תכונות נשימה אירובית, שלבים ואורגניזמים

ה נשימה אירובית או אירובי הוא תהליך ביולוגי הכרוך בהשגת אנרגיה ממולקולות אורגניות - בעיקר גלוקוז - באמצעות סדרה של תגובות חמצון, שבהן המקבל הסופי של האלקטרונים הוא חמצן.

תהליך זה קיים ברוב המכריע של יצורים אורגניים, במיוחד eukaryotes. כל בעלי החיים, צמחים ופטריות לנשום באופן אירובי. בנוסף, כמה חיידקים גם התערוכה מטבוליזם אירובי.

באופן כללי, תהליך השגת האנרגיה ממולקולת הגלוקוז מחולק לגליקוליזה (שלב זה נפוץ הן במסלולים האירוביים והן באנאירובים), מחזור קרבס ורשת התחבורה האלקטרונית.

הרעיון של הנשימה האירובית מתנגד לנשימה אנאירובית. בחודש האחרון, הסופי אלקטרונים acceptor הוא חומר אחר אורגני, מלבד חמצן. זה אופייני לכמה פרוקריוטים.

אינדקס

• 1 מהו חמצן?
• 2 מאפייני הנשימה
• 3 תהליכים (שלבים)
  • 3.1 גלוקוליזה
  • 3.2 מחזור קרבס
  • 3.3 סיכום מחזור קרבס
  • 3.4 רשת הובלה אלקטרונית
  • 3.5 סוגי מולקולות טרנספורטר
• 4 אורגניזמים עם נשימה אירובית
• הבדלים עם נשימה אנאירובית
• 6 הפניות

מהו חמצן??

לפני שנדון בתהליך של הנשימה האירובית, יש צורך לדעת היבטים מסוימים של מולקולת החמצן.

זהו יסוד כימי המיוצג בטבלה המחזורית עם האות O, והמספר האטומי 8. בתנאים סטנדרטיים של טמפרטורה ולחץ, החמצן נוטה לקשור בזוגות, המולידים את מולקולת הדיאוקסיגן.

גז זה, שנוצר על ידי שני אטומים הוא חמצן, חסר צבע, ריח או טעם, והוא מיוצג על ידי הנוסחה O₂. באווירה, זה מרכיב בולט, ויש צורך לשמור על רוב צורות החיים על פני כדור הארץ.

הודות לאופי הגזי של החמצן, המולקולה מסוגלת לחצות באופן חופשי את קרום התא - הן את הממברנה החיצונית המפרידה בין התא לבין הסביבה החוץ-תאית, ואת הקרומים של תאים תת-תאיים, ביניהם המיטוכונדריה.

מאפייני הנשימה

התאים משתמשים במולקולות שאנו נוטלים דרך הדיאטה שלנו כסוג של דלק "נשימתי".

הנשימה הסלולארית היא תהליך ייצור האנרגיה, בצורה של מולקולות ATP, שבהן המולקולות להיות מושפעות עוברות חמצון והמקבל הסופי של האלקטרונים הוא, ברוב המקרים, מולקולה לא אורגנית.

תכונה חיונית המאפשרת לבצע את תהליכי הנשימה היא נוכחות של שרשרת הובלה אלקטרונית. בנשימה אירובית, המקבל הסופי של האלקטרונים הוא מולקולת החמצן.

בתנאים רגילים, "דלקים" אלה הם פחמימות או פחמימות ושומנים או שומנים. ככל שהגוף נכנס לתנאים מסוכנים בשל מחסור במזון, הוא נוטה לשימוש בחלבונים כדי לנסות לספק את דרישותיו האנרגטיות.

המילה הנשימה היא חלק מהאוצר שלנו בחיי היומיום. לפעולה של לקיחת אוויר בריאותינו, במחזורים מתמשכים של נשיפות ושאיפות אנו מכנים אותו נושם.

עם זאת, בהקשר הרשמי של מדעי הביולוגיה, פעולה זו מיועדת על ידי המונח אוורור. לכן, המונח הנשימה משמש להתייחסות לתהליכים המתרחשים ברמה התאית.

תהליכים (שלבים)

השלבים של הנשימה האירובית כוללים את הצעדים הדרושים כדי להפיק אנרגיה ממולקולות אורגניות - במקרה זה נתאר את המקרה של מולקולת הגלוקוז כדלק נשימה - עד שהגיע למקבץ החמצן.

זה מסלול מטבולי מורכב מחולק גליקוליזה, מחזור קרבס שרשרת האלקטרון התחבורה:

גלוקוליזה

הצעד הראשון של השפלה של מונומר הגלוקוז הוא גליקוליזה, המכונה גם גליקוליזה. צעד זה אינו דורש חמצן ישירות, והוא נוכח כמעט כל היצורים החיים.

מטרתו של מסלול מטבולי זה היא המחשוף של גלוקוז לשתי מולקולות של חומצה פירובית, השגת שני מולקולות אנרגיה נטו (ATP) והפחתת שתי מולקולות של NAD⁺.

בנוכחות חמצן, המסלול יכול להמשיך את מחזור קרבס ואת שרשרת התחבורה אלקטרונים. במקרה החמצן נעדר, המולקולות היו הולכים בדרך התסיסה. במילים אחרות, הגליקוליזה היא מסלול מטבולי נפוץ של נשימה אירובית ואנאירובית.

לפני מחזור Krebs, decarboxylation חמצון של חומצה פירובית חייב להתרחש. שלב זה מתווכת על ידי קומפלקס אנזים חשוב מאוד, הנקרא pyruvate dehydrogenase, אשר מבצעת את התגובה הנ"ל.

לפיכך, pyruvate הופך הרדיקל אצטיל אשר נתפס מאוחר יותר על ידי קואנזים A, אחראי להובלת אותו מחזור קרבס..

מחזור קרבס

מחזור קרבס, הידוע גם בשם מחזור חומצת לימון או מחזור tricarboxylic חומצה, מורכב מסדרה של תגובות ביוכימיות מזוקקים על ידי אנזימים ספציפיים המבקשים בהדרגה לשחרר את האנרגיה הכימית המאוחסנים קואנזים אצטיל A.

זהו מסלול מחמצן לחלוטין את המולקולה pyruvate ומתרחשת המטריצה ​​של המיטוכונדריה.

מחזור זה מבוסס על סדרה של תגובות חמצון וצמצום המעבירות את האנרגיה הפוטנציאלית בצורה של אלקטרונים לאלמנטים המקבלים אותם, במיוחד מולקולת NAD.⁺.

סיכום מחזור קרבס

כל מולקולה של חומצה פירובית מחולקת לפחמן דו חמצני ומולקולה דו-חמצנית, הידועה בשם קבוצת אצטיל. עם מחייב קואנזים A (המוזכרים בסעיף הקודם) את קואנזים אצטיל מורכב מורכב.

שני פחמנים של חומצה pyruvic להיכנס למחזור, להתעבות עם oxaloacetate וליצור מולקולת ציטראט שישה פחמן. לפיכך, מתרחשות תגובות החמצון צעד. ציטרט חוזר oxaloacetate עם ייצור תיאורטי של 2 שומות של פחמן דו חמצני, 3 שומות של NADH, 1 של FADH₂ ו 1 mol של GTP.

כמו שתי מולקולות של pyruvate נוצרות בגליקוליזה, מולקולת גלוקוז כוללת שתי סיבובים של מחזור קרבס.

שרשרת הובלה אלקטרונית

שרשרת הובלה אלקטרונים מורכבת מרצף של חלבונים שיש להם את היכולת לבצע חמצון ותגובות הפחתת.

המעבר של האלקטרונים על ידי קומפלקסים חלבונים אמר מתרגם לשחרור הדרגתי של אנרגיה כי הוא משמש לאחר מכן בדור של ATP chemosomotically. חשוב לציין שהתגובה האחרונה של השרשרת היא מסוג הבלתי הפיך.

באורגניזמים אאוקריוטים, שבהם יש תאים תת-תאיים, יסודות שרשרת התחבורה מעוגנים לקרום המיטוכונדריה. ב prokaryotes, אשר חסרים תאים כאלה, האלמנטים של הרשת ממוקמים בקרום הפלזמה של התא.

התגובות של שרשרת זו מובילות להיווצרות של ה- ATP, באמצעות האנרגיה המתקבלת על ידי עקירה של מימן על ידי המובילים, עד שהוא מגיע receor הסופי: חמצן, תגובה המייצרת מים.

חוגים של מולקולות טרנספורטר

שרשרת מורכבת משלושה גרסאות מסוע. המעמד הראשון הם flavoproteins, המאופיינת על ידי נוכחות של flavin. זה סוג של מסוע יכול לבצע שני סוגים של תגובות, הן הפחתה חמצון, לחילופין.

הסוג השני נוצר על ידי cytochromes. חלבונים אלה יש קבוצה heme (כמו זה של המוגלובין), אשר יכול להיות מצבי חמצון שונים.

המעמד האחרון של טרנספורטר הוא ubiquinone, הידוע גם בשם קואנזים Q. מולקולות אלה אינם חלבון בטבע..

אורגניזמים עם נשימה אירובית

רוב האורגניזמים החיים יש נשימה של סוג אירובי. זה אופייני לאורגניזמים אאוקריוטים (יצורים עם גרעין אמיתי בתאים שלהם, מתוחם על ידי קרום). כל בעלי החיים, צמחים ופטריות לנשום באופן אירובי.

בעלי חיים ופטריות הם אורגניזמים heterotrophic, כלומר, "דלק" שישמש הנתיב המטבולי של הנשימה חייב להיות נצרך באופן פעיל בתזונה. בניגוד צמחים, אשר יש את היכולת לייצר מזון משלהם על ידי מסלול פוטוסינתטי.

כמה סוגים של prokaryotes גם צריך חמצן לנשימה שלהם. באופן ספציפי, יש חיידקים אירוביים קפדניים - כלומר, הם רק לגדול בסביבות עם חמצן, כגון pseudomonas.

סוגים אחרים של חיידקים יש את היכולת לשנות את חילוף החומרים שלהם אירובי כדי אנאירובית בהתאם לתנאים סביבתיים, כגון סלמונלה. ב prokaryotes, להיות אירובי או אנאירובית היא מאפיין חשוב לסיווג שלה.

הבדלים עם נשימה אנאירובית

התהליך ההפוך לנשימה אירובית הוא האנאירובי. ההבדל הברור ביותר בין השניים הוא השימוש בחמצן כמקבל האלקטרונים הסופי. נשימה אנאירובית מעסיקה מולקולות אנאורגניות אחרות כמקבילות.

בנוסף, בנשימה אנאירובית המוצר הסופי של התגובות הוא מולקולה שעדיין יש לה פוטנציאל להמשיך לחמצן. לדוגמה, חומצה לקטית נוצר בשרירים במהלך תסיסה. לעומת זאת, המוצרים הסופיים של הנשימה האירובית הם פחמן דו חמצני ומים.

יש גם הבדלים מנקודת מבט האנרגיה. במסלול האנאירובי יוצרו רק שתי מולקולות ATP (המקבילות לנתיב הגליקוליטי), בעוד שבנשימה אירובית המוצר הסופי הוא בדרך כלל כ 38 מולקולות של ATP - וזה הבדל משמעותי.

הפניות

1. Campbell, M. K., & Farrell, S. O. (2011). ביוכימיה מהדורה שישית. תומסון. ברוקס / קול.
2. קרטיס, ח '(2006). הזמנה לביולוגיה. מהדורה שישית. בואנוס איירס: פאן אמריקן מדיקל.
3. Estrada, E & Aranzábal, M. (2002). אטלס של היסטולוגיה של חוליות. האוניברסיטה האוטונומית הלאומית של מקסיקו. עמ '173.
4. Hall, J. (2011). אמנת הפיזיולוגיה הרפואית. ניו יורק: מדעי הבריאות Elsevier.
5. Harisha, S. (2005). מבוא לביוטכנולוגיה מעשית. ניו דלהי: חומת אש מדיה.
6. היל, ר '(2006). פיזיולוגיה של בעלי חיים מדריד: פאן אמריקן מדיקל.
7. Iglesias, B., Martín, M. & Prieto, J. (2007). בסיסי פיזיולוגיה. מדריד: טבר.
8. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). ביוכימיה: טקסט ואטלס. אד פנמריקנה מדיקל.
9. Vasudevan, D. & Sreekumari S. (2012). טקסט של ביוכימיה לסטודנטים לרפואה. מהדורה שישית. מקסיקו: JP מדיקל בע"מ.