielu secības, kas spēj veikt oksidācijas un reducēšanas reakcijas.

Elektronu pāreja no minētajiem proteīnu kompleksiem nozīmē pakāpenisku enerģijas izdalīšanos, kas pēc tam tiek izmantota ATP ķīmijas kustības radīšanā. Ir svarīgi atzīmēt, ka pēdējā ķēdes reakcija ir neatgriezeniska.

Eukariotu organismos, kuriem ir subcellulārie nodalījumi, transporta ķēdes elementi ir nostiprināti mitohondriju membrānā. Prokariātos, kuriem trūkst šādu nodalījumu, ķēdes elementi atrodas šūnas plazmas membrānā.

Šīs ķēdes reakcija noved pie ATP veidošanās, izmantojot enerģiju, ko iegūst, pārvietojot ūdeņradi transportētājiem, līdz tas sasniedz galīgo akceptoru: skābekli, reakciju, kas rada ūdeni..

Transporta molekulu klases

Ķēde sastāv no trim konveijera variantiem. Pirmā klase ir flavoproteīni, ko raksturo flavīna klātbūtne. Šāda veida konveijeri var veikt divu veidu reakcijas, gan reducēšanu, gan oksidāciju.

Otro veidu veido citohromi. Šīm olbaltumvielām ir heme grupa (piemēram, hemoglobīna), kurai var būt dažādi oksidācijas stāvokļi.

Pēdējā pārvadātāja klase ir ubikinons, kas pazīstams arī kā koenzīms Q. Šīs molekulas nav olbaltumvielas..

Organismi ar aerobo elpošanu

Lielākajai daļai dzīvo organismu ir aerobā tipa elpošana. Tas ir raksturīgs eukariotiskiem organismiem (būtnēm ar patiesu kodolu šūnās, ko norobežo membrāna). Visi dzīvnieki, augi un sēnes ieelpo aerobos apstākļos.

Dzīvnieki un sēnītes ir heterotrofiski organismi, kas nozīmē, ka "degviela", kas tiks izmantota elpošanas vielmaiņas ceļā, ir aktīvi jālieto uzturā. Atšķirībā no augiem, kuriem ir fotosintēzes ceļā spēja ražot savu pārtiku.

Dažām prokariotu ģimenēm ir nepieciešams arī skābeklis elpošanai. Konkrēti, ir stingras aerobās baktērijas - tas nozīmē, ka tās aug tikai vidē ar skābekli, piemēram, pseudomonu..

Citām baktēriju ģimenēm ir iespēja mainīt vielmaiņu no aerobās līdz anaerobai atkarībā no vides apstākļiem, piemēram, salmonellas. Prokariotos, kas ir aerobas vai anaerobas, ir svarīga tās klasifikācijas īpašība.

Atšķirības ar anaerobo elpošanu

Pretējs aerobās elpošanas process ir anaerobais modalitāte. Visredzamākā atšķirība starp abām ir skābekļa izmantošana kā galīgais elektronu akceptors. Anaerobā elpošana izmanto citas neorganiskas molekulas kā akceptori.

Turklāt anaerobajā elpināšanā reakciju gala produkts ir molekula, kas joprojām var turpināt oksidēšanos. Piemēram, fermentācijas laikā muskuļos veidojas pienskābe. Turpretī aerobās elpošanas galaprodukti ir oglekļa dioksīds un ūdens.

Ir arī atšķirības no enerģijas viedokļa. Anaerobā ceļā tiek ražotas tikai divas ATP molekulas (kas atbilst glikolītiskajam ceļam), savukārt aerobajā elpināšanā gala produkts parasti ir aptuveni 38 ATP molekulas, kas ir būtiska atšķirība..

Atsauces

  1. Campbell, M. K., & Farrell, S. O. (2011). Bioķīmija Sestais izdevums. Thomson. Brooks / Cole.
  2. Curtis, H. (2006). Ielūgums uz bioloģiju. Sestais izdevums. Buenosairesa: Pan-American Medical.
  3. Estrada, E & Aranzábal, M. (2002). Mugurkaulnieku histoloģijas atlants. Meksikas autonomā universitāte. P. 173.
  4. Hall, J. (2011). Medicīnas fizioloģijas līgums. Ņujorka: Elsevjē veselības zinātnes.
  5. Harisha, S. (2005). Ievads praktiskajā biotehnoloģijā. New Delhi: ugunsmūra mediji.
  6. Hill, R. (2006). Dzīvnieku fizioloģija Madride: Pan-American Medical.
  7. Iglesias, B., Martín, M. & Prieto, J. (2007). Fizioloģijas pamati. Madride: Tebar.
  8. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Bioķīmija: teksts un atlants. Ed. Panamericana Medical.
  9. Vasudevan, D. & Sreekumari S. (2012). Medicīnas studentu bioķīmijas teksts. Sestais izdevums. Meksika: JP Medical Ltd.