Tabla de Contenidos
Aerobik ve anaerobik işlemler, hücrelerin çevre koşullarına bağlı olarak yedikleri yiyeceklerden enerji elde etmek için kullandıkları iki farklı işlem türüdür. İkisi arasındaki temel fark, birincisinin hücreler tarafından oksijence zengin bir ortamda bulunduğunda, ikincisinin ise oksijen olmadığında veya bu gazın konsantrasyonu yeterince yüksek olmadığında gerçekleştirilmesidir.
Bu temel farklılığa ek olarak, oksijenin varlığında veya yokluğunda meydana gelen biyokimyasal reaksiyonlar da farklıdır, bu nedenle aerobik ve anaerobik süreçler genellikle farklı ara ve son ürünlerin yanı sıra farklı düzeyde enerji kullanımına yol açar. besinler. Öte yandan, her bir işlemi kullanabilen organizmanın türü ve bunların meydana geldiği hücrenin parçası konusunda da farklılıklar vardır.
Aerobik ve anaerobik hücresel süreçler arasındaki farklar
Aşağıdaki tablo, bu iki metabolik süreç arasındaki en önemli farkları özetlemektedir. Daha sonra daha ayrıntılı olarak açıklanırlar.
| aerobik süreçler | Anaerobik Prosesler | |
| Oluştuklarında: | Oksijen varlığında oluşurlar. | Oksijen yokluğunda veya oksijen konsantrasyonu düşük olduğunda ortaya çıkarlar. |
| İlk substrat: | glikoz ve oksijen. | Sadece glikoz. |
| Son ürün: | ATP formunda CO 2 , su ve enerji | ATP formundaki enerji ve belirli proses tipine bağlı olarak nihai ürün laktik asit veya etanol ve CO2 olabilir . |
| İlgili aşamalar: | • Glikoliz • Piruvat oksidasyonu • Sitrik asit döngüsü veya Krebs döngüsü. • Oksidatif fosforilasyon. |
• Glikoliz • Piruvat oksidasyonu • Çoğu Krebs döngüsünü içermez. • Çoğu oksidatif fosforilasyonu içermez. |
| Elektron taşıma zincirini içerir. | Fermantasyon durumunda, elektron taşıma zincirini içermez. | |
| Güç Üretim Verimliliği: | ATP şeklinde büyük miktarda enerji üretir. Her glikoz molekülü için toplam 30-32 net ATP molekülü üretilir. | ATP şeklinde çok az enerji üretir. Fermente edilen her glikoz molekülü için sadece 2 net ATP molekülü üretilir. |
| Hücrenin meydana geldiği kısmı: | Bir kısmı sitoplazmada, diğeri mitokondride meydana gelir. | Sitoplazmada ve bazı durumlarda hücre zarında oluşur. |
| Onu kullanan kuruluş türü: | Aerobik organizmalarda ve fakültatif anaeroblarda görülür. Katı anaeroblarda veya toleranslı anaeroblarda oluşmaz. |
Katı, fakültatif ve toleranslı anaeroblarda görülür. |
| Evrimdeki farklılıklar: | Daha yeni bir metabolik süreçtir. | En eski karbonhidrat metabolik süreci olması gerekiyordu. |
ATP: Hücresel yakıt
Hücreler, sindirimden sonra bile yediğimiz besinlerin dönüştüğü maddeleri doğrudan enerji kaynağı olarak kullanamazlar. Bu onları işlemeli ve İngilizce’deki kısaltması için adenosin trifosfat, adenosin trifosfat veya ATP adı verilen özel bir moleküle dönüştürmelidir.
Her ikisi de glikozu ve diğer besin maddelerini ATP’ye dönüştürmenin farklı yollarını temsil ettiğinden, aerobik ve anaerobik metabolik süreçlerin devreye girdiği yer burasıdır. Başka bir deyişle, aerobik ve anaerobik süreçler, gerçekten ihtiyaç duyulan yakıt hücrelerini üretmek için gıdayı rafine etmenin farklı yolları olarak görülebilir.
aerobik süreçler
Aerobik süreçler, oksijen varlığında hücresel solunum anlamına gelir. Bunlar, glikozun oksidasyonu ile üretilen elektronların son alıcısı olarak oksijene sahip bir dizi biyokimyasal reaksiyondur. Aerobik solunumun net reaksiyonu:
C 6 H 12 O 6 (glikoz) + 6O 2 + 32ADP + 32Pi → 6CO 2 + 6H 2 O + 32ATP
Bu kimyasal denklemde, ADP adenosin monofosfatı, Pi inorganik fosfatı ve ATP adenosin trifosfatı temsil eder.
Glikozun oksidasyonundan gelen elektronlar, toplu olarak oksidatif fosforilasyon olarak bilinen bir dizi oksidasyon-redüksiyon reaksiyonu yoluyla elektron taşıma zincirinde yukarı taşınır. Bu süreç mitokondride meydana gelir ve ATP şeklinde büyük miktarlarda enerji üretir.
Aerobik solunum, glikoliz adı verilen oksijen gerektirmeyen bir aşama ile başlar . Hücrenin sitoplazmasında meydana gelen bu ilk faz sırasında, glikoz molekülü, iki net ATP molekülü üreten piruvat adı verilen bir bileşiğin iki molekülünü üretmek için çeşitli reaksiyonlarla ikiye bölünür.
Glikoliz sırasında oluşan piruvat oksitlenir ve daha sonra trikarboksilik asit döngüsü veya sitrik asit döngüsü olarak da bilinen Krebs döngüsüne girdiği mitokondriye girer . Bu döngü, oksidatif fosforilasyon ile birleştirilir ve glikoliz ile birlikte bu iki işlem, metabolize edilen her glikoz molekülü için toplam 32 net ATP molekülü üretir.
Anaerobik Prosesler
Aerobik süreçlerin aksine, anaerobik süreçler hiçbir aşamasında oksijen kullanmazlar. Aslında terim, oksijen yokluğunda glikoz ve diğer besinlerin metabolizması süreçlerini kapsar.
En yaygın anaerobik süreçler, anaerobik solunum ve farklı fermantasyon türleridir.
anaerobik solunum
Bazı anaerobik mikroorganizmaların glikoz oksidasyonunu gerçekleştirme şeklini ifade eder. Bu durumlarda, glikozdan elektronların son alıcısı oksijen yerine nitrat iyonları, sülfat, karbondioksit gibi diğer inorganik bileşikler ve hatta bazı durumlarda demir (III), manganez (IV) gibi bazı metalik katyonlar. veya uranyum (VI).
Anaerobik solunum, glikolizin ilk aşamasını ve bir elektron taşıma zincirine bağlı bir dizi oksidasyon reaksiyonunu içermesi bakımından aerobik solunuma çok benzer, ancak aerobik solunumdan daha az enerji üretir.
fermantasyon
Fermantasyon başka bir anaerobik işlem türüdür. Glikoliz yoluyla piruvat oluşumu ile başlasa da, solunum sırasında olduğu gibi (anaerobik olsun ya da olmasın) toplam oksidasyonuna yol açan bir reaksiyonlar zincirini takip etmez.
Piruvatın dönüştürüldüğü nihai ürünün tipine bağlı olarak, farklı tipte fermantasyon gerçekleştirilebilir. Örneğin, kas hücreleri, yeterli oksijen yoksa veya mitokondrinin aerobik solunum yoluyla kaldırabileceğinden daha fazla piruvat varsa piruvatı laktik aside fermente edebilir. Bu, sürekli, yüksek yoğunluklu egzersiz yaptığımızda olabilir.
Birçok mikroorganizma, diğer fermantasyon türlerini de gerçekleştirebilir. Bazıları, örneğin maya gibi, karbonhidratları etil alkole fermente eder . Bu işlem alkollü içeceklerin üretiminde kullanılır. Yine diğer bakteriler, fermantasyon yoluyla metan üretebilir .
Fermantasyon, piruvatı elektron taşıma zincirine ulaşmadan önce sifonladığı için, bu bir solunum türü olarak kabul edilmez, ancak bir tür anaerobik işlemdir.
Aerobik ve anaerobik süreçlerde enerji üretimindeki fark
Aerobik ve anaerobik süreçler arasındaki en önemli farklardan biri, glikoz ve diğer hücresel gıdalarda bulunan kimyasal enerjiyi kullanma yetenekleridir. Aerobik solunum, enerji üretiminde anaerobik süreçlerin herhangi birinden çok daha etkilidir.
Hem aerobik hem de anaerobik süreçler glikoliz olan aynı başlangıç aşamasıyla başlar. Bu işlem, yalnızca 2 ATP molekülünün net üretimine sahiptir.
Ancak benzerlikler burada sona eriyor. Anaerobik süreçlerde oksijen olmadığı için piruvat, elektron taşıma zincirinin oluşturduğu ATP üretim makinesiyle birleşen Krebs döngüsüne girmez, bu nedenle glikolizden geldikleri iki molekülden daha fazla ATP üretmek mümkün değildir.
Bu nedenle, aerobik süreçler anaerobik olanlardan çok daha fazla enerji verimlidir.
Evrimlerindeki farklılıklar
İlkel atmosfer oksijen içermediğinden, anaerobik süreçlerin aerobik olanlardan daha eski olduğuna inanılmaktadır. Karada yaşam ortaya çıktıktan çok sonra, başta yeşil bitkiler olmak üzere fotosentetik organizmalar gelişene kadar oluşmadı.
İlk tek hücreli ökaryotik organizmaların bile anaerobik olduğu varsayılmaktadır. Bununla birlikte, endosimbiyoz yoluyla evrimleşerek, bir noktada yan ürün olarak oksijen üreten fotosentetik hücreleri dahil ettiler ve daha sonra, yüksek indirgeme potansiyeli sayesinde bu bileşikten yararlanabilecek şekilde geliştiler.
Çok hücreli ökaryotik organizmalar Dünya’da ortaya çıkmaya başladıkça, daha büyük ve daha karmaşık organizmaların daha fazla enerji üretmesi gerekiyordu, bu nedenle aerobik süreçler büyük bir evrimsel avantajdı. Doğal seçilim yoluyla, aerobik solunum geçirebilen en çok mitokondriye sahip organizmalar hayatta kaldı ve kitlesel olarak çoğaldı ve bu uygun adaptasyonları yavrularına aktardı. Eski versiyonlar artık daha karmaşık organizmada ATP talebini karşılayamadı ve yok oldu.
