מאפייני נשימה אנאירוביים, סוגים ואורגניזמים

ה נשימה אנאירובית או אנאירובית היא שיטה מטבולית שבה אנרגיה כימית משתחררת החל ממולקולות אורגניות. מקדם האלקטרון הסופי של כל התהליך הזה הוא מולקולה שאינה חמצן, כגון יון חנקתי או סולפטים.

האורגניזמים שמציגים סוג זה של מטבוליזם הם פרוקריוטים והם נקראים אורגניזמים אנאירוביים. Prokaryotes כי הם אנאירובית בהחלט יכול לחיות רק בסביבות שבו החמצן אינו נוכח, שכן הוא רעיל מאוד ואפילו קטלני.

מיקרואורגניזמים מסוימים - חיידקים ושמרים - מקבלים את האנרגיה שלהם בתהליך התסיסה. במקרה זה, התהליך אינו דורש חמצן או שרשרת הובלה אלקטרונים. לאחר גליקוליזה, כמה תגובות נוספות מתווספים ואת המוצר הסופי יכול להיות אלכוהול אתילי.

במשך שנים, התעשייה ניצלה את התהליך הזה כדי לייצר מוצרים בעלי עניין לצריכה אנושית, כגון לחם, יין, בירה, בין היתר..

השרירים שלנו מסוגלים גם לבצע נשימה אנאירובית. כאשר תאים אלה נתונים למאמץ אינטנסיבי, תהליך של תסיסה לקטית מתחיל, וכתוצאה מכך הצטברות של המוצר הזה בשרירים, יצירת עייפות.

אינדקס

• 1 מאפיינים
• 2 סוגים
  • 2.1 שימוש בחנקות כמקבל אלקטרונים
  • 2.2 שימוש בסולפטות כמקבל אלקטרונים
  • 2.3 שימוש דו תחמוצת הפחמן כמקבל אלקטרונים
• 3 תסיסה
• 4 אורגניזמים עם נשימה אנאירובית
  • 4.1 אנאירובים קפדניים
  • 4.2 אופקים אנאירוביים
  • 4.3 אורגניזמים עם יכולת התסיסה
• 5 רלוונטיות אקולוגית
• 6 הבדלים עם נשימה אירובית
• 7 הפניות

תכונות

נשימה היא התופעה שבה האנרגיה מתקבלת בצורה של ATP, החל ממולקולות אורגניות שונות - בעיקר פחמימות. תהליך זה מתרחש הודות לתגובות כימיות שונות המתרחשות בתוך התאים.

למרות אנרגיה מקור מרכזי ביותר אורגניזמים הוא גלוקוז, ניתן להשתמש במולקולות אחרות להפקת אנרגיה, וסוכרים אחרים, חומצות שומן או במקרים קיצוניים, חומצות אמינו - אבני הבניין של החלבונים.

האנרגיה שכל מולקולה מסוגלת לשחרר משוערת בג'ול. המסלולים או מסלולים ביוכימיים של אורגניזמים עבור השפלה של מולקולות אלה תלויים בעיקר על נוכחות או היעדר חמצן. בדרך זו אנו יכולים לסווג נשימה לשתי קבוצות גדולות: אנאירוביות ואירופיות.

בנשימה אנאירובית, קיימת שרשרת הובלה אלקטרונית המייצרת את ה- ATP, והמקבל האלקטרון הסופי הוא חומר אורגני כגון יון חנקתי, סולפטים, בין היתר.

חשוב לא לבלבל סוג זה של נשימה אנאירובית עם תסיסה. שני התהליכים הם עצמאיים של חמצן, אבל האחרון אין שרשרת האלקטרון התחבורה.

סוגים

ישנם מסלולים מרובים בהם אורגניזם יכול לנשום ללא חמצן. אם אין שרשרת התחבורה אלקטרונים, חמצון של חומר אורגני יהיה יחד עם הפחתה של אטומים אחרים של מקור האנרגיה בתהליך התסיסה (ראה להלן).

במקרה יש שרשרת מסוע, תפקידו של acceptor האלקטרון הסופי עשוי לקחת יונים שונים, כולל ניטראט, ברזל, מנגן, סולפטים, פחמן דו חמצני, וכו '.

שרשרת התחבורה אלקטרונים היא מערכת של תגובות הפחתת חמצון המוביל לייצור של אנרגיה בצורה של ה- ATP, על ידי שיטה הנקראת זרחון חמצון.

האנזימים המעורבים בתהליך נמצאים בתוך החיידק, המעוגנים בקרום. פרוקריוטים יש כאלה invaginations או שלפוחיות הדומות מיטוכונדריה של אורגניזמים eukaryotic. מערכת זו משתנה מאוד בקרב חיידקים. הנפוצים ביותר הם:

שימוש בחנקות כמקבל אלקטרונים

קבוצה גדולה של חיידקים עם נשימה אנאירובית מקוטלגים כמו חיידקים הפחתת חנקה. בקבוצה זו, המתקבל הסופי של שרשרת התחבורה האלקטרונית הוא יון NO₃^-.

בתוך קבוצה זו קיימות שיטות פיזיולוגיות שונות. מפחית חנקתי יכול להיות סוג הנשימה שבו יון NO₃^- קורה לא₂^-; יכול להיות denitrifying, שבו יון אמר הולך N₂, או של סוג מתבולל שבו יון המדובר הופך NH₃.

תורמי האלקטרון יכולים להיות pyruvate, succinate, לקטט, גליצרול, NADH, בין היתר. האורגניזם הייצוגי של מטבוליזם זה הוא החיידק הידוע Escherichia coli.

שימוש של סולפטים כמו acceptor אלקטרונים

רק כמה מינים של חיידקים אנאירוביים קפדניים מסוגלים לקחת את יון סולפט להמיר אותו S^2- ומים. כמה מצעים משמשים לתגובה, בין הנפוצים ביותר הם חומצה לקטית וחומצות dicarboxylic פחמן ארבע.

שימוש דו תחמוצת הפחמן כמקבל אלקטרונים

Archaea הם אורגניזמים prokaryotic כי בדרך כלל אזורים קיצוניים, ומאופיינים על ידי הצגת מסלולים מטבוליים מאוד.

אחד מהם הוא archaea מסוגל לייצר מתאן ולהשיג זאת הם משתמשים פחמן דו חמצני כמו acceptor הסופי. המוצר הסופי של התגובה הוא גז מתאן (CH₄).

אורגניזמים אלה מתגוררים רק מאוד ספציפיים בתחומים של מערכות אקולוגיות, שבו ריכוז המימן הוא גבוה, כמו זה הוא אחד המרכיבים ההכרחיים עבור התגובה - כמו קרקעית אגם או במערכת עיכול של יונקים מסוימים.

תסיסה

כפי שציינו, התסיסה היא תהליך מטבולי שאינו מחייב נוכחות של חמצן. יש לציין כי הוא שונה מהנשימה האנאירובית שהוזכרה בסעיף הקודם, בשל היעדר רשת הובלה אלקטרונית.

תסיסה מאופיינת כתהליך משחרר אנרגיה מבוססת על סוכרים או מולקולות אורגניות אחרות, אינו דורש חמצן, לא צריכה מחזור קרבס או שרשרת העברת אלקטרונים, את המקבל הסופי הוא מולקולה אורגנית מייצר כמויות קטנות של ATP - אחד או שניים.

לאחר התא השלים את תהליך הגליקוליזה, הוא מקבל שתי מולקולות של חומצה פירופית עבור כל מולקולה של גלוקוז.

במקרה שאין זמינות חמצן, התא יכול לנקוט את הדור של כמה מולקולה אורגנית כדי ליצור את NAD⁺ או NADP⁺ זה יכול להיכנס לסיבוב נוסף של גליקוליזה.

בהתאם הגוף מחזיק את התסיסה, המוצר הסופי יכול להיות חומצה לקטית, אתנול, חומצה propionic, חומצה אצטית, חומצה בוטירית, butanol, אצטון, אלכוהול איזופרופיל, חומצה succinic, חומצה פורמית, butanediol, וכו '.

תגובות אלו קשורות בדרך כלל עם הפרשת פחמן דו חמצני או מולקולות דיהידרוגן.

אורגניזמים עם נשימה אנאירובית

תהליך הנשימה האנאירובית אופייני לפרוקריוטים. קבוצה זו של אורגניזמים מאופיינת בחוסר גרעין אמיתי (המחולק על ידי קרום ביולוגי) ותאים תת-תאיים, כגון מיטוכונדריה או כלורופלסטים. בתוך קבוצה זו הם חיידקים ו archaea.

אנאירוביות קפדניות

מיקרואורגניזמים המושפעים באופן קטלני על ידי נוכחות של חמצן נקראים אנאירובים קפדניים, כגון מין קלוסטרידיום.

מטבוליזם אנאירובי להחזיק סוג מאפשר מיקרואורגניזמים אלה ליישב בסביבות קיצוניות חסר חמצן, שבו אורגניזמים אירוביים לא יכול לחיות כפי מאוד עמוק במים, קרקעות או במערכת העיכול של בעלי חיים מסוימים.

אנאירובס פקולטטיבי

בנוסף, ישנם כמה מיקרואורגניזמים המסוגלים לסירוגין בין מטבוליזם אירובי ואנאירובי, בהתאם לצרכים שלך ולתנאים הסביבתיים.

עם זאת, ישנם חיידקים עם נשימה אירובית קפדנית כי יכול רק לגדול ולהתפתח בסביבות עשירות בחמצן.

במדעים המיקרוביולוגיים, הידע על סוג חילוף החומרים הוא דמות המסייעת בזיהוי מיקרואורגניזמים.

אורגניזמים עם יכולת התסיסה

בנוסף, ישנם אורגניזמים אחרים המסוגלים לבצע דרכי הנשימה ללא צורך בשרשרת חמצן או מסוע, כלומר, הם תסיסה.

ביניהם אנו מוצאים כמה סוגים של שמרים (סכריות), חיידקים (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, סלמונלה, Enterobacter) ואפילו תאי השריר שלנו. במהלך התהליך, כל מינים מאופיינים על ידי הפרשת מוצר אחר.

רלוונטיות אקולוגית

מנקודת המבט של האקולוגיה, הנשימה האנאירובית ממלאת תפקודים טרנסצנדנטליים בתוך המערכות האקולוגיות. תהליך זה מתרחש בבתי גידול שונים, כגון משקעים ימיים או גופים של מים מתוקים, סביבות קרקע עמוקות, בין היתר..

כמה חיידקים לקחת גופרית כדי ליצור מימן גופרתי להשתמש קרבונט להיווצרות של מתאן. מינים אחרים מסוגלים להשתמש יון חנקתי ולהקטין אותו יון ניטריט, תחמוצת חנקן או גז חנקן.

תהליכים אלה חיוניים במחזורים טבעיים, הן עבור חנקן והן עבור גופרית. לדוגמה, המסלול האנאירובי הוא המסלול העיקרי שבו חנקן הוא קבוע והוא מסוגל לחזור לאטמוספירה בצורה של גז.

הבדלים עם נשימה אירובית

ההבדל הבולט ביותר בין שני תהליכים מטבוליים אלה הוא השימוש בחמצן. בארובי, המולקולה הזאת פועלת כמקבל אלקטרון סופי.

אנרגטית, הנשימה האירובית היא רווחית יותר, שכן היא משחררת כמויות משמעותיות של אנרגיה - על 38 מולקולות של ה- ATP. לעומת זאת, נשימה בהעדר חמצן מאופיינת במספר נמוך בהרבה של ה- ATP, אשר משתנה במידה רבה בהתאם לאורגניזם.

המוצרים של הפרשת גם להשתנות. הנשימה האירובית מסתיימת בהפקת פחמן דו-חמצני ומים, בעוד שבאירובי המוצרים הבינוניים מגוונים - כגון חומצה לקטית, אלכוהול או חומצות אורגניות אחרות, למשל.

במונחים של מהירות, נשימה אירובית לוקח הרבה יותר זמן. לפיכך, התהליך האנאירובי מייצג מקור מהיר של אנרגיה לאורגניזמים.

הפניות

1. Baron, S. (1996). מיקרוביולוגיה רפואית מהדורה 4. אוניברסיטת טקסס רפואי סניף ב גלווסטון.
2. בקט, ב '(1986). ביולוגיה: מבוא מודרני. הוצאת אוניברסיטת אוקספורד, ארה"ב.
3. Fauque, G. D. (1995). אקולוגיה של חיידקי הפחתת גופרית. ב סולפט - הפחתת חיידקים (עמ '217-241). שפרינגר, בוסטון, תואר שני.
4. סוני, ס 'ק' (2007). חיידקים: מקור אנרגיה למאה ה -21. הוצאה לאור בהודו.
5. רייט, ד 'ב' (2000). הפיזיולוגיה האנושית והבריאות. היינמן.