Tabla de Contenidos
Aerobe og anaerobe prosesser er to forskjellige typer prosesser som cellene bruker for å hente energi fra maten de spiser, avhengig av omgivelsesforholdene. Hovedforskjellen mellom de to er at den første utføres av celler når de er i et medium rikt på oksygen, mens den andre utføres når den er fraværende eller når konsentrasjonen av denne gassen ikke er høy nok.
I tillegg til denne grunnleggende forskjellen, er de biokjemiske reaksjonene som skjer i nærvær eller fravær av oksygen også forskjellige, så aerobe og anaerobe prosesser fører generelt til forskjellige mellom- og sluttprodukter, samt et annet nivå av energiutnyttelse. energi lagret i næringsstoffer. På den annen side er det også forskjeller når det gjelder typen organisme som er i stand til å bruke hver prosess og den delen av cellen de forekommer i.
Forskjeller mellom aerobe og anaerobe cellulære prosesser
Følgende tabell oppsummerer de viktigste forskjellene mellom disse to metabolske prosessene. De blir forklart mer inngående senere.
| Aerobe prosesser | Anaerobe prosesser | |
| Når de oppstår: | De oppstår i nærvær av oksygen. | De oppstår i fravær av oksygen eller når oksygenkonsentrasjonen er lav. |
| Opprinnelig underlag: | glukose og oksygen. | Bare glukose. |
| Sluttprodukt: | CO 2 , vann og energi i form av ATP | Energi i form av ATP og, avhengig av den spesielle type prosess, kan sluttproduktet være melkesyre eller etanol og CO 2 . |
| Stadier involvert: | • Glykolyse • Pyruvatoksidasjon • Sitronsyresyklus eller Krebs-syklus. • Oksidativ fosforylering. |
• Glykolyse • Oksidasjon av pyruvat • De fleste involverer ikke Krebs-syklusen. • De fleste involverer ikke oksidativ fosforylering. |
| Det involverer elektrontransportkjeden. | Ved fermentering involverer det ikke elektrontransportkjeden. | |
| Kraftproduksjonseffektivitet: | Den produserer store mengder energi i form av ATP. For hvert glukosemolekyl produseres det totalt 30-32 netto ATP-molekyler. | Den produserer lite energi i form av ATP. For hvert glukosemolekyl som fermenteres, produseres bare 2 netto ATP-molekyler. |
| En del av cellen der det forekommer: | En del forekommer i cytoplasmaet og en annen i mitokondriene. | Det forekommer i cytoplasmaet og i noen tilfeller på cellemembranen. |
| Type organisasjon som bruker det: | Det forekommer i aerobe organismer og i fakultative anaerober. Det forekommer ikke hos strenge anaerober eller hos tolerante anaerober. |
Det forekommer i strenge, fakultative og tolerante anaerober. |
| Forskjeller i evolusjon: | Det er en nyere metabolsk prosess. | Det er ment å være den eldste karbohydratmetabolske prosessen. |
ATP: Cellulært drivstoff
Selv etter fordøyelsen kan ikke cellene bruke stoffene som maten vi spiser omdannes til direkte som energikilde. Dette må behandle dem og konvertere dem til et spesielt molekyl kalt adenosintrifosfat, adenosintrifosfat eller ATP, for dets forkortelse på engelsk.
Det er her aerobe og anaerobe metabolske prosesser spiller inn, da begge representerer ulike måter å omdanne glukose og andre næringsstoffer til ATP. Sagt på en annen måte, aerobe og anaerobe prosesser kan sees på som ulike måter å raffinere mat for å produsere brenselcellene faktisk trenger.
Aerobe prosesser
Aerobe prosesser refererer til cellulær respirasjon i nærvær av oksygen. De er en serie biokjemiske reaksjoner som har oksygen som den endelige akseptoren av elektronene som genereres ved oksidasjon av glukose. Nettoreaksjonen av aerob respirasjon er:
C 6 H 12 O 6 (glukose) + 6O 2 + 32ADP + 32Pi → 6CO 2 + 6H 2 O + 32ATP
I denne kjemiske ligningen representerer ADP adenosinmonofosfat, Pi refererer til uorganisk fosfat, og ATP er adenosintrifosfat.
Elektroner fra oksidasjon av glukose transporteres opp i elektrontransportkjeden gjennom en serie oksidasjons-reduksjonsreaksjoner kjent som oksidativ fosforylering. Denne prosessen skjer i mitokondriene og produserer store mengder energi i form av ATP.
Aerob respirasjon begynner med et stadium som ikke krever oksygen kalt glykolyse . I løpet av denne første fasen, som skjer i cellens cytoplasma, deles glukosemolekylet i to gjennom forskjellige reaksjoner for å produsere to molekyler av en forbindelse som kalles pyruvat, og genererer to netto ATP-molekyler.
Pyruvatet som dannes under glykolysen oksideres og går deretter inn i mitokondriene hvor det går inn i Krebs-syklusen, også kjent som trikarboksylsyresyklusen eller sitronsyresyklusen. Denne syklusen er kombinert med oksidativ fosforylering , og disse to prosessene sammen med glykolyse produserer totalt 32 netto ATP-molekyler for hvert glukosemolekyl som metaboliseres.
Anaerobe prosesser
I motsetning til aerobe prosesser, bruker ikke anaerobe prosesser oksygen i noen av stadiene. Faktisk omfatter begrepet prosessene for metabolisme av glukose og andre næringsstoffer i fravær av oksygen.
De vanligste anaerobe prosessene er anaerob respirasjon og de ulike typene gjæring.
anaerob respirasjon
Det refererer til måten noen anaerobe mikroorganismer utfører oksidasjonen av glukose på. I disse tilfellene, i stedet for at oksygen er den endelige akseptoren av elektronene fra glukose, andre uorganiske forbindelser som nitraioner, sulfat, karbondioksid og til og med, i noen tilfeller, noen metalliske kationer som jern (III), mangan (IV) eller uran (VI).
Anaerob respirasjon er veldig lik aerob respirasjon ved at den også involverer et innledende stadium av glykolyse og en serie oksidasjonsreaksjoner koblet til en elektrontransportkjede, men den produserer mindre energi enn aerob respirasjon.
gjæring
Fermentering er en annen type anaerob prosess. Selv om det også begynner med dannelsen av pyruvat gjennom glykolyse, følger det ikke en kjede av reaksjoner som fører til dens totale oksidasjon som skjer under respirasjon (enten det er anaerobt eller ikke).
Avhengig av type sluttprodukt som pyruvatet omdannes i, kan forskjellige typer fermentering utføres. For eksempel kan muskelceller fermentere pyruvat til melkesyre hvis det ikke er nok oksygen eller hvis det er mer pyruvat enn mitokondriene kan håndtere gjennom aerob respirasjon. Dette kan skje når vi gjør vedvarende, høyintensiv trening.
Mange mikroorganismer kan også utføre andre typer gjæring. Noen, som for eksempel gjær, fermenterer karbohydrater til etylalkohol . Denne prosessen brukes til produksjon av alkoholholdige drikker. Atter andre bakterier kan produsere metan ved gjæring.
Fordi gjæring sifonerer av pyruvat før det når elektrontransportkjeden, regnes det ikke som en type respirasjon, men det er en type anaerob prosess.
Forskjell i energiproduksjon i aerobe og anaerobe prosesser
En av de viktigste forskjellene mellom aerobe og anaerobe prosesser er deres evne til å utnytte den kjemiske energien som finnes i glukose og annen cellulær mat. Aerob respirasjon er mye mer effektiv til å produsere energi enn noen av de anaerobe prosessene.
Både aerobe og anaerobe prosesser starter med det samme innledende stadiet, som er glykolyse. Denne prosessen har en nettoproduksjon på kun 2 ATP-molekyler.
Men likhetene slutter her. I anaerobe prosesser, siden det ikke er oksygen, kommer ikke pyruvat inn i Krebs-syklusen som kobles sammen med ATP-produksjonsmaskineriet dannet av elektrontransportkjeden, så det er ikke mulig å produsere mer ATP enn de to molekylene De kommer fra glykolyse.
Av denne grunn er aerobe prosesser mye mer energieffektive enn anaerobe.
Forskjeller i deres utvikling
Anaerobe prosesser antas å være eldre enn aerobe, siden den opprinnelige atmosfæren ikke inneholdt oksygen. Den ble ikke dannet før fotosyntetiske organismer, først og fremst grønne planter, utviklet seg, lenge etter at livet på land oppsto.
Selv de første encellede eukaryote organismene skal ha vært anaerobe. Imidlertid, ved å utvikle seg gjennom endosymbiose, inkorporerte de på et tidspunkt fotosyntetiske celler som produserte oksygen som et biprodukt, og utviklet seg senere til å kunne dra nytte av denne forbindelsen i kraft av dens høye reduksjonspotensial.
Etter hvert som flercellede eukaryote organismer begynte å dukke opp på jorden, trengte større og mer komplekse organismer for å produsere mer energi, så aerobe prosesser var en stor evolusjonær fordel. Gjennom naturlig utvalg overlevde organismer med flest mitokondrier som kunne gjennomgå aerob respirasjon og reproduserte seg massivt, og ga disse gunstige tilpasningene videre til deres avkom. De eldre versjonene kunne ikke lenger møte etterspørselen etter ATP i den mer komplekse organismen og døde ut.
