ANAEROB ANDNING: EGENSKAPER, TYPER OCH ORGANISMER - BIOLOGI - 2025

Den anaeroba andningen eller den anaeroba metabolsätt som är en kemisk energi baserad på organiska molekyler frigörs. Den slutliga elektronacceptorn i hela denna process är en annan molekyl än syre, såsom nitratjon eller sulfater.

Organismer som presenterar denna typ av metabolism är prokaryoter och kallas anaeroba organismer. Prokaryoter som är strikt anaeroba kan bara leva i miljöer där syre inte finns, eftersom det är mycket giftigt och till och med dödligt.

Anaerob andning förekommer i prokaryoter.
Källa: pixabay.com

Vissa mikroorganismer - bakterier och jästar - får sin energi genom jäsningsprocessen. I detta fall kräver processen inte syre eller en elektrontransportkedja. Efter glykolys tillsätts ett par extra reaktioner och slutprodukten kan vara etylalkohol.

I flera år har industrin utnyttjat denna process för att producera produkter av intresse för konsumtion, såsom bröd, vin, öl, bland andra.

Våra muskler kan också anaerob andning. När dessa celler utsätts för intensiv ansträngning börjar mjölkfermenteringsprocessen, vilket resulterar i ansamling av denna produkt i musklerna, vilket skapar trötthet.

egenskaper

Andning är fenomenet genom vilket energi erhålls i form av ATP, med utgångspunkt från olika organiska molekyler - främst kolhydrater. Denna process sker tack vare olika kemiska reaktioner som äger rum i cellerna.

Även om den viktigaste energikällan i de flesta organismer är glukos, kan andra molekyler användas för energiutvinning, såsom andra sockerarter, fettsyror eller i extremt behov, aminosyror - byggstenarna för proteiner.

Energin som varje molekyl kan frigöra kvantifieras i joule. De biokemiska vägarna eller vägarna hos organismer för nedbrytning av dessa molekyler beror huvudsakligen på närvaron eller inte av syre. På detta sätt kan vi klassificera andning i två stora grupper: anaerob och aerob.

Vid anaerob andning finns det en elektrontransportkedja som genererar ATP, och den slutliga acceptorn av elektroner är en organisk substans såsom nitratjon, sulfater, bland andra.

Det är viktigt att inte förväxla denna typ av anaerob andning med jäsning. Båda processerna är oberoende av syre, men i den senare finns det ingen elektrontransportkedja.

typer

Det finns flera vägar som en organisme kan andas utan syre. Om det inte finns någon elektrontransportkedja kommer oxidationen av organiskt material att kopplas till reduktion av andra atomer från energikällan i jäsningsprocessen (se nedan).

I fallet med en transportkedja kan rollen som slutlig elektronacceptor tas av olika joner, inklusive nitrat, järn, mangan, sulfater och koldioxid, bland andra.

Elektrontransportkedjan är ett reaktionssystem för oxidreduktion som leder till produktion av energi i form av ATP, genom en modalitet som kallas oxidativ fosforylering.

Enzymerna som är involverade i processen finns i bakterierna, förankrade i membranet. Prokaryoter har dessa invaginationer eller vesiklar som liknar mitokondrierna hos eukaryota organismer. Detta system varierar mycket bland bakterier. De flesta allmänheterna är:

Användning av nitrater som elektronacceptor

En stor grupp bakterier med anaerob andning klassificeras som nitratreducerande bakterier. I denna grupp är den slutliga acceptorn för elektrontransportkedjan NO ₃ ^- jonen .

Inom denna grupp finns det olika fysiologiska metoder. Nitratreducerare kan vara av andningstyp där jon NO ₃ ^- blir NO ₂ ^- ; De kan denitrifierande, där nämnda jon passerar till N ₂ , eller av assimilera typ där jonen ifråga omvandlas till NH ₃ .

Elektrongivare kan vara pyruvat, succinat, laktat, glycerol, NADH, bland andra. Den representativa organismen för denna metabolism är de välkända Escherichia coli-bakterierna.

Användning av sulfater som elektronacceptor

Endast ett fåtal arter av strikta anaeroba bakterier kan ta sulfatjon och omvandla den till S ^2- och vatten. Några substrat används för reaktionen, bland de vanligaste är mjölksyra och dikarboxylsyror med fyra kol.

Användning av koldioxid som elektronacceptor

Archaea är prokaryotiska organismer som vanligtvis bor i extrema regioner och kännetecknas av att de visar mycket speciella metaboliska vägar.

En av dessa är archaea som kan producera metan och för att uppnå detta använder de koldioxid som den slutliga acceptorn. Slutprodukten av reaktionen är metangas (CH ₄ ).

Dessa organismer bor bara i mycket specifika ekosystemområden, där koncentrationen av väte är hög, eftersom det är ett av de element som är nödvändiga för reaktionen - till exempel botten av sjöar eller matsmältningskanalen hos vissa däggdjur.

Jäsning

Vinjäsning

Som vi nämnde är jäsning en metabolisk process som inte kräver att syre förekommer. Observera att den skiljer sig från anaerob andning som nämns i föregående avsnitt genom frånvaro av en elektrontransportkedja.

Fermentering kännetecknas av att det är en process som frigör energi från sockerarter eller andra organiska molekyler, inte kräver syre, behöver inte en Krebs-cykel eller elektrontransportkedja, dess slutliga acceptor är en organisk molekyl och producerar små mängder ATP - en eller två.

När cellen har avslutat glykolysprocessen erhåller den två molekyler pyruvinsyra för varje glukosmolekyl.

I avsaknad av syretillgänglighet kan cellen tillgripa alstring av någon organisk molekyl för att uppnå generering av NAD ⁺ eller NADP ⁺ som kan gå in i en annan glykolyscykel igen.

Beroende på organismen som utför jäsningen kan slutprodukten vara mjölksyra, etanol, propionsyra, ättiksyra, smörsyra, butanol, aceton, isopropylalkohol, bärnstenssyra, myrsyra, butandiol, bland andra.

Dessa reaktioner är också ofta associerade med utsöndring av koldioxid eller dihydrogenmolekyler.

Organismer med anaerob andning

Den anaeroba andningsprocessen är typisk för prokaryoter. Denna grupp av organismer kännetecknas av att den saknar en verklig kärna (avgränsad av ett biologiskt membran) och subcellulära fack, såsom mitokondrier eller kloroplast. Inom denna grupp finns bakterier och archaea.

Strikta anaerober

Mikroorganismer som dödligt påverkas av närvaron av syre kallas strikt anaeroba, till exempel släkten Clostridium.

Genom att ha en anaerob metabolism gör det möjligt för dessa mikroorganismer att kolonisera extrema miljöer som saknar syre, där aeroba organismer inte kunde leva, till exempel mycket djupa vatten, jordar eller matsmältningskanalen hos vissa djur.

Facultativa anaerober

Dessutom finns det några mikroorganismer som kan växla mellan aerob och anaerob metabolism, beroende på deras behov och miljöförhållanden.

Det finns emellertid bakterier med strikt aerob andning som bara kan växa och utvecklas i syrgasrika miljöer.

Inom de mikrobiologiska vetenskaperna är kunskap om typen av ämnesomsättning en karaktär som hjälper till att identifiera mikroorganismer.

Organismer med förmågan att jäsas

Dessutom finns det andra organismer som kan skapa luftvägar utan behov av syre eller en transportkedja, det vill säga de jäser.

Bland dem hittar vi vissa typer av jäst (Saccharomyces), bakterier (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) och till och med våra egna muskelceller. Under processen kännetecknas varje art av att en annan produkt utsöndras.

Ekologisk relevans

Ur ekologins synvinkel uppfyller anaerob andning transcendentala funktioner inom ekosystem. Denna process äger rum i olika livsmiljöer, till exempel marina sediment eller sötvattenkroppar, djupa jordmiljöer, bland andra.

Vissa bakterier tar sulfater för att bilda vätesulfid och använder karbonat för att bilda metan. Andra arter kan använda nitratjonen och reducera den till nitritjon, kväveoxid eller kvävgas.

Dessa processer är viktiga i naturliga cykler, både för kväve och svavel. Till exempel är den anaeroba vägen den huvudsakliga vägen genom vilken kväve fixeras och kan återgå till atmosfären som en gas.

Skillnader från aerob andning

Den mest uppenbara skillnaden mellan dessa två metaboliska processer är användningen av syre. I aerobics fungerar denna molekyl som en slutlig elektronacceptor.

Energiskt är aerob andning mycket mer fördelaktigt och släpper betydande mängder energi - cirka 38 ATP-molekyler. Däremot kännetecknas andning i frånvaro av syre av ett mycket lägre antal ATP, som varierar mycket beroende på organismen.

Produkter av utsöndring varierar också. Aerob andning slutar med produktionen av koldioxid och vatten, medan i aerob andning varierar mellanprodukterna - till exempel mjölksyra, alkohol eller andra organiska syror.

När det gäller hastighet tar aerob andning mycket längre tid. Således representerar den anaeroba processen en snabb energikälla för organismer.

referenser

1. Baron, S. (1996). Medicinsk mikrobiologi. 4: e upplagan. University of Texas Medical Branch på Galveston.
2. Beckett, BS (1986). Biologi: en modern introduktion. Oxford University Press, USA.
3. Fauque, GD (1995). Ekologi av sulfatreducerande bakterier. I sulfatreducerande bakterier (sid. 217-241). Springer, Boston, MA.
4. Soni, SK (2007). Mikrober: en energikälla för 2000-talet. New India Publishing.
5. Wright, DB (2000). Mänsklig fysiologi och hälsa. Heinemann.