Napas anaerob

Respirasi anaerob hadir dalam prokariota. Pixabay

Apa itu pernapasan anaerob?

Itu Napas anaerob o Anaerob adalah modalitas metabolisme di mana energi kimia dilepaskan berdasarkan molekul organik. Akseptor elektron akhir dari proses ini adalah molekul selain oksigen, seperti ion nitrat atau sulfat.

Organisme yang menyajikan metabolisme jenis ini adalah prokariota dan disebut organisme anaerobik. Prokariota yang benar -benar anaerob hanya dapat hidup di lingkungan di mana oksigen tidak ada, karena sangat beracun dan bahkan mematikan.

Mikroorganisme tertentu - bakteri dan ragi - mendapatkan energinya melalui proses fermentasi. Dalam hal ini, prosesnya tidak memerlukan oksigen atau rantai konveyor elektron. Setelah glikolisis, sepasang reaksi tambahan tambahan ditambahkan dan produk akhir bisa etil alkohol.

Selama bertahun -tahun, industri ini telah memanfaatkan proses ini untuk menghasilkan produk yang menarik bagi konsumsi manusia, seperti roti, anggur, bir, antara lain.

Otot kita juga mampu melakukan respirasi anaerob. Ketika sel -sel ini mengalami upaya yang intens, proses fermentasi laktat dimulai, yang diterjemahkan ke dalam akumulasi produk ini di otot, menciptakan kelelahan.

Karakteristik pernapasan anaerob

Energi berbentuk ATP diperoleh

Pernapasan adalah fenomena di mana energi diperoleh dalam bentuk ATP, berdasarkan berbagai molekul organik - terutama karbohidrat. Proses ini berlangsung berkat berbagai reaksi kimia yang terjadi di dalam sel.

Berbagai sumber energi

Meskipun sumber utama dalam energi pada sebagian besar organisme adalah glukosa, molekul lain dapat digunakan untuk ekstraksi energi, seperti gula lainnya, asam lemak atau dalam kasus kebutuhan ekstrem, asam amino - blok struktural protein.

Energi yang dapat dilepaskan setiap molekul dikuantifikasi dalam joule. Rute biokimia atau rute organisme untuk degradasi molekul -molekul ini terutama tergantung pada keberadaan atau bukan oksigen. Dengan cara ini, kita dapat mengklasifikasikan pernapasan menjadi dua kelompok besar: anaerob dan aerobik.

Akseptor akhir

Dalam pernapasan anaerobia, ada rantai konveyor elektron yang menghasilkan ATP, dan akseptor akhir elektron adalah zat organik seperti ion nitrat, sulfat, antara lain.

Dapat melayani Anda: protonephrides

Berbeda dari fermentasi

Penting untuk tidak membingungkan jenis respirasi anaerob ini dengan fermentasi. Kedua proses tidak tergantung pada oksigen, tetapi yang terakhir tidak ada rantai konveyor elektron.

Jenis pernapasan anaerob

Penggunaan nitrat sebagai akseptor elektron

Sekelompok luas bakteri respirasi anaerob dikatalogkan sebagai bakteri pereduksi nitrat. Dalam kelompok ini, akseptor akhir dari rantai konveyor elektron adalah ion tidak ada₃^-.

Dalam kelompok ini ada modalitas fisiologis yang berbeda. Pereduksi nitrat dapat dari jenis pernapasan, di mana ion tidak₃^- Itu menjadi tidak₂^-; Mereka bisa mendenitrifikasi, di mana ion ini diteruskan ke n₂, atau dari tipe asimilator, di mana ion yang dimaksud diubah menjadi NH₃.

Donor elektron bisa piruvat, suksinat, laktat, gliserol, nadh, antara lain. Organisme representatif dari metabolisme ini adalah bakteri yang terkenal Escherichia coli.

Penggunaan sulfat sebagai akseptor elektron

Hanya beberapa spesies bakteri anaerob yang ketat yang mampu mengambil ion sulfat dan mengubahnya menjadi S^2- dan air. Beberapa substrat digunakan untuk reaksi, di antara yang paling umum adalah asam laktat dan empat asam karbon dicarboxilat.

Penggunaan karbon dioksida sebagai akseptor elektron

Archaeas adalah organisme prokariotik yang biasanya menghuni daerah ekstrem, dan ditandai dengan menunjukkan jalur metabolisme yang sangat khusus.

Salah satunya adalah lengkungan yang mampu menghasilkan metana dan mencapainya menggunakan karbon dioksida sebagai akseptor akhir. Produk akhir dari reaksi adalah gas metana (CH₄).

Organisme ini hanya hidup di bidang ekosistem yang sangat spesifik, di mana konsentrasi hidrogen tinggi, karena merupakan salah satu elemen yang diperlukan untuk reaksi - sebagai latar belakang danau atau saluran pencernaan mamalia tertentu.

Perbedaan antara respirasi dan fermentasi anaerobik

Seperti yang kami sebutkan, fermentasi adalah proses metabolisme yang tidak memerlukan keberadaan oksigen untuk dilakukan. Perhatikan bahwa berbeda dari respirasi anaerob yang disebutkan di bagian sebelumnya dengan tidak adanya rantai konveyor elektron.

Fermentasi ditandai dengan menjadi proses yang melepaskan energi berdasarkan gula atau molekul organik lainnya, tidak memerlukan oksigen, tidak memerlukan rantai KREB atau elektron, satu atau dua akseptornya adalah molekul organik dan menghasilkan sejumlah kecil ATP - satu atau dua.

Dapat melayani Anda: laktogenesis: karakteristik dan tahapan

Setelah sel menyelesaikan proses glikolisis, ia memperoleh dua molekul asam piruvat untuk setiap molekul glukosa.

Jika tidak ada ketersediaan oksigen, sel dapat menggunakan generasi molekul organik untuk menghasilkan NAD⁺ atau nadp⁺ yang dapat memasuki siklus glikolisis lain lagi.

Bergantung pada organisme yang melakukan fermentasi, produk akhir dapat berupa asam laktat, etanol, asam propionat, asam asetat, asam butirat, butanol, aseton, alkohol isopropil, asam succinic, asam format, butanedi, antara itu, antara.

Reaksi ini juga biasanya dikaitkan dengan ekskresi karbon dioksida atau molekul dihidrogen.

Contoh organisme dengan respirasi anaerob

Anaerob yang ketat

Mikroorganisme yang dipengaruhi oleh keberadaan oksigen disebut anaerob yang ketat, seperti jenis kelamin Clostridium.

Memiliki metabolisme anaerob memungkinkan mikroorganisme ini untuk menjajah lingkungan ekstrem yang kekurangan oksigen, di mana organisme aerob tidak dapat dihuni, seperti perairan yang sangat dalam, tanah atau saluran pencernaan dari beberapa hewan.

Anaerob opsional

Selain itu, ada beberapa mikroorganisme yang mampu bergantian antara metabolisme tipe aerob dan anaerob, tergantung pada kebutuhan dan kondisi lingkungannya.

Namun, ada bakteri dengan pernapasan aerobik yang ketat yang hanya dapat tumbuh dan berkembang di lingkungan yang kaya oksigen.

Dalam ilmu mikrobiologis, pengetahuan tentang jenis metabolisme adalah karakter yang membantu identifikasi mikroorganisme.

Organisme dengan kemampuan untuk memfermentasi

Selain itu, ada organisme lain yang mampu melakukan saluran pernapasan tanpa perlu rantai oksigen atau konveyor, yaitu fermentasi.

Di antara mereka kami menemukan beberapa jenis ragi (Saccharomyces), bakteri (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) dan bahkan sel otot kita sendiri. Selama prosesnya, setiap spesies ditandai dengan mengeluarkan produk yang berbeda.

Genre Geobacter

Beberapa organisme genre Geobacter, seperti G. MetalliredUzens Dan G. Sulphurreduzens Mereka dapat menggunakan zat humat seperti pemberi elektron dan menggunakan nitrat dan/atau fumarat sebagai akseptor elektron.

Secara umum, organisme yang melakukan proses ini mengurangi nitrat (tidak₃^-) Nitritos (tidak₂^-) melalui enzim nitrat reduktase. Pada gilirannya, nitrit dapat digunakan sebagai akseptor elektron oleh organisme lain.

Itu dapat melayani Anda: determinisme biologis pada manusia dan hewan

Desulfovibrio Desulfuricans

Desulfovibrio Desulfuricans Ini adalah bakteri pengurangan sulfat. Jenis bakteri ini menggunakan sulfat sebagai akseptor elektron akhir.

Anaeromyxobacter dehalogenans

Organisme hidup memiliki kemampuan yang hebat untuk beradaptasi, yang memungkinkan banyak orang menggunakan beberapa elektron akseptor.

Ini adalah kasus Anaeromyxobacter dehalogenans, Strain yang dapat digunakan sebagai akseptor elektron, senyawa yang berbeda seperti nitrit, nitrat, besi, oksigen, fumarat dan bahkan uranium.

Relevansi ekologis

Dari sudut pandang ekologi, respirasi anaerob memenuhi fungsi transendental dalam ekosistem. Proses ini berlangsung di habitat yang berbeda, seperti sedimen laut atau badan air tawar, lingkungan tanah yang dalam, antara lain.

Beberapa bakteri mengambil sulfat untuk membentuk hidrogen sulfida dan menggunakan karbonat untuk pembentukan metana. Spesies lain dapat menggunakan ion nitrat dan menguranginya menjadi ion nitrit, nitro oksida atau nitrogen gas.

Proses ini sangat penting dalam siklus alami, baik untuk nitrogen dan belerang. Misalnya, jalur anaerob adalah rute utama di mana nitrogen diperbaiki dan mampu kembali ke atmosfer berbentuk gas.

Perbedaan dengan pernapasan aerobik

Perbedaan yang paling jelas antara dua proses metabolisme ini adalah penggunaan oksigen. Dalam aerobik, molekul ini bertindak sebagai akseptor elektron akhir.

Energi, pernapasan aerobik jauh lebih menguntungkan, karena melepaskan energi penting - sekitar 38 molekul ATP. Sebaliknya, pernapasan tidak adanya oksigen ditandai dengan jumlah ATP yang jauh lebih kecil, yang sangat bervariasi tergantung pada tubuh.

Produk ekskresi juga bervariasi. Napas aerobik berakhir dengan produksi karbon dioksida dan air, sedangkan dalam produk perantara aerob bervariasi - seperti asam laktat, alkohol atau asam organik lainnya, misalnya.

Dalam hal kecepatan, pernapasan aerobik membutuhkan waktu lebih lama. Dengan demikian, proses anaerob merupakan untuk organisme sumber energi yang cepat.

Referensi

1. Baron, s. (seribu sembilan ratus sembilan puluh enam). Medis mikrobiologi. Edisi ke -4. Cabang Medis Universitas Texas di Galveston.
2. Beckett, b. S. (1986). Biologi: Pendahuluan Modern. Oxford University Press, AS.