Аэробные характеристики дыхания, стадии и организмы



аэробное дыхание или аэробный - это биологический процесс, который включает получение энергии из органических молекул - главным образом глюкозы - посредством ряда реакций окисления, где конечным акцептором электронов является кислород.

Этот процесс присутствует в подавляющем большинстве органических существ, особенно эукариот. Все животные, растения и грибы дышат аэробно. Кроме того, некоторые бактерии также проявляют аэробный метаболизм.

В общем, процесс получения энергии из молекулы глюкозы делится на гликолиз (этот этап является общим как в аэробных, так и в анаэробных путях), цикл Кребса и цепь переноса электронов..

Концепция аэробного дыхания противоположна анаэробному дыханию. В последнем случае конечный акцептор электронов представляет собой другое неорганическое вещество, отличное от кислорода. Это типично для некоторых прокариот.

индекс

  • 1 Что такое кислород?
  • 2 Характеристики дыхания
  • 3 Процессы (этапы)
    • 3.1 Глюколиз
    • 3.2 Цикл Кребса
    • 3.3 Краткое изложение цикла Кребса
    • 3.4 Электронная транспортная цепь
    • 3.5 Классы переносящих молекул
  • 4 Организмы с аэробным дыханием
  • 5 различий с анаэробным дыханием
  • 6 Ссылки

Что такое кислород?

Прежде чем обсуждать процесс аэробного дыхания, необходимо знать некоторые аспекты молекулы кислорода..

Это химический элемент, представленный в периодической таблице буквой О и атомным номером 8. В стандартных условиях температуры и давления кислород имеет тенденцию связываться попарно, что приводит к образованию молекулы диоксида кислорода..

Этот газ, образованный двумя атомами кислорода, не имеет цвета, запаха или вкуса и представлен формулой O2. В атмосфере это важный компонент, и он необходим для поддержания большинства форм жизни на Земле..

Благодаря газообразной природе кислорода молекула может свободно проходить через клеточные мембраны - как внешнюю мембрану, которая отделяет клетку от внеклеточной среды, так и мембраны субклеточных компартментов, среди которых митохондрии.

Характеристика дыхания

Клетки используют молекулы, которые мы принимаем через нашу диету, как своего рода дыхательное «топливо».

Клеточное дыхание - это процесс генерации энергии в форме молекул АТФ, где разлагаемые молекулы подвергаются окислению, а конечный акцептор электронов в большинстве случаев является неорганической молекулой..

Существенной особенностью, позволяющей осуществлять процессы дыхания, является наличие цепи переноса электронов. При аэробном дыхании конечным акцептором электронов является молекула кислорода.

При нормальных условиях эти «топлива» представляют собой углеводы или углеводы и жиры или липиды. Поскольку организм попадает в тяжелые условия из-за нехватки пищи, он прибегает к использованию белков, чтобы попытаться удовлетворить свои энергетические потребности.

Слово «дыхание» является частью нашего словарного запаса в повседневной жизни. К действию взятия воздуха в наших легких, в непрерывных циклах выдохов и вдохов мы называем это дыхание.

Однако в формальном контексте биологических наук это действие обозначается термином вентиляция. Таким образом, термин «дыхание» используется для обозначения процессов, происходящих на клеточном уровне..

Процессы (этапы)

Этапы аэробного дыхания включают этапы, необходимые для извлечения энергии из органических молекул - в этом случае мы опишем случай молекулы глюкозы в качестве дыхательного топлива - до достижения акцептора кислорода.

Этот сложный метаболический путь делится на гликолиз, цикл Кребса и цепь переноса электронов:

гликолиз

Первым этапом деградации мономера глюкозы является гликолиз, также называемый гликолизом. Этот шаг не требует кислорода напрямую, и присутствует практически у всех живых существ.

Целью этого метаболического пути является расщепление глюкозы на две молекулы пировиноградной кислоты, получение двух молекул чистой энергии (АТФ) и сокращение двух молекул НАД+.

В присутствии кислорода маршрут может продолжаться до цикла Кребса и цепи переноса электронов. В случае отсутствия кислорода молекулы будут следовать по пути ферментации. Другими словами, гликолиз является распространенным метаболическим путем аэробного и анаэробного дыхания..

До цикла Кребса должно происходить окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Эта стадия опосредуется очень важным комплексом ферментов, называемым пируватдегидрогеназой, которая осуществляет вышеупомянутую реакцию.

Таким образом, пируват становится ацетильным радикалом, который позднее захватывается коферментом А, ответственным за его перенос в цикл Кребса..

Цикл Кребса

Цикл Кребса, также известный как цикл лимонной кислоты или цикл трикарбоновых кислот, состоит из серии биохимических реакций, катализируемых специфическими ферментами, которые стремятся постепенно высвобождать химическую энергию, накопленную в ацетилкоферменте А.

Это путь, который полностью окисляет молекулу пирувата и происходит в матрице митохондрий.

Этот цикл основан на серии реакций окисления и восстановления, которые передают потенциальную энергию в форме электронов элементам, которые их принимают, в частности молекуле NAD.+.

Краткое изложение цикла Кребса

Каждая молекула пировиноградной кислоты расщепляется на углекислый газ и двухуглеродную молекулу, известную как ацетильная группа. При связывании с коферментом A (упомянутым в предыдущем разделе) образуется комплекс ацетилкофермента A.

Два атома углерода пировиноградной кислоты входят в цикл, конденсируются с оксалоацетатом и образуют молекулу цитрата с шестью углеродами. Таким образом, происходят окислительные стадии реакции. Цитрат возвращается в оксалоацетат с теоретическим получением 2 молей углекислого газа, 3 молей NADH, 1 моля FADH2 и 1 моль ГТФ.

Поскольку две молекулы пирувата образуются при гликолизе, молекула глюкозы включает в себя два оборота цикла Кребса.

Электронная транспортная цепь

Цепочка переноса электронов состоит из последовательности белков, которые способны проводить реакции окисления и восстановления..

Прохождение электронов указанными белковыми комплексами приводит к постепенному выделению энергии, которая впоследствии используется в хемосомотической генерации АТФ. Важно отметить, что последняя реакция цепочки носит необратимый характер..

У эукариотических организмов, имеющих субклеточные компартменты, элементы транспортной цепи прикрепляются к мембране митохондрий. У прокариот, у которых отсутствуют такие компартменты, элементы цепи расположены в плазматической мембране клетки.

Эта цепь реакция приводит к образованию АТФ, с использованием энергии, полученной посредством перемещения водорода конвейеров до конечного акцептора: реакция кислорода производит воду.

Классы переносящих молекул

Цепочка состоит из трех вариантов конвейера. К первому классу относятся флавопротеины, характеризующиеся наличием флавина. Этот тип конвейера может выполнять два типа реакций, как восстановление, так и окисление, альтернативно.

Второй тип образован цитохромами. Эти белки имеют гемовую группу (например, гемоглобин), которая может иметь различные степени окисления.

Последним классом переносчика является убихинон, также известный как кофермент Q. Эти молекулы не являются белковыми по своей природе..

Организмы с аэробным дыханием

У большинства живых организмов есть дыхание аэробного типа. Это типично для эукариотических организмов (существ с истинным ядром в клетках, ограниченных мембраной). Все животные, растения и грибы дышат аэробно.

Животные и грибы гетеротрофные организмы, а это означает, что «топливо», который будет использоваться в метаболическом пути дыхания следует активно употреблять в рационе. В отличие от растений, которые обладают способностью продуцировать свои собственные продукты питания путем фотосинтеза пути.

Некоторым родам прокариот также необходим кислород для их дыхания. В частности, существуют строгие аэробные бактерии, то есть они растут только в средах с кислородом, таких как псевдомонады..

Другие роды бактерий обладают способностью изменять свой метаболизм от аэробных до анаэробных в зависимости от условий окружающей среды, таких как сальмонелла. У прокариот, быть аэробным или анаэробным является важной характеристикой для его классификации.

Различия с анаэробным дыханием

Процесс, противоположный аэробному дыханию, является анаэробной модальностью. Наиболее очевидное различие между ними заключается в использовании кислорода в качестве конечного акцептора электронов. Анаэробное дыхание использует другие неорганические молекулы в качестве акцепторов.

Кроме того, при анаэробном дыхании конечным продуктом реакций является молекула, которая все еще обладает способностью продолжать окисление. Например, молочная кислота образуется в мышцах во время брожения. Напротив, конечными продуктами аэробного дыхания являются углекислый газ и вода.

Есть также различия с энергетической точки зрения. В анаэробном пути вырабатываются только две молекулы АТФ (соответствующие гликолитическому пути), тогда как при аэробном дыхании конечный продукт обычно составляет около 38 молекул АТФ - что является существенным отличием.

ссылки

  1. Кэмпбелл, М. К., & Фаррелл, С. О. (2011). Биохимия. Шестое издание. Thomson. Брукс / Коул.
  2. Кертис, H. (2006). Приглашение к биологии. Шестое издание. Буэнос-Айрес: Панамериканский медицинский.
  3. Эстрада, E & Aranzábal, М. (2002). Атлас гистологии позвоночных. Национальный автономный университет Мексики. С. 173.
  4. Холл Дж. (2011). Договор медицинской физиологии. Нью-Йорк: Elsevier Health Sciences.
  5. Хариша С. (2005). Введение в практическую биотехнологию. Нью-Дели: Брандмауэр Медиа.
  6. Hill, R. (2006). Физиология животных Мадрид: Панамериканский медицинский.
  7. Иглесиас, Б., Мартин, М. и Прието, J. (2007). Основы физиологии. Мадрид: Тебар.
  8. Koolman, J. & Röhm, K.H. (2005). Биохимия: текст и атлас. Ed. Panamericana Medical.
  9. Васудеван Д. и Срикумари С. (2012). Текст биохимии для студентов-медиков. Шестое издание. Мексика: JP Medical Ltd.