Anaerobik solunum özellikleri, çeşitleri ve organizmaları



anaerobik solunum veya anaerobik, organik enerjiden başlayarak kimyasal enerjinin salındığı metabolik bir yöntemdir. Tüm bu işlemin son elektron alıcısı, nitrat iyonu veya sülfatlar gibi oksijenden başka bir moleküldür.

Bu tip metabolizmayı sunan organizmalar prokaryottur ve anaerobik organizmalar olarak adlandırılır. Kesinlikle anaerobik olan prokaryotlar yalnızca oksijenin olmadığı ortamlarda yaşayabilir, çünkü zehirli ve hatta öldürücüdür..

Bazı mikroorganizmalar - bakteri ve maya - fermantasyon sürecinde enerjilerini alırlar. Bu durumda, işlem oksijen ya da elektron taşıma zinciri gerektirmez. Glikolizden sonra birkaç ekstra reaksiyon eklenir ve nihai ürün etil alkol olabilir.

Endüstri, yıllarca ekmek, şarap, bira gibi insan tüketimine ilgi duyan ürünler üretmek için bu işlemden yararlandı..

Kaslarımız ayrıca anaerobik solunum yapabilir. Bu hücreler yoğun bir çaba gösterdiğinde, laktik fermantasyon süreci başlar, bu da ürünün kaslarda birikmesine neden olarak yorgunluk yaratır..

indeks

  • 1 özellikleri
  • 2 Türleri
    • 2.1 Elektrot alıcısı olarak nitratların kullanımı
    • 2.2 Sülfatların elektron alıcısı olarak kullanımı
    • 2.3 Elektron alıcısı olarak karbondioksit kullanımı
  • 3 Fermantasyon
  • 4 Anaerobik solunum ile organizmalar
    • 4.1 Sıkı anaeroblar
    • 4.2 İsteğe bağlı anaeroblar
    • 4.3 Fermente edilebilecek organizmalar
  • 5 Ekolojik alaka düzeyi
  • 6 Aerobik solunum ile farklılıklar
  • 7 Kaynakça

özellikleri

Solunum, çeşitli organik moleküllerden, özellikle de karbonhidratlardan başlayarak, ATP şeklinde enerjinin elde edildiği bir olgudur. Bu işlem hücrelerin içinde gerçekleşen çeşitli kimyasal reaksiyonlar sayesinde gerçekleşir..

Çoğu organizmada ana enerji kaynağı glikoz olmasına rağmen, diğer şekerler, yağ asitleri veya aşırı ihtiyaç durumunda amino asitler gibi enerji ekstraksiyonu için diğer moleküller kullanılabilir - proteinlerin yapısal yapı taşları.

Her molekülün serbest bırakabileceği enerji joule cinsinden ölçülür. Bu moleküllerin bozunması için organizmaların yolları veya biyokimyasal yolları temel olarak oksijenin varlığına veya yokluğuna bağlıdır. Bu şekilde, solunumu iki büyük gruba ayırabiliriz: anaerobik ve aerobik.

Anaerobik solunumda, ATP'yi üreten bir elektron taşıma zinciri vardır ve son elektron alıcısı, diğerleri arasında nitrat iyonu, sülfatlar gibi bir organik maddedir..

Bu tür anaerobik solunumun fermantasyon ile karıştırılmaması önemlidir. Her iki işlem oksijenden bağımsızdır, ancak ikincisinde elektron taşıma zinciri yoktur..

tip

Bir organizmanın oksijensiz nefes alabildiği çeşitli yollar vardır. Elektron taşıma zinciri yoksa, organik maddenin oksidasyonu, fermantasyon işleminde enerji kaynağının diğer atomlarının indirgenmesi ile eşleştirilecektir (aşağıya bakınız)..

Bir konveyör zinciri olması durumunda, son elektron alıcı kağıdı, diğerleri arasında nitrat, demir, manganez, sülfatlar, karbondioksit gibi farklı iyonlar tarafından alınabilir..

Elektron taşıma zinciri, oksidatif fosforilasyon adı verilen bir yöntemle ATP formunda enerji üretimine yol açan bir oksidasyon azaltma reaksiyonları sistemidir..

İşlemde yer alan enzimler, membrana bağlanmış bakterilerin içinde bulunur. Prokaryotlar ökaryotik organizmaların mitokondrilerini andıran bu tür istilalara veya veziküllere sahiptir. Bu sistem bakteriler arasında geniş çeşitlilik gösterir. En yaygın olanları:

Elektron alıcısı olarak nitratların kullanımı

Anaerobik solunum ile geniş bir bakteri grubu nitrat azaltıcı bakteri olarak kataloglanır. Bu grupta, elektron taşıma zincirinin son alıcısı NO iyonudur.3-.

Bu grup içinde farklı fizyolojik yöntemler vardır. Nitrat düşürücüler NO iyonunun olduğu solunum tipinde olabilir3- HAYIR olur2-; denitrifiye edilebilir, bahsedilen iyon N'ye giderse2, veya söz konusu iyonun NH olduğu asimile edici tipte3.

Elektron donörleri diğerleri arasında piruvat, süksinat, laktat, gliserol, NADH olabilir. Bu metabolizmanın temsili organizması iyi bilinen bakteridir Escherichia coli.

Sülfatların elektron alıcısı olarak kullanımı

Sadece birkaç katı anaerobik bakteri türü sülfat iyonunu alabilir ve S'ye çevirebilir.2- ve su. Reaksiyon için birkaç substrat kullanılır, en yaygın olanları arasında laktik asit ve dört karbonlu dikarboksilik asitler bulunur..

Elektron alıcısı olarak karbondioksit kullanımı

Archaea, genellikle aşırı bölgelerde yaşayan ve çok özel metabolik yollar sergileyen prokaryotik organizmalardır..

Bunlardan biri metan üretebilen archaeadır ve bunu başarmak için nihai alıcı olarak karbondioksit kullanırlar. Reaksiyonun nihai ürünü metan gazıdır (CH4).

Bu organizmalar, ekosistemlerin yalnızca çok spesifik alanlarında yaşar, burada hidrojen konsantrasyonunun yüksek olduğu, çünkü reaksiyon için gerekli elementlerden biri - göllerin dibi veya bazı memelilerin sindirim sistemi olarak.

fermantasyon

Bahsettiğimiz gibi, fermentasyon, gerçekleştirilmesi gereken oksijenin varlığını gerektirmeyen bir metabolik süreçtir. Bir elektron taşıma zincirinin bulunmaması nedeniyle önceki bölümde belirtilen anaerobik solunumdan farklı olduğuna dikkat edin..

Fermantasyon, şekerlerden ya da diğer organik moleküllerden enerji yayan, oksijen gerektirmeyen, Krebs döngüsüne ya da elektron taşıma zincirine ihtiyaç duymayan, son kabul eden bir organik moleküldür ve az miktarda ATP üreten bir işlem olması ile karakterize edilir. - bir veya iki.

Hücre glikoliz işlemini tamamladığında, her glikoz molekülü için iki molekül piruvik asit elde eder..

Oksijen mevcudiyeti olmaması durumunda, hücre NAD'yi oluşturmak için bazı organik moleküllerin oluşumuna başvurabilir+ veya NADP+ başka bir glikoliz döngüsüne girebilir.

Fermantasyonu gerçekleştiren organizmaya bağlı olarak, nihai ürün laktik asit, etanol, propiyonik asit, asetik asit, bütirik asit, bütanol, aseton, izopropil alkol, süksinik asit, formik asit, bütandiol olabilir..

Bu reaksiyonlar genellikle karbon dioksit veya dihidrojen moleküllerinin atılımı ile de ilişkilidir..

Anaerobik solunum ile organizmalar

Anaerobik solunum işlemi prokaryotların tipik bir örneğidir. Bu organizma grubu, gerçek bir çekirdek (biyolojik bir zarla sınırlandırılmış) ve mitokondri veya kloroplastlar gibi alt hücre bölümlerinin olmaması ile karakterize edilir. Bu grup içinde bakteri ve archaea bulunur..

Sıkı anaeroblar

Oksijen varlığında ölümcül bir şekilde etkilenen mikroorganizmalara cinsiyet gibi katı anaeroblar denir. Clostridium.

Anaerobik tipte bir metabolizmaya sahip olmak, bu mikroorganizmaların, çok derin sular, topraklar veya bazı hayvanların sindirim sistemi gibi aerobik organizmaların yaşayamadığı oksijensiz ortamları kolonileştirmesini sağlar.

Fakültatif anaeroblar

Ek olarak, gereksinimlerinize ve çevresel koşullara bağlı olarak aerobik ve anaerobik tip metabolizma arasında değişebilen bazı mikroorganizmalar vardır..

Bununla birlikte, yalnızca oksijen bakımından zengin ortamlarda büyüyüp gelişebilen katı aerobik solunum sistemine sahip bakteriler vardır..

Mikrobiyolojik bilimlerde, metabolizma tipi bilgisi, mikroorganizmaların tanımlanmasına yardımcı olan bir karakterdir..

Mayalanma kabiliyetine sahip organizmalar

Ek olarak, oksijen veya konveyör zincirine ihtiyaç duymadan hava yollarını taşıyabilen başka organizmalar da vardır;.

Bunların arasında bazı maya türleri buluruz (Saccharomyces), bakteri (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) ve hatta kendi kas hücrelerimiz. İşlem sırasında, her tür farklı bir ürünün atılmasıyla karakterize edilir.

Ekolojik alaka düzeyi

Ekoloji açısından anaerobik solunum, ekosistemlerdeki aşkın fonksiyonları yerine getirir. Bu işlem, diğerlerinin yanı sıra, deniz tortulları veya tatlı su kütleleri, derin toprak ortamları gibi farklı habitatlarda gerçekleşir..

Bazı bakteriler hidrojen sülfit oluşturmak için sülfat alır ve metan oluşumu için karbonat kullanır. Diğer türler nitrat iyonunu kullanabilir ve nitrit iyonuna, nitröz oksit veya nitrojen gazına indirgeyebilir.

Bu işlemler, hem azot hem de kükürt için doğal döngülerde hayati öneme sahiptir. Örneğin, anaerobik yol azotun sabitlendiği ve atmosfere gaz şeklinde geri dönebildiği ana yoldur.

Aerobik solunum ile farklılıklar

Bu iki metabolik süreç arasındaki en belirgin fark, oksijen kullanımıdır. Aerobikte bu molekül son elektron alıcısı olarak hareket eder..

Enerjik olarak, aerobik solunum çok daha karlı, çünkü önemli miktarda enerji açığa çıkarır - yaklaşık 38 ATP molekülü. Buna karşılık, oksijen yokluğunda nefes almak, organizmaya bağlı olarak büyük ölçüde değişen çok daha az sayıda ATP ile karakterize edilir..

Boşaltım ürünleri de değişmektedir. Aerobik solunum, karbondioksit ve su üretimi ile sona ererken, aerobikte ara ürünler değişkendir - örneğin laktik asit, alkol veya diğer organik asitler.

Hız açısından aerobik solunum çok daha uzun sürer. Böylece, anaerobik süreç organizmalar için hızlı bir enerji kaynağını temsil eder.

referanslar

  1. Baron, S. (1996). Tıbbi Mikrobiyoloji 4. baskı. Galveston'daki Teksas Üniversitesi Tıp Fakültesi.
  2. Beckett, B.S. (1986). Biyoloji: modern bir giriş. Oxford University Press, ABD.
  3. Fauque, G.D. (1995). Sülfat indirgeyen bakteri ekolojisi. içinde Sülfat Düşürücü Bakteriler (pp. 217-241). Springer, Boston, MA.
  4. Soni, S. K. (2007). Mikroplar: 21. yüzyıl için bir enerji kaynağı. Yeni Hindistan Yayıncılık.
  5. Wright, D.B. (2000). İnsan fizyolojisi ve sağlık. Heinemann.