Аеробни характеристики на дишането, етапи и организми
на аеробно дишане или аеробни е биологичен процес, който включва получаване на енергия от органични молекули - главно глюкоза - чрез серия от окислителни реакции, където крайният акцептор на електроните е кислород.
Този процес присъства в по-голямата част от органичните същества, по-специално еукариотите. Всички животни, растения и гъби дишат аеробно. Освен това някои бактерии проявяват аеробен метаболизъм.
Като цяло, процесът на получаване на енергия от молекулата на глюкозата се разделя на гликолиза (тази стъпка е обичайна както в аеробните, така и в анаеробните пътища), цикълът на Кребс и транспортната верига на електроните.
Концепцията за аеробното дишане е противоположна на анаеробното дишане. В последния, крайният акцептор на електрони е друго неорганично вещество, различно от кислорода. Това е типично за някои прокариоти.
индекс
- 1 Какво е кислород?
- 2 Характеристики на дишането
- 3 Процеси (етапи)
- 3.1 Глюколиза
- 3.2 Цикъл на Кребс
- 3.3 Обобщение на цикъла на Кребс
- 3.4 Електронна транспортна верига
- 3.5 Класове на транспортни молекули
- 4 Организми с аеробно дишане
- 5 Разлики с анаеробно дишане
- 6 Препратки
Какво е кислород?
Преди да обсъдим процеса на аеробното дишане, е необходимо да знаем някои аспекти на кислородната молекула.
Това е химичен елемент, представен в периодичната таблица с буквата О, и атомният номер 8. При стандартни условия на температура и налягане кислородът има тенденция да се свързва по двойки, което води до молекулата на кислорода..
Този газ, образуван от два атома, е кислород, липсва цвят, мирис или вкус и е представен с формулата О2. В атмосферата тя е забележителен компонент и е необходимо да се поддържат повечето форми на живот на земята.
Благодарение на газообразното естество на кислорода, молекулата е способна свободно да премине клетъчните мембрани - както външната мембрана, която отделя клетката от извънклетъчната среда, така и мембраните на субклетъчните отделения, сред тези на митохондриите..
Характеристики на дишането
Клетките използват молекулите, които поглъщаме чрез нашата диета като вид дихателно "гориво"..
Клетъчното дишане е процесът на генериране на енергия под формата на АТР молекули, където молекулите, които трябва да се разграждат, се подлагат на окисление и крайният акцептор на електроните в повечето случаи е неорганична молекула..
Съществена характеристика, която позволява извършването на дихателните процеси е наличието на електронна транспортна верига. При аеробно дишане крайният акцептор на електроните е кислородната молекула.
При нормални условия тези "горива" са въглехидрати или въглехидрати и мазнини или липиди. Тъй като тялото навлиза в несигурни условия поради липса на храна, той прибягва до използването на протеини, за да се опита да задоволи своите енергийни изисквания..
Думата дишане е част от нашия речник в ежедневието. На акта на вземане на въздух в белите ни дробове, в непрекъснати цикли на издишвания и инхалации ние го наричаме дишане.
Обаче във формалния контекст на биологичните науки това действие се определя от термина вентилация. По този начин терминът дишане се използва за обозначаване на процеси, протичащи на клетъчно ниво.
Процеси (етапи)
Етапите на аеробното дишане включват стъпките, необходими за извличане на енергия от органични молекули - в този случай ще опишем случая на глюкозната молекула като дихателно гориво - до достигане на кислородния акцептор..
Този сложен метаболитен път се разделя на гликолиза, цикъл на Кребс и транспортна електронна верига:
гликолиза
Първата стъпка за разграждането на глюкозния мономер е гликолиза, наричана още гликолиза. Тази стъпка не изисква директно кислород и присъства почти във всички живи същества.
Целта на този метаболитен път е разцепването на глюкоза на две молекули пирувинова киселина, получаването на две мрежи от нетна енергия (АТР) и редукцията на две молекули на NAD.+.
В присъствието на кислород, маршрутът може да продължи до цикъла на Кребс и транспортната верига на електроните. В случай, че кислородът отсъства, молекулите ще следват пътя на ферментацията. С други думи, гликолизата е често срещан метаболитен път на аеробно и анаеробно дишане.
Преди цикъла на Кребс трябва да настъпи окислително декарбоксилиране на пирувинова киселина. Тази стъпка е медиирана от много важен ензимен комплекс, наречен пируват дехидрогеназа, който извършва гореспоменатата реакция.
Така пируватът става ацетил радикал, който по-късно се улавя от коензим А, отговорен за транспортирането му до цикъла на Кребс..
Цикълът на Кребс
Цикълът на Кребс, известен също като цикъл на лимонена киселина или цикъл на трикарбоксилна киселина, се състои от поредица от биохимични реакции, катализирани от специфични ензими, които се стремят постепенно да освободят химическата енергия, съхранявана в ацетил коензим А.
Това е път, който напълно окислява молекулата на пирувата и се появява в матрицата на митохондриите.
Този цикъл се основава на поредица от окислителни и редукционни реакции, които прехвърлят потенциалната енергия под формата на електрони към елементи, които ги приемат, по-специално молекулата на NAD.+.
Обобщение на цикъла на Кребс
Всяка молекула пирувинова киселина се разделя на въглероден диоксид и двувъглеродна молекула, известна като ацетилна група. С свързването към коензим А (споменато в предишния раздел) се образува ацетилкоензим А комплекс.
Двата въглерода от пирувинова киселина влизат в цикъла, кондензират се с оксалоацетата и образуват шест-въглеродна цитратна молекула. Така се получават окислителни стъпални реакции. Цитратът се връща към оксалоацетат с теоретично производство на 2 мола въглероден диоксид, 3 мола NADH, 1 от FADH2 и 1 mol GTP.
Тъй като в гликолизата се образуват две молекули пируват, молекулата на глюкозата включва две обороти на цикъла на Кребс..
Електронна транспортна верига
Електронна транспортна верига се състои от последователност от протеини, които имат способността да провеждат окислителни и редукционни реакции.
Преминаването на електроните от споменатите протеинови комплекси се превръща в постепенно освобождаване на енергия, която впоследствие се използва при генерирането на АТР химиозомоторно. Важно е да се отбележи, че последната реакция на веригата е от необратим тип.
В еукариотните организми, които имат субклетъчни отделения, елементите на транспортната верига са закрепени към мембраната на митохондриите. При прокариотите, които нямат такива отделения, елементите на веригата са разположени в плазмената мембрана на клетката.
Реакциите на тази верига водят до образуването на АТР, посредством енергията, получена от изместването на водорода от транспортерите, докато достигне крайния акцептор: кислород, реакция, която произвежда вода..
Класове на транспортни молекули
Веригата е съставена от три конвейерни варианта. Първият клас са флавопротеините, характеризиращи се с присъствието на флавин. Този тип конвейер може да изпълнява два вида реакции, както редуциране, така и окисление.
Вторият тип се формира от цитохромите. Тези протеини имат хем група (като тази на хемоглобина), която може да има различни окислителни състояния.
Последният клас транспортер е убихинон, известен също като коензим Q. Тези молекули не са протеини в природата..
Организми с аеробно дишане
Повечето живи организми имат дишане от аеробния тип. Той е типичен за еукариотните организми (същества с истинско ядро в клетките си, ограничени от мембрана). Всички животни, растения и гъби дишат аеробно.
Животните и гъбичките са хетеротрофни организми, което означава, че "горивото", което ще се използва в метаболитния път на дишане, трябва да бъде активно консумирано в храната. За разлика от растенията, които имат способността да произвеждат собствена храна чрез фотосинтетичния път.
Някои родове прокариоти също се нуждаят от кислород за тяхното дишане. По-конкретно, съществуват строги аеробни бактерии - т.е. те растат само в среда с кислород, като псевдомонас.
Други родове бактерии имат способността да променят метаболизма си от аеробни до анаеробни в зависимост от условията на околната среда, като например салмонела. При прокариотите, като аеробна или анаеробна е важна характеристика за неговата класификация.
Разлики с анаеробно дишане
Обратният процес на аеробно дишане е анаеробната модалност. Най-очевидната разлика между двете е използването на кислород като краен акцептор на електрони. Анаеробното дишане използва други неорганични молекули като акцептори.
В допълнение, при анаеробно дишане крайният продукт от реакциите е молекула, която все още има потенциал да продължи да окислява. Например, млечната киселина се образува в мускулите по време на ферментацията. За разлика от тях крайните продукти на аеробното дишане са въглероден диоксид и вода.
Има и различия от гледна точка на енергетиката. В анаеробния път се произвеждат само две молекули АТР (съответстващи на гликолитичния път), докато при аеробно дишане крайният продукт обикновено е около 38 молекули АТР - което е значителна разлика..
препратки
- Кембъл, М. К., и Фарел, С. О. (2011). Биохимия. Шесто издание. Thomson. Брукс / Коул.
- Къртис, Х. (2006). Покана за биология. Шесто издание. Буенос Айрес: Панамериканска медицина.
- Естрада, Е и Арансабал, М. (2002). Атлас на хистология на гръбначни животни. Национален автономен университет на Мексико. С. 173.
- Hall, J. (2011). Договор за медицинска физиология. Ню Йорк: Elsevier Health Sciences.
- Harisha, S. (2005). Въведение в практическата биотехнология. Ню Делхи: Защитна стена.
- Hill, R. (2006). Физиология на животните Мадрид: Панамериканска медицина.
- Iglesias, B., Martín, M. & Prieto, J. (2007). Основи на физиологията. Мадрид: Тебар.
- Koolman, J., & Röhm, К. H. (2005). Биохимия: текст и атлас. Ed. Panamericana Medical.
- Vasudevan, D. & Sreekumari S. (2012). Текст на биохимията за студенти по медицина. Шесто издание. Мексико: JP Medical Ltd.