ANAEROB LÉGZÉS: JELLEMZŐK, TÍPUSOK ÉS SZERVEZETEK - BIOLÓGIA - 2026

Az anaerob légzés vagy az anaerob anyagcsere mód, amely egy kémiai energia a szerves molekulákon alapul, felszabadul. A végső elektronakceptor ebben az egész eljárásban az oxigéntől eltérő molekula, például a nitrát-ion vagy a szulfátok.

Az ilyen típusú metabolizmust bemutató szervezetek prokarióták, és anaerob organizmusok. A szigorúan anaerob prokarióták csak olyan környezetben élhetnek, ahol nincs oxigén, mivel nagyon mérgező és halálos.

Az anaerob légzés jelen van a prokariótákban.

Forrás: pixabay.com

Egyes mikroorganizmusok - baktériumok és élesztők - energiájukat a fermentációs folyamat során nyerik. Ebben az esetben a folyamathoz nincs szükség oxigénre vagy elektronszállításra. Glikolízis után néhány további reakciót adunk hozzá, és a végtermék etil-alkohol lehet.

Az iparág évek óta kihasználja ezt a folyamatot emberi fogyasztásra alkalmas termékek, például kenyér, bor, sör, előállításához.

Az izmaink képesek anaerob légzésre. Amikor ezeket a sejteket erőteljes erőfeszítéseknek vetik alá, megkezdődik a tejsavas erjesztési folyamat, amelynek eredményeként ez a termék felhalmozódik az izmokban, fáradtságot okozva.

jellemzők

A légzés az a jelenség, amelynek során az ATP formájában energiát nyernek, különféle szerves molekulákból - főleg szénhidrátokból kiindulva. Ez a folyamat a sejtekben zajló különféle kémiai reakcióknak köszönhetően zajlik.

Bár a legtöbb szervezetben az energiaforrás a glükóz, más molekulák - például egyéb cukrok, zsírsavak vagy rendkívüli szükség esetén - aminosavak - a fehérjék építőkövei - is felhasználhatók az energia extrahálásához.

Az energiát, amelyet az egyes molekulák képesek felszabadítani, džaulokban kell meghatározni. Az organizmusok biokémiai útjai vagy útjai az említett molekulák lebontásához elsősorban az oxigén jelenlététől vagy attól függnek. Ily módon a légzést két nagy csoportba lehet sorolni: anaerob és aerob.

Az anaerob légzés során az ATP-t generáló elektronszállító lánc működik, és az elektronok végső akceptorja egy szerves anyag, például nitrát-ion, szulfátok.

Fontos, hogy ne keverjük össze az ilyen típusú anaerob légzést az erjedéssel. Mindkét folyamat független az oxigéntől, de az utóbbiban nincs elektronszállító lánc.

típusai

Többféle útvonal létezik, amelyen keresztül egy szervezet oxigén nélkül képes lélegezni. Ha nincs elektronszállító lánc, a szerves anyag oxidációját a fermentációs folyamat során az energiaforrásból származó többi atom redukciójával kell összekapcsolni (lásd alább).

Transzportlánc esetén a végső elektron-elfogadó szerepet különféle ionok tölthetik be, ideértve többek között a nitrátot, a vasat, a mangánt, a szulfátokat és a szén-dioxidot.

Az elektronszállító lánc egy oxid redukciós reakciórendszer, amely energia előállításához vezet ATP formájában, az oxidatív foszforilációnak nevezett modalitás révén.

A folyamatban részt vevő enzimek a baktériumok belsejében találhatók, a membránhoz rögzítve. A prokariótáknál ezek az invaginációk vagy vezikulák emlékeztetnek az eukarióta organizmusok mitokondriumaira. Ez a rendszer baktériumokonként nagyon eltérő. A leggyakoribb a következők:

Nitrátok használata elektronakceptorként

Az anaerob légzéssel rendelkező baktériumok nagy csoportját nitrát redukáló baktériumoknak kell besorolni. Ebben a csoportban, a végső akceptor az elektron transzport lánc a NO ₃ ^- ion.

Ezen a csoporton belül különböző fiziológiai módszerek vannak. Nitrát szűkítők lehet a légzőszervi típusú, ahol az ion NO ₃ ^- válik NO ₂ ^-; Lehetnek denitrifikáló, ahol az említett ion halad, hogy N ₂, vagy a asszimiláló típusú, ahol az ion a kérdéses átalakul NH ₃.

Az elektron donorok lehetnek például piruvát, szukcinát, laktát, glicerin, NADH. Ennek az anyagcserének a reprezentatív szervezete a jól ismert Escherichia coli baktériumok.

Szulfátok használata elektronakceptorként

Csak néhány szigorú anaerob baktériumfaj képes elviselni a szulfátiont, és átalakítani S ^{2 -ré} és vízré. A reakcióhoz néhány szubsztrátot alkalmaznak, ezek közül a leggyakoribbak a tejsav és a négy szénatomszámú dikarbonsavak.

Szén-dioxid felhasználása elektronakceptorként

Az archaea prokarióta szervezetek, amelyek általában szélsőséges régiókban élnek, és amelyekre jellemző, hogy nagyon sajátos anyagcsere-útvonalakkal bírnak.

Ezek egyike a metán előállítására képes archaa, és ennek eléréséhez szén-dioxidot használnak végső elfogadóként. A végtermék a reakció a metán (CH ₄).

Ezek az organizmusok csak az ökoszisztémák nagyon specifikus területein élnek, ahol a hidrogénkoncentráció magas, mivel ez a reakcióhoz szükséges egyik elem - például a tavak fenékén vagy egyes emlősök emésztőrendszerén.

Erjesztés

Bor erjedése

Mint már említettük, a fermentáció anyagcsere-folyamat, amely nem igényli az oxigén jelenlétét. Vegye figyelembe, hogy az előző szakaszban említett anaerob légzéstől az elektronszállító lánc hiányában különbözik.

A fermentációt egy olyan folyamat jellemzi, amely cukroktól vagy más szerves molekuláktól kiindulva engedi fel az energiát, nem igényel oxigént, nincs szüksége Krebs-ciklusra vagy elektronszállító láncra, végső akceptorja egy szerves molekula és kis mennyiségű ATP-t termel - egy vagy kettő.

Miután a sejt befejezte a glikolízis folyamatot, minden molekula glükóz esetében két molekulát piruvasavat kap.

Ha nem áll rendelkezésre oxigénellátás, a sejt felhasználhat valamilyen szerves molekula létrehozását, hogy olyan NAD ⁺ vagy NADP ^{+ keletkezzen,} amely újra beléphet egy másik glikolízis-ciklusba.

A fermentációt végző szervezettől függően a végtermék lehet tejsav, etanol, propionsav, ecetsav, vajsav, butanol, aceton, izopropil-alkohol, borostyánkősav, hangyasav, butándiol.

Ezeket a reakciókat gyakran társítják a szén-dioxid vagy a dihidrogén molekulák kiválasztásával is.

Anaerob légzésű szervezetek

Az anaerob légzési folyamat jellemző a prokariótákra. Ezt az organizmuscsoportot az jellemzi, hogy nincs valódi mag (amelyet biológiai membrán határol) és szubcelluláris rekeszek, például mitokondriumok vagy kloroplasztok hiánya. Ezen a csoporton belül vannak baktériumok és archaea.

Szigorú anaerobok

Azokat a mikroorganizmusokat, amelyeket halálosan érint az oxigén jelenléte, szigorúan anaerobnak nevezik, például a Clostridium nemzetet.

Az anaerob anyagcserének megléte lehetővé teszi ezeknek a mikroorganizmusoknak, hogy kolonizálják az oxigén nélküli szélsőséges környezeteket, ahol az aerob organizmusok nem tudnak tartózkodni, például nagyon mély vizekben, talajban vagy egyes állatok emésztőrendszerében.

Fakultatív anaerobok

Ezen felül vannak olyan mikroorganizmusok, amelyek képesek váltakozni az aerob és az anaerob metabolizmus között, igényektől és környezeti feltételektől függően.

Vannak olyan baktériumok is, amelyek szigorú aerob légzést nyújtanak, amelyek csak oxigénben gazdag környezetben képesek növekedni és fejlődni.

A mikrobiológiai tudományokban a metabolizmus típusának ismerete olyan karakter, amely elősegíti a mikroorganizmusok azonosítását.

Erjesztésre képes organizmusok

Ezen kívül vannak más szervezetek, amelyek képesek légutak létrehozására oxigén vagy szállítási lánc nélkül, vagyis erjednek.

Közöttük néhány élesztőfajta (Saccharomyces), baktériumok (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) és még saját izomsejtjeink is megtalálhatók. A folyamat során az egyes fajokat különféle termékek ürítése jellemzi.

Ökológiai jelentőség

Az ökológia szempontjából az anaerob légzés transzcendentális funkciókat lát el az ökoszisztémákon belül. Ez a folyamat különböző élőhelyeken, például tengeri üledékekben vagy édesvízi testekben, többek között a mély talaj környezetében zajlik.

Egyes baktériumok a szulfátokból hidrogén-szulfidot képeznek, és karbonátot használnak metánképzéshez. Más fajok képesek a nitrát-ion felhasználására és nitrit-ionra, dinitrogén-oxiddá vagy nitrogéngá redukciójára.

Ezek a folyamatok létfontosságúak a természetes ciklusokban, mind a nitrogén, mind a kén szempontjából. Például az anaerob út a fő útvonal, amelyen a nitrogén rögzül, és gázként visszatérhet a légkörbe.

Különbségek az aerob légzéstől

A két anyagcsere-folyamat között a legszembetűnőbb különbség az oxigén felhasználása. Aerobikban ez a molekula végső elektronakceptorként működik.

Energetikai szempontból az aerob légzés sokkal előnyösebb, mivel jelentős mennyiségű energiát bocsát ki - körülbelül 38 ATP molekulát. Ezzel szemben az oxigén hiányában történő légzést sokkal alacsonyabb ATP-szám jellemzi, amely az organizmustól függően nagyon eltérő.

A kiválasztási termékek szintén változnak. Az aerob légzés szén-dioxid és víz előállításával zárul le, míg az aerob légzés közben a közbenső termékek változnak - például tejsav, alkohol vagy más szerves savak.

A sebesség szempontjából az aerob légzés sokkal hosszabb ideig tart. Így az anaerob folyamat gyors energiaforrást jelent a szervezetek számára.

Irodalom

1. Baron, S. (1996). Orvosi mikrobiológia. 4. kiadás. A Texasi Egyetemi Orvosi Ágazat Galvestonban.
2. Beckett, BS (1986). Biológia: modern bevezetés. Oxford University Press, USA.
3. Fauque, GD (1995). A szulfát redukáló baktériumok ökológiája. A szulfát redukáló baktériumokban (217-241. Oldal). Springer, Boston, MA.
4. Soni, SK (2007). Mikrobák: energiaforrás a 21. században. New India Publishing.
5. Wright, DB (2000). Az emberi fiziológia és egészség. Heinemann.