Aerobno v primerjavi z anaerobnim dihanjem

Aerobno dihanje, postopek, ki uporablja kisik in anaerobno dihanje, postopek, ki ne uporabljajte kisik, sta dve obliki celičnega dihanja. Čeprav nekatere celice lahko izvajajo samo eno vrsto dihanja, večina celic uporablja obe vrsti, odvisno od potreb organizma. Celično dihanje se pojavlja tudi zunaj makroorganizmov, kot kemični procesi - na primer pri fermentaciji. Na splošno se dihanje uporablja za odstranjevanje odpadnih produktov in ustvarjanje energije.

Primerjalna tabela

Razlike - podobnosti - Aerobic Respiration v primerjavi z anaerobno Respiration primerjalno tabelo

	Aerobno dihanje	Anaerobna dihala
Opredelitev	Aerobno dihanje uporablja kisik.	Anaerobno dihanje je dihanje brez kisika; postopek uporablja dihalno elektronsko transportno verigo, vendar ne uporablja kisika kot sprejemalcev elektronov.
Celice, ki ga uporabljajo	Aerobno dihanje se pojavi v večini celic.	Anaerobno dihanje se pojavlja večinoma pri prokariotih
Količina sproščene energije	Visoka (36-38 molekul ATP)	Spodnja (med 36-2 molekulami ATP)
Obdobja	Glikoliza, Krebsov cikel, elektronska transportna veriga	Glikoliza, Krebsov cikel, elektronska transportna veriga
Izdelki	Ogljikov dioksid, voda, ATP	Ogljikov diksoid, reducirane vrste, ATP
Mesto reakcij	Citoplazma in mitohondriji	Citoplazma in mitohondriji
Reaktanti	glukoza, kisik	glukoza, sprejemnik elektronov (ne kisik)
izgorevanje	dokončana	nepopolna
Proizvodnja etanola ali mlečne kisline	Ne proizvaja etanola ali mlečne kisline	Pridobite etanol ali mlečno kislino

Vsebina: Aerobic vs Anaerobic Respiration

• 1 Aerobni in anaerobni procesi
  • 1.1 Fermentacija
  • 1.2 Krebsov cikel
• 2 Aerobna in anaerobna vadba
• 3 Evolucija
• 4 Reference

Aerobni in anaerobni procesi

Aerobni procesi pri celičnem dihanju se lahko pojavijo le, če je prisoten kisik. Ko mora celica sprostiti energijo, citoplazma (snov med jedrom celice in njeno membrano) in mitohondriji (organeli v citoplazmi, ki pomagajo pri presnovnih procesih) sprožijo kemične izmenjave, ki sprožijo razpad glukoze. Ta sladkor se prenaša skozi kri in je shranjen v telesu kot hiter vir energije. Razpad glukoze na adenozin trifosfat (ATP) sprošča ogljikov dioksid (CO2), stranski produkt, ki ga je treba odstraniti iz telesa. V rastlinah proces fotosinteze, ki sprošča energijo, uporablja CO2 in sprošča kisik kot svoj stranski produkt.

Anaerobni procesi ne uporabljajo kisika, zato produkt piruvata - ATP je ena vrsta piruvata - ostane na mestu, da se razgradi ali katalizira z drugimi reakcijami, kot je tisto, kar se pojavi v mišičnem tkivu ali v vrenju. Mlečna kislina, ki se nabira v mišicah, saj aerobni procesi ne ustrezajo potrebam po energiji, je stranski proizvod anaerobnega procesa. Takšne anaerobne okvare zagotavljajo dodatno energijo, vendar kopičenje mlečne kisline zmanjša sposobnost celice za nadaljnjo predelavo odpadkov; v velikem obsegu v, recimo, človeškem telesu, to vodi do utrujenosti in bolečine v mišicah. Celice si opomorejo z dihanjem več kisika in s kroženjem krvi, procesov, ki pomagajo prenašati mlečno kislino.

Naslednji 13-minutni videoposnetek govori o vlogi ATP v človeškem telesu. Če želite posredovati informacije o anaerobnem dihanju, kliknite tukaj (5:33); za aerobno dihanje kliknite tukaj (6:45).

Fermentacija

Ko se molekule sladkorja (predvsem glukoze, fruktoze in saharoze) pri anaerobnem dihanju razgradijo, pruvat, ki ga proizvajajo, ostane v celici. Brez kisika piruvat ni popolnoma kataliziran za sproščanje energije. Namesto tega celica uporablja počasnejši postopek za odstranjevanje vodikovih nosilcev in ustvarjanje različnih odpadnih produktov. Ta počasnejši postopek se imenuje fermentacija. Kadar se kvas uporablja za anaerobno razgradnjo sladkorjev, sta odpadna proizvoda alkohol in CO2. Odstranjevanje CO2 pušča etanol, osnovo za alkoholne pijače in gorivo. Za fermentacijo se uporabljajo sadje, sladke rastline (npr. Sladkorna trsa) in zrna, s kvasovkami ali bakterijami kot anaerobnimi predelovalci. Pri peki je sproščanje CO2 iz fermentacije tisto, kar povzroča naraščanje kruha in drugih pečenih izdelkov.

Krebsov cikel

Krebsov cikel je znan tudi kot cikel citronske kisline in cikel trikarboksilne kisline (TCA). Krebsov cikel je ključni proces pridobivanja energije v večini večceličnih organizmov. Najpogostejša oblika tega cikla uporablja glukozo kot njen vir energije.

Med postopkom, znanim kot glikoliza, celica pretvori glukozo, 6-ogljikovo molekulo, v dve molekuli 3-ogljika, imenovani piruvati. Ta dva piruvata sproščata elektrone, ki jih nato kombiniramo z molekulo, imenovano NAD +, da tvorijo NADH in dve molekuli adenozin trifosfata (ATP).

Te molekule ATP so resnično "gorivo" za organizem in se pretvorijo v energijo, medtem ko molekule piruvata in NADH vstopajo v mitohondrije. Tu se 3-ogljikove molekule razdelijo na 2-ogljikove molekule, imenovane acetil-CoA in CO2. V vsakem ciklu se Acetil-CoA razgradi in uporabi za obnovo ogljikovih verig, za sproščanje elektronov in s tem za ustvarjanje več ATP. Ta cikel je bolj zapleten kot glikoliza, poleg tega pa lahko za energijo razgradi maščobe in beljakovine.

Takoj, ko so razpoložljive molekule prostega sladkorja izčrpane, lahko Krebsov cikel v mišičnem tkivu začne razgrajevati maščobne molekule in beljakovinske verige, ki napajajo organizem. Razpad maščobnih molekul je lahko pozitivna korist (manjša teža, nižji holesterol), če ga prenašamo, pa lahko škoduje telesu (telo potrebuje nekaj maščobe za zaščito in kemične procese). V nasprotju s tem je razpad telesnih beljakovin pogosto znak stradanja.

Aerobna in anaerobna vadba

Aerobno dihanje je 19-krat učinkovitejše pri sproščanju energije kot anaerobno dihanje, ker aerobni procesi večino energije molekul glukoze izločijo v obliki ATP, medtem ko anaerobni procesi zapustijo večino virov, ki ustvarjajo ATP, v odpadnih proizvodih. Pri ljudeh aerobni procesi spodbudijo delovanje galvanizacije, medtem ko anaerobne procese uporabljajo za ekstremna in trajna prizadevanja.

Aerobne vaje, kot so tek, kolesarjenje in skakanje vrvi, so odlične pri izgorevanju odvečnega sladkorja v telesu, a za kurjenje maščob je treba aerobne vaje izvajati 20 minut ali več, zaradi česar mora telo uporabljati anaerobno dihanje. Vendar se kratki sunki vadbe, kot je sprintanje, zanašajo na anaerobne procese zaradi energije, ker so aerobne poti počasnejše. Druge anaerobne vaje, na primer vadbeni upor ali dvigovanje uteži, so odlične za izgradnjo mišične mase, postopek, ki zahteva razgradnjo molekul maščobe za shranjevanje energije v večjih in obilnejših celicah, ki jih najdemo v mišičnem tkivu.

Evolucija

Razvoj anaerobnega dihanja je v veliki meri pred aerobnim dihanjem. Dva dejavnika sta to napredovanje gotovost. Prvič, Zemlja je imela precej nižjo raven kisika, ko so se razvili prvi enocelični organizmi, večini ekoloških niš pa skoraj v celoti primanjkuje kisika. Drugič, anaerobno dihanje proizvede samo 2 molekuli ATP na cikel, kar je dovolj za enocelične potrebe, vendar neprimerno za večcelične organizme.

Aerobno dihanje je nastalo šele, ko je bila raven kisika v zraku, vodi in tleh dovolj obilna, da se je lahko uporabljala za postopke zmanjševanja oksidacije. Ne samo, da oksidacija zagotavlja večji izkoristek ATP, kar je 36 molekul ATP na cikel, ampak lahko poteka tudi s širšim spektrom reduktivnih snovi. To je pomenilo, da lahko organizmi živijo in rastejo in zasedajo več niš. Naravna selekcija bi tako dala prednost organizmom, ki bi lahko uporabljali aerobno dihanje, in tistim, ki bi lahko to učinkoviteje naredili, da bi postali večji in se hitreje prilagodili novim in spreminjajočim se okoljem.

Reference

• Wikipedija: Celično dihanje