Аеробни срещу анаеробни респирации

Аеробно дишане, процес, който използва кислород и анаеробно дишане, процес, който не използвайте кислород, са две форми на клетъчно дишане. Въпреки че някои клетки могат да участват само в един вид дишане, повечето клетки използват и двата типа, в зависимост от нуждите на организма. Клетъчното дишане се случва и извън макроорганизмите, като химични процеси - например при ферментация. По принцип дишането се използва за елиминиране на отпадните продукти и генериране на енергия.

Сравнителна диаграма

Разлики - прилики - Аеробна респирация спрямо анаеробна дихателна система за сравнение

	Аеробна респирация	Анаеробна респирация
дефиниция	Аеробното дишане използва кислород.	Анаеробното дишане е дишане без кислород; процесът използва дихателна електронна транспортна верига, но не използва кислород като приемници на електрон.
Клетки, които го използват	Аеробното дишане се случва в повечето клетки.	Анаеробното дишане се среща най-вече при прокариоти
Количество освободена енергия	Висока (36-38 ATP молекули)	Долна (между 36-2 ATP молекули)
Етапи	Гликолиза, Krebs цикъл, Електронна транспортна верига	Гликолиза, Krebs цикъл, Електронна транспортна верига
Продукти	Въглероден диоксид, вода, АТФ	Въглероден диксоид, редуцирани видове, ATP
Сайт на реакциите	Цитоплазма и митохондрия	Цитоплазма и митохондрия
Реактиви	глюкоза, кислород	глюкоза, приемник на електрон (не кислород)
горене	пълен	непълен
Производство на етанол или млечна киселина	Не произвежда етанол или млечна киселина	Произвеждайте етанол или млечна киселина

Съдържание: Аеробика срещу анаеробна респирация

• 1 Аеробни срещу анаеробни процеси
  • 1.1 Ферментация
  • 1.2 Цикъл на Кребс
• 2 Аеробни и анаеробни упражнения
• 3 Еволюция
• 4 Позовавания

Аеробни срещу анаеробни процеси

Аеробните процеси в клетъчното дишане могат да възникнат само при наличие на кислород. Когато една клетка се нуждае от освобождаване на енергия, цитоплазмата (вещество между ядрото на клетката и нейната мембрана) и митохондриите (органели в цитоплазмата, които помагат при метаболитните процеси) инициират химически обмени, които стартират разграждането на глюкозата. Тази захар се пренася чрез кръвта и се съхранява в тялото като бърз източник на енергия. Разграждането на глюкозата в аденозин трифосфат (ATP) отделя въглероден диоксид (CO2), страничен продукт, който трябва да бъде отстранен от тялото. В растенията процесът на фотосинтеза, отделящ енергия, използва CO2 и освобождава кислород като негов страничен продукт.

Анаеробните процеси не използват кислород, така че пируватният продукт - АТФ е един вид пируват - остава на мястото си, за да бъде разграден или катализиран от други реакции, като например това, което се случва в мускулната тъкан или ферментацията. Млечната киселина, която се натрупва в мускулните клетки, тъй като аеробните процеси не са в крак с енергийните нужди, е страничен продукт на анаеробния процес. Такива анаеробни разграждания осигуряват допълнителна енергия, но натрупването на млечна киселина намалява капацитета на клетката за по-нататъшна обработка на отпадъците; в голям мащаб в, да речем, човешко тяло, това води до умора и мускулна болезненост. Клетките се възстановяват чрез дишане на повече кислород и чрез циркулацията на кръвта, процеси, които помагат да се пренася млечната киселина.

Следващото 13-минутно видео обсъжда ролята на ATP в човешкото тяло. За да продължите напред към информацията си за анаеробно дишане, щракнете тук (5:33); за аеробно дишане, кликнете тук (6:45).

ферментация

Когато молекулите на захарта (предимно глюкоза, фруктоза и захароза) се разпадат при анаеробно дишане, пируватът, който произвеждат, остава в клетката. Без кислород пируватът не е напълно катализиран за отделяне на енергия. Вместо това клетката използва по-бавен процес за отстраняване на водородните носители, създавайки различни отпадни продукти. Този по-бавен процес се нарича ферментация. Когато дрождите се използват за анаеробно разграждане на захарите, отпадъчните продукти са алкохол и CO2. Отстраняването на CO2 оставя етанол, основа за алкохолни напитки и гориво. Плодовете, захарните растения (например захарна тръстика) и зърнените култури се използват за ферментация, като дрождите или бактериите са анаеробни преработватели. При печенето, отделянето на CO2 от ферментацията е причина за покачване на хляба и други печени продукти.

Цикъла на Кребс

Цикълът на Кребс е известен също като цикъла на лимонената киселина и цикъла на трикарбоксилната киселина (TCA). Цикълът на Кребс е основният процес на производство на енергия в повечето многоклетъчни организми. Най-често срещаната форма на този цикъл използва глюкозата като негов източник на енергия.

По време на процес, известен като гликолиза, клетката преобразува глюкозата, 6-въглеродна молекула, в две 3-въглеродни молекули, наречени пирувати. Тези два пирувата освобождават електрони, които след това се комбинират с молекула, наречена NAD +, за да образуват NADH и две молекули аденозин трифосфат (ATP).

Тези молекули ATP са истинското "гориво" за организма и се превръщат в енергия, докато пируватните молекули и NADH навлизат в митохондриите. Именно там 3-въглеродните молекули се разграждат на 2-въглеродни молекули, наречени Acetyl-CoA и CO2. Във всеки цикъл Acetyl-CoA се разгражда и се използва за възстановяване на въглеродни вериги, за освобождаване на електрони и по този начин за генериране на повече АТФ. Този цикъл е по-сложен от гликолизата и освен това може да разгради мазнините и протеините за енергия.

Веднага щом наличните молекули на свободната захар се изчерпват, цикълът на Кребс в мускулната тъкан може да започне да разгражда мастните молекули и протеиновите вериги за захранване на организма. Докато разграждането на мастните молекули може да бъде положителна полза (по-ниско тегло, по-нисък холестерол), ако се пренесе в излишък, може да навреди на организма (тялото се нуждае от малко мазнини за защита и химически процеси). За разлика от тях, разграждането на протеините в тялото често е признак на глад.

Аеробни и анаеробни упражнения

Аеробното дишане е 19 пъти по-ефективно при освобождаване на енергия от анаеробното дишане, тъй като аеробните процеси извличат по-голямата част от енергията на молекулите на глюкозата под формата на АТФ, докато анаеробните процеси оставят по-голямата част от източниците, генериращи АТФ, в отпадъчните продукти. При хората аеробните процеси започват да стимулират действието, докато анаеробните процеси се използват за екстремни и постоянни усилия.

Аеробните упражнения, като бягане, колоездене и скачане на въже, са отлични за изгаряне на излишната захар в тялото, но за да изгарят мазнините, аеробните упражнения трябва да се правят в продължение на 20 или повече минути, принуждавайки тялото да използва анаеробно дишане. Въпреки това, кратките изблици на упражнения, като спринт, разчитат на анаеробни процеси за енергия, защото аеробните пътища са по-бавни. Други анаеробни упражнения, като тренировки за съпротива или вдигане на тежести, са отлични за изграждане на мускулна маса, процес, който изисква разграждане на мастните молекули за съхраняване на енергия в по-големите и по-обилни клетки, намиращи се в мускулната тъкан.

еволюция

Еволюцията на анаеробното дишане значително предхожда тази на аеробното дишане. Два фактора правят тази прогресия сигурност. Първо, Земята имаше много по-ниско ниво на кислород, когато се развиха първите едноклетъчни организми, като повечето екологични ниши почти изцяло липсваха на кислород. Второ, анаеробното дишане произвежда само 2 ATP молекули на цикъл, достатъчно за едноклетъчните нужди, но недостатъчно за многоклетъчните организми.

Аеробното дишане се появи само когато нивата на кислород във въздуха, водата и земните повърхности го направи достатъчно изобилен, за да се използва за окислително-редукционни процеси. Окисляването не само осигурява по-голям добив на АТФ, колкото 36 ATP молекули на цикъл, но може да се осъществи и с по-широк спектър от редуктивни вещества. Това означаваше, че организмите могат да живеят и да се увеличават и да заемат повече ниши. По този начин естествената селекция би благоприятствала организмите, които биха могли да използват аеробно дишане, и тези, които биха могли да направят това по-ефективно, за да станат по-големи и да се адаптират по-бързо към нова и променяща се среда.

Препратки

• Уикипедия: Клетъчно дишане