Ciri-ciri respirasi aerobik, peringkat dan organisma



The respirasi aerobik atau aerobik adalah proses biologi yang melibatkan tenaga daripada molekul organik - terutamanya glukosa - melalui satu siri tindak balas pengoksidaan, di mana penerima akhir elektron adalah oksigen.

Proses ini terdapat dalam kebanyakan makhluk organik, khususnya eukariota. Semua haiwan, tumbuh-tumbuhan dan kulat bernafas secara aerobik. Tambahan pula, beberapa bakteria juga mempamerkan metabolisme aerobik.

Secara umum, proses mendapatkan tenaga dari molekul glukosa dibahagikan kepada glikolisis (langkah ini adalah biasa dalam kedua-dua laluan aerobik dan anaerobik), kitaran Krebs dan rantaian pengangkutan elektron.

Konsep respirasi aerobik menentang pernafasan anaerobik. Dalam yang terakhir, akseptor elektron akhir adalah satu lagi bahan bukan organik, selain daripada oksigen. Ia adalah tipikal dari beberapa prokariotik.

Indeks

  • 1 Apa itu oksigen?
  • 2 Ciri-ciri pernafasan
  • 3 Proses (peringkat)
    • 3.1 Glukolisis
    • 3.2 Kitaran Krebs
    • 3.3 Ringkasan kitaran Krebs
    • 3.4 Rantaian pengangkutan elektron
    • 3.5 Kelas molekul transporter
  • 4 Organisma dengan respirasi aerobik
  • 5 Perbezaan dengan respirasi anaerobik
  • 6 Rujukan

Apa itu oksigen?

Sebelum membincangkan proses respirasi aerobik, perlu mengetahui aspek tertentu dari molekul oksigen.

Ia adalah elemen kimia yang diwakili dalam jadual berkala dengan huruf O, dan nombor atom 8. Di bawah keadaan standard suhu dan tekanan, oksigen cenderung untuk ikatan berpasangan, menimbulkan molekul dioksigen.

Gas ini, dibentuk oleh dua atom adalah oksigen, kurang warna, bau atau rasa, dan diwakili oleh formula O2. Di atmosfera, ia adalah komponen penting, dan ia perlu untuk mengekalkan kebanyakan bentuk kehidupan di bumi.

Terima kasih kepada sifat gas oksigen, molekul mampu bebas menyeberangi membran selular - kedua-dua membran luar sel memisahkan persekitaran luar sel, sebagai membran petak subcellular, termasuk mitokondria ini.

Ciri-ciri pernafasan

Sel-sel menggunakan molekul yang kita makan melalui diet kita sebagai sejenis "bahan bakar pernafasan".

respirasi sel adalah proses penjanaan kuasa, dalam bentuk molekul ATP, di mana molekul menjalani pengoksidaan untuk merendahkan dan penerima akhirnya elektron adalah, dalam kebanyakan kes, molekul organik.

Ciri penting yang membolehkan proses pernafasan adalah kehadiran rantaian pengangkutan elektron. Dalam pernafasan aerobik, penerima akhir elektron adalah molekul oksigen.

Di bawah keadaan normal, "bahan api" ini adalah karbohidrat atau karbohidrat dan lemak atau lipid. Apabila badan memasuki keadaan yang tidak menentu kerana kekurangan makanan, ia menggunakan penggunaan protein untuk memenuhi permintaannya yang bertenaga.

Pernafasan perkataan adalah sebahagian daripada perbendaharaan kata kami dalam kehidupan seharian. Untuk bertindak mengambil udara di dalam paru-paru kita, dalam kitaran berterusan kitaran dan penyedutan kita panggil ia bernafas.

Walau bagaimanapun, dalam konteks formal sains biologi, tindakan ini ditetapkan oleh pengudaraan istilah. Oleh itu, istilah respirasi digunakan untuk merujuk kepada proses yang berlaku di peringkat selular.

Proses (peringkat)

Tahap pernafasan aerobik melibatkan langkah-langkah yang diperlukan untuk mengeluarkan tenaga daripada molekul organik - dalam kes ini kita akan menerangkan kes molekul glukosa sebagai bahan pernafasan - sehingga sampai kepada penerima oksigen.

Laluan metabolik kompleks ini dibahagikan kepada glikolisis, kitaran Krebs dan rantaian pengangkutan elektron:

Glukolisis

Langkah pertama untuk kemerosotan monomer glukosa adalah glikolisis, juga dipanggil glikolisis. Langkah ini tidak memerlukan oksigen secara langsung, dan hadir di hampir semua makhluk hidup.

Matlamat jalur metabolik ini adalah pembelahan glukosa ke dalam dua molekul asid piruvat, memperoleh dua molekul tenaga bersih (ATP) dan pengurangan dua molekul NAD+.

Dengan kehadiran oksigen, laluan tersebut dapat terus ke kitaran Krebs dan rantai pengangkutan elektron. Sekiranya oksigen tidak ada, molekul akan mengikuti jalan penapaian. Dalam erti kata lain, glikolisis adalah laluan metabolik biasa aerobik dan respirasi anaerobik.

Sebelum kitaran Krebs, decarboxylation oksidatif asid piruvat mesti berlaku. Langkah ini dimediasi oleh kompleks enzim yang sangat penting, yang dipanggil piruvat dehidrogenase, yang menjalankan tindak balas yang dinyatakan di atas.

Oleh itu, piruvat menjadi radikal asetil yang kemudiannya ditangkap oleh koenzim A, yang bertanggungjawab untuk mengangkutnya ke kitaran Krebs..

Kitaran Krebs

The Krebs kitaran, juga dikenali sebagai kitaran asid sitrik atau kitaran asid tricarboxylic, adalah satu siri tindak balas biokimia dimangkinkan oleh enzim tertentu yang mencari secara beransur-ansur membebaskan tenaga kimia yang disimpan dalam asetil koenzim A.

Ia merupakan laluan yang sepenuhnya mengoksidakan molekul pyruvate dan berlaku dalam matriks mitokondria.

Kitaran ini didasarkan pada siri pengoksidaan dan tindak balas pengurangan yang memindahkan tenaga berpotensi dalam bentuk elektron kepada unsur-unsur yang menerimanya, terutamanya molekul NAD.+.

Ringkasan kitaran Krebs

Setiap molekul asid piruvat dipecah menjadi karbon dioksida dan molekul dua karbon, yang dikenali sebagai kumpulan asetil. Dengan mengikat koenzyme A (disebutkan dalam bahagian sebelumnya), kompleks kolekul asetil A terbentuk.

Kedua-dua karbohidrat asid piruvat memasuki kitaran, memekatkan dengan oksaloasetat dan membentuk molekul sitrat enam-karbon. Oleh itu, tindak balas langkah oksidatif berlaku. Sumbangan pulih kepada oxaloacetate dengan pengeluaran teori 2 mol karbon dioksida, 3 mol NADH, 1 FADH2 dan 1 mol GTP.

Apabila dua molekul piruvat dibentuk dalam glikolisis, molekul glukosa melibatkan dua revolusi kitaran Krebs.

Rantaian pengangkutan elektron

Rantai pengangkutan elektron terdiri daripada turutan protein yang mempunyai keupayaan untuk menjalankan reaksi pengoksidaan dan pengurangan.

Pengaliran elektron oleh kompleks protein tersebut diterjemahkan ke dalam pembebasan tenaga secara beransur-ansur yang kemudiannya digunakan dalam penjanaan ATP chemosomotically. Adalah penting untuk diperhatikan bahawa tindak balas terakhir rantaian adalah jenis tidak dapat dipulihkan.

Dalam organisma eukariotik, yang mempunyai petak subselular, unsur-unsur rantai pengangkutan ditabung ke membran mitokondria. Dalam prokariot, yang kekurangan ruang tersebut, unsur rantai terletak di dalam membran plasma sel.

Reaksi rantai ini membawa kepada pembentukan ATP, melalui tenaga yang diperolehi oleh anjakan hidrogen oleh pengangkut, sehingga mencapai akseptor akhir: oksigen, reaksi yang menghasilkan air.

Kelas molekul transporter

Rangkaian ini terdiri daripada tiga varian penghantar. Kelas pertama adalah flavoprotein, yang dicirikan oleh kehadiran flavin. Jenis penghantar ini boleh melakukan dua jenis tindak balas, pengurangan dan pengoksidaan, secara alternatif.

Jenis kedua dibentuk oleh cytochromes. Protein ini mempunyai kumpulan heme (seperti hemoglobin), yang boleh mempunyai keadaan pengoksidaan yang berbeza.

Kelas pengangkut yang terakhir adalah ubiquinone, juga dikenali sebagai koenzim Q. Molekul-molekul ini tidak bersifat protein..

Organisma dengan respirasi aerobik

Kebanyakan organisma hidup mempunyai pernafasan jenis aerobik. Ia adalah tipikal organisma eukariotik (makhluk dengan nukleus sejati dalam sel mereka, dibatasi oleh membran). Semua haiwan, tumbuh-tumbuhan dan kulat bernafas secara aerobik.

Haiwan dan kulat adalah organisma heterotrofik, yang bermaksud "bahan bakar" yang akan digunakan dalam laluan metabolik pernafasan mesti digunakan secara aktif dalam diet. Berbeza dengan tumbuh-tumbuhan, yang mempunyai keupayaan untuk menghasilkan makanan mereka sendiri oleh jalur fotosintesis.

Sesetengah genera prokariot juga memerlukan oksigen untuk pernafasan mereka. Secara khusus, terdapat bakteria aerobik yang ketat - iaitu, mereka hanya tumbuh dalam persekitaran dengan oksigen, seperti pseudomonas.

Genera bakteria lain mempunyai keupayaan untuk mengubah metabolisme mereka dari aerobik ke anaerobik bergantung kepada keadaan persekitaran, seperti salmonella. Dalam prokariot, aerobik atau anaerobik adalah ciri penting untuk klasifikasinya.

Perbezaan dengan respirasi anaerobik

Proses bertentangan dengan respirasi aerobik adalah modaliti anaerobik. Perbezaan yang paling jelas antara keduanya ialah penggunaan oksigen sebagai penerima elektron terakhir. Pernafasan anaerobik menggunakan molekul anorganik lain sebagai penerima.

Di samping itu, dalam respirasi anaerobik, produk akhir tindak balas adalah molekul yang masih berpotensi untuk terus mengoksidasi. Contohnya, asid laktik yang terbentuk dalam otot semasa penapaian. Sebaliknya, produk akhir respirasi aerobik adalah karbon dioksida dan air.

Terdapat juga perbezaan dari sudut pandangan tenaga. Di jalan anaerobik, hanya dua molekul ATP (sepadan dengan laluan glycolytic) berlaku, manakala pernafasan aerobik produk akhir umumnya kira-kira 38 molekul ATP - iaitu perbezaan yang signifikan.

Rujukan

  1. Campbell, M. K., & Farrell, S. O. (2011). Biokimia Edisi keenam. Thomson. Brooks / Cole.
  2. Curtis, H. (2006). Jemputan kepada Biologi. Edisi keenam. Buenos Aires: Perubatan Pan-Amerika.
  3. Estrada, E & Aranzábal, M. (2002). Atlas histologi vertebrata. Universiti Autonomi Nasional Mexico. P. 173.
  4. Hall, J. (2011). Perjanjian Fisiologi Perubatan. New York: Elsevier Health Sciences.
  5. Harisha, S. (2005). Pengenalan kepada Bioteknologi Praktikal. New Delhi: Firewall Media.
  6. Hill, R. (2006). Fisiologi haiwan Madrid: Perubatan Pan-Amerika.
  7. Iglesias, B., Martín, M. & Prieto, J. (2007). Dasar Fisiologi. Madrid: Tebar.
  8. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biokimia: teks dan atlas. Ed. Panamericana Medical.
  9. Vasudevan, D. & Sreekumari S. (2012). Teks Biokimia untuk Pelajar Perubatan. Edisi keenam. Mexico: JP Medical Ltd.