Aërobe ademhalingskenmerken, stadia en organismen

de aërobe ademhaling of aeroob is een biologisch proces waarbij het gaat om het verkrijgen van energie uit organische moleculen - voornamelijk glucose - door een reeks oxidatiereacties, waarbij de laatste acceptor van de elektronen zuurstof is.

Dit proces is aanwezig in de overgrote meerderheid van organische wezens, met name eukaryoten. Alle dieren, planten en schimmels ademen aëroob. Bovendien vertonen sommige bacteriën ook een aëroob metabolisme.

In het algemeen wordt het proces van het verkrijgen van energie uit het glucosemolecuul onderverdeeld in glycolyse (deze stap is gebruikelijk in zowel de aerobe en anaerobe routes), Krebs-cyclus en elektronentransportketen.

Het concept van aerobe ademhaling is tegengesteld aan anaerobe ademhaling. In het laatste geval is de laatste elektronenacceptor een andere anorganische stof, anders dan zuurstof. Het is typerend voor sommige prokaryoten.

index

• 1 Wat is zuurstof?
• 2 Kenmerken van de ademhaling
• 3 Processen (fasen)
  • 3.1 Glucolysis
  • 3.2 Krebs-cyclus
  • 3.3 Samenvatting van de Krebs-cyclus
  • 3.4 Electron-transportketen
  • 3.5 Klassen van transportmoleculen
• 4 organismen met aerobe ademhaling
• 5 Verschillen met anaërobe ademhaling
• 6 Referenties

Wat is zuurstof?

Alvorens het proces van aerobe ademhaling te bespreken, is het noodzakelijk om bepaalde aspecten van het zuurstofmolecuul te kennen.

Het is een chemisch element weergegeven in het periodiek systeem met de letter O en het atoomnummer 8. Onder standaardomstandigheden van temperatuur en druk neigt zuurstof in paren te binden, waardoor het dioxygenmolecuul ontstaat.

Dit gas, gevormd door twee atomen, is zuurstof, mist kleur, geur of smaak en wordt voorgesteld door de formule O₂. In de atmosfeer is het een prominente component en het is noodzakelijk om de meeste vormen van leven op aarde te ondersteunen.

Dankzij de aard van het zuurstofgas, het molecuul in staat is vrij die de celmembranen - zowel de buitenste membraan scheidt de cel extracellulair milieu, de membranen van subcellulaire compartimenten zoals mitochondriën deze.

Kenmerken van de ademhaling

De cellen gebruiken de moleculen die we via onze voeding binnenkrijgen als een soort van respiratoire "brandstof".

Cellulaire ademhaling is het energieopwekkingsproces, in de vorm van ATP-moleculen, waarbij de te degraderen moleculen oxidatie ondergaan en de uiteindelijke acceptor van de elektronen in de meeste gevallen een anorganisch molecuul is.

Een essentieel kenmerk dat het uitvoeren van de ademhalingsprocessen mogelijk maakt, is de aanwezigheid van een elektronentransportketen. Bij aërobe ademhaling is de laatste acceptor van de elektronen het zuurstofmolecuul.

Onder normale omstandigheden zijn deze "brandstoffen" koolhydraten of koolhydraten en vetten of lipiden. Terwijl het lichaam door gebrek aan voedsel in onzekere omstandigheden terechtkomt, neemt het zijn toevlucht tot het gebruik van eiwitten om te proberen aan zijn energetische eisen te voldoen.

Het woord 'ademhaling' maakt deel uit van ons vocabulaire in het dagelijks leven. Om lucht in onze longen te nemen, in continue cycli van uitademingen en inhalaties noemen we het ademhalen.

In de formele context van de biologische wetenschappen wordt deze actie echter aangeduid met de term ventilatie. Dus de term ademhaling wordt gebruikt om te verwijzen naar processen die plaatsvinden op cellulair niveau.

Processen (fasen)

De stadia van aërobe ademhaling omvatten de stappen die nodig zijn om energie uit organische moleculen te extraheren - in dit geval zullen we het geval van het glucosemolecuul beschrijven als een ademhalingsbrandstof - totdat we de zuurstofacceptor bereiken.

Deze complexe metabole route is onderverdeeld in glycolyse, Krebs-cyclus en elektronentransportketen:

glycolyse

De eerste stap voor de afbraak van het glucosemonomeer is glycolyse, ook wel glycolyse genoemd. Deze stap vereist geen directe zuurstof en is aanwezig in vrijwel alle levende wezens.

Het doel van deze metabole route is de splitsing van glucose in twee moleculen van pyrodruivenzuur, het verkrijgen van twee netto energiemoleculen (ATP) en de reductie van twee NAD-moleculen⁺.

In aanwezigheid van zuurstof kan de route doorgaan naar de Krebs-cyclus en de elektronentransportketen. In het geval dat de zuurstof afwezig is, zouden de moleculen het pad van fermentatie volgen. Met andere woorden, glycolyse is een gebruikelijke metabole route van aërobe en anaërobe ademhaling.

Voorafgaand aan de Krebs-cyclus moet oxidatieve decarboxylatie van pyrodruivenzuur plaatsvinden. Deze stap wordt gemedieerd door een zeer belangrijk enzymcomplex, pyruvaat dehydrogenase genaamd, dat de bovengenoemde reactie uitvoert.

Aldus wordt pyruvaat een acetylradicaal dat later wordt gevangen door co-enzym A, verantwoordelijk voor het transporteren ervan naar de Krebs-cyclus..

Krebs-cyclus

De Krebs-cyclus, ook als de citroenzuurcyclus of tricarbonzuur cyclus een reeks biochemische reacties gekatalyseerd door enzymen zoeken trapsgewijs de chemische energie opgeslagen in de acetyl- coenzym A vrijgeven.

Het is een pad dat het pyruvaatmolecuul volledig oxideert en voorkomt in de matrix van de mitochondriën.

Deze cyclus is gebaseerd op een reeks oxidatie- en reductiereacties die de potentiële energie in de vorm van elektronen overbrengen naar elementen die ze accepteren, met name het NAD-molecuul.⁺.

Samenvatting van de Krebs-cyclus

Elke molecule van pyrodruivenzuur wordt in koolstofdioxide en een twee-koolstofmolecule, bekend als de acetylgroep, gebroken. Met de binding aan co-enzym A (vermeld in de vorige paragraaf) wordt het acetyl co-enzym A-complex gevormd.

De twee koolstofatomen van pyrodruivenzuur komen in de cyclus, condense- ren met het oxaalacetaat en vormen een zes-koolstof citraatmolecuul. Aldus treden oxydatieve trapreacties op. Citraat keert terug naar oxaalacetaat met een theoretische productie van 2 mol koolstofdioxide, 3 mol NADH, 1 van FADH₂ en 1 mol GTP.

Omdat bij glycolyse twee moleculen pyruvaat worden gevormd, omvat een glucosemolecuul twee omwentelingen van de Krebs-cyclus.

Electron transportketen

Een elektronentransportketen bestaat uit een reeks eiwitten die het vermogen hebben om oxidatie- en reductiereacties uit te voeren.

De passage van de elektronen door genoemde eiwitcomplexen vertaalt zich in een geleidelijke afgifte van energie die vervolgens wordt gebruikt bij het genereren van ATP chemosomotisch. Het is belangrijk op te merken dat de laatste reactie van de keten van het onomkeerbare type is.

In eukaryotische organismen, die subcellulaire compartimenten hebben, zijn de elementen van de transportketen verankerd aan het membraan van de mitochondriën. In prokaryoten, die dergelijke compartimenten missen, bevinden de elementen van de keten zich in het plasmamembraan van de cel.

De reacties van deze keten leidden tot de vorming van ATP, door middel van de energie die wordt verkregen door de verplaatsing van waterstof door de transporters, totdat het de uiteindelijke acceptor bereikt: zuurstof, een reactie die water produceert.

Klassen van transportmoleculen

De ketting bestaat uit drie transportvarianten. De eerste klasse zijn de flavoproteïnen, gekenmerkt door de aanwezigheid van flavine. Dit type transportband kan als alternatief twee soorten reacties uitvoeren, zowel reductie als oxidatie.

Het tweede type wordt gevormd door de cytochromen. Deze eiwitten hebben een heemgroep (zoals die van hemoglobine), die verschillende oxidatietoestanden kan hebben.

De laatste klasse van transporter is ubiquinone, ook bekend als co-enzym Q. Deze moleculen zijn niet van nature eiwit..

Organismen met aerobe ademhaling

De meeste levende organismen hebben een aërobe ademhalingstype. Het is typerend voor eukaryote organismen (wezens met een echte kern in hun cellen, begrensd door een membraan). Alle dieren, planten en schimmels ademen aëroob.

Dieren en schimmels zijn heterotrofe organismen, wat betekent dat de "brandstof" die in de metabole route van de ademhaling wordt gebruikt, actief in het dieet moet worden geconsumeerd. In tegenstelling tot planten, die in staat zijn om hun eigen voedsel te produceren via de fotosynthetische route.

Sommige geslachten van prokaryoten hebben ook zuurstof nodig voor hun ademhaling. Specifiek, er zijn strikte aerobe bacteriën - dat wil zeggen, ze groeien alleen in omgevingen met zuurstof, zoals pseudomonas.

Andere geslachten van bacteriën hebben het vermogen om hun metabolisme te veranderen van aeroob naar anaeroob, afhankelijk van de omgevingsomstandigheden, zoals salmonella. In prokaryoten is aëroob of anaeroob zijn een belangrijk kenmerk voor zijn classificatie.

Verschillen met anaërobe ademhaling

Het tegenovergestelde proces van aërobe ademhaling is de anaerobe modaliteit. Het meest opvallende verschil tussen de twee is het gebruik van zuurstof als de uiteindelijke elektronenacceptor. Anaërobe ademhaling maakt gebruik van andere anorganische moleculen als acceptoren.

Bovendien is bij anaerobe ademhaling het eindproduct van de reacties een molecuul dat nog steeds het potentieel heeft om door te gaan met oxideren. Bijvoorbeeld, het melkzuur gevormd in de spieren tijdens de fermentatie. Daarentegen zijn de eindproducten van aerobe ademhaling koolstofdioxide en water.

Er zijn ook verschillen in termen van energie. In het anaëroob metabolisme, slechts twee ATP moleculen (overeenkomend met de glycolytische route) plaatsvinden, terwijl aërobe respiratie het eindprodukt in het algemeen ongeveer 38 ATP moleculen - waarvan een aanzienlijk verschil.

referenties

1. Campbell, M. K., & Farrell, S. O. (2011). Biochemie. Zesde editie. Thomson. Brooks / Cole.
2. Curtis, H. (2006). Uitnodiging voor biologie. Zesde editie. Buenos Aires: Pan-American Medical.
3. Estrada, E & Aranzábal, M. (2002). Atlas van histologie van vertebraten. Nationale Autonome Universiteit van Mexico. P. 173.
4. Hall, J. (2011). Verdrag van medische fysiologie. New York: Elsevier Health Sciences.
5. Harisha, S. (2005). Een inleiding tot de praktische biotechnologie. New Delhi: Firewall Media.
6. Hill, R. (2006). Dierfysiologie Madrid: Pan-American Medical.
7. Iglesias, B., Martín, M. & Prieto, J. (2007). Basis van de fysiologie. Madrid: Tebar.
8. Koolman, J., & Röhm, K.H. (2005). Biochemie: tekst en atlas. Ed. Panamericana Medical.
9. Vasudevan, D. & Sreekumari S. (2012). Tekst van de biochemie voor medische studenten. Zesde editie. Mexico: JP Medical Ltd.