Tabla de Contenidos
Elävät olennot, yksinkertaisimmista, kuten bakteerit, monimutkaisimpiin, kuten selkärankaiset, riippuvat loputtomista kemiallisista reaktioista, jotka vaativat energiaa. Tämä energia saadaan ympäristöstä. Lähes poikkeuksetta tämä energia tulee molekyylistä, jota kutsutaan adenosiinitrifosfaatiksi tai ATP:ksi. ATP:tä ei kuitenkaan löydy ympäristöstä, joten elävät olennot ovat kehittyneet muuttamaan muita energialähteitä (kuten auringonvaloa, lämpöä ja ravinteita) ATP:ksi. Kaksi yleisintä tapaa tehdä tällainen transformaatio ovat soluhengitys ja käyminen.
Ensimmäiset elävät olennot kehittyivät tuottamaan ATP:tä fermentoimalla erilaisia hiilihydraatteja. Myöhemmin eukaryootit kehittivät kyvyn hyödyntää enemmän hiilihydraatteihin varastoitunutta energiaa anaerobisen hengityksen avulla. Lopulta muut kehittyneemmät organismit alkoivat hyödyntää yhtä fotosynteesin jätetuotetta, happea, mikä sai aikaan aerobista soluhengitystä.
Koska kyseessä on kaksi anaerobista prosessia, monet ihmiset sekoittavat anaerobisen hengityksen käymiseen. Ne ovat kuitenkin kaksi hyvin erilaista prosessia mekanisminsa, lopputuotteidensa ja energiantuotannon suhteen.
Seuraavissa osioissa kerromme, mitä anaerobinen hengitys ja käyminen ovat, ja vertaamme niitä sitten korostaaksemme tärkeimmät erot niiden välillä.
anaerobinen hengitys
Anaerobinen hengitys on eräänlainen soluhengitys, joka tapahtuu ilman happea tai kun happipitoisuus on hyvin alhainen (siis termi anaerobinen, joka tarkoittaa kirjaimellisesti ilman poissaoloa). Tämän tyyppistä soluhengitystä suorittavat vain jotkin bakteerilajit ja muut prokaryootit.
Soluhengityksen tyyppinä prosessi alkaa glykolyysillä, jonka aikana glukoosimolekyyli muuttuu kahdeksi palorypälehappomolekyyliksi, jolloin syntyy kaksi netto-ATP-molekyyliä. Pyruviinihappo siirtyy sitten Krebsin kiertoon, jota kutsutaan myös sitruunahapposykliksi tai trikarboksyylihapposykliksi, jossa sarja kemiallisia reaktioita hapettaa palorypälehapon hiilidioksidiksi.
Prosessin seuraavassa vaiheessa elektronien kantajiksi kutsutut molekyylit kuljettavat ne elektronien kuljetusketjuun, jossa näihin kantajiin varastoitunut potentiaalienergia muunnetaan protonipitoisuusgradientiksi, joka liikuttaa ATP:tä tuottavaa entsyymiä nimeltä ATP.-synth.
Prosessin tässä vaiheessa suurin osa kemiallisesta energiasta syntyy ATP-molekyylien muodossa; Se on yhteinen kaikille hengitysprosesseille, olivatpa ne aerobisia tai anaerobisia. Se, mikä erottaa toisistaan, on se, mikä molekyyli on vastuussa elektronien vastaanottamisesta ja kuljettamisesta, jotta ne eivät kerääntyisi elektronien kuljetusketjun loppuun.
Hapen läsnä ollessa tämä molekyyli on elektronien lopullinen vastaanottaja, ja sen pelkistäminen tuottaa vesimolekyylejä. Toisaalta anaerobisessa hengityksessä lopullinen elektronin vastaanottaja on muu molekyyli kuin happi ja riippuu kyseisestä mikro-organismista.
Lopulliset elektronien vastaanottajat anaerobisessa hengityksessä
Seuraavassa taulukossa on kolme esimerkkiä erilaisista lopullisista elektronien vastaanottajista anaerobisessa hengityksessä sekä niiden pelkistymisen tuote ja eräät mikro-organismit, jotka käyttävät sitä energialähteenä:
| tunnustaja | Lopputuote | Mikro-organismi |
| Rikki | sulfidit | termoplasma |
| Nitraatti | Nitriitit, typen oksidit ja N2 | Pseudomonas , Bacillus |
| Sulfaatti | sulfidit | Desulfovibrio, Clostridium |
Energian tuotanto anaerobisessa hengityksessä
Anaerobinen hengitys käyttää samoja ATP:n tuotantomekanismeja kuin aerobinen hengitys eli glykolyysi, Krebsin kierto ja elektronien kuljetusketju. Tästä syystä molemmissa hengitystyypeissä energiantuotanto on sama, mikä tarkoittaa, että yhteensä muodostuu 36-38 ATP-molekyyliä. Kun kulutetut arvot on vähennetty, nettotuotanto on 30–32 ATP-molekyyliä jokaista hapetettua glukoosimolekyyliä kohden.
Käyminen
Fermentaatio, kuten soluhengitys, on myös prosessi, joka on suunniteltu käyttämään ravintoaineiden, kuten hiilihydraattien, sisältämää energiaa ja muuttamaan se kemialliseksi energiaksi, jota solu voi käyttää ATP-molekyylien muodossa. Se on puhtaasti anaerobinen prosessi, eli se ei vaadi happea ja voi tapahtua ilman puuttuessa. Itse asiassa useimmilla biologian peruskursseilla käyminen mainitaan anaerobisena vaihtoehdona soluhengitykselle, mikä estää anaerobisen hengityksen olemassaolon.
Käymisen ja anaerobisen hengityksen välillä on kuitenkin perustavanlaatuinen ero ja se on, että edellinen ei käytä sitruunahappokiertoa, saati elektroninkuljetusketjua, joten sitä ei voida pitää eräänlaisena hengityksenä.
Käyminen alkaa samalla tavalla kuin hengitys eli erityyppisten kuuden hiilen sokerien, heksoosien, glykolyysillä, joista glukoosi on yleisin. Kuitenkin glykolyysin jälkeen pyruvaatti muuttuu muiksi lopputuotteiksi fermentaation suorittavasta organismista riippuen.
fermentaatiotyypit
Käymisen lopputuotteesta riippuen tämä voi olla erityyppistä:
Alkoholikäyminen: Joissakin tapauksissa, kuten hiiva, glykolyysiä seuraava käyminen tuottaa etyylialkoholia tai etanolia. Tämän tyyppistä käymistä kutsutaan alkoholikäymiseksi. Tätä käymismenetelmää käytetään alkoholijuomien valmistuksessa.
Etikkakäyminen: Muut solut hapettavat etanolia edelleen etikkahapoksi, kuten tapahtuu etikan valmistuksessa.
Maitohappokäyminen: lopputuotteena saadaan maitohappoa. Bakteerit, jotka fermentoivat maitoa jogurtin valmistamiseksi, fermentoivat laktoosia (maidossa olevaa sokeria) maitohapoksi, mikä aiheuttaa maitoproteiinien juokseutumista. Selkärankaisten lihaskudosten tapauksessa ne pystyvät fermentoimaan glukoosin maitohapoksi, kun happipitoisuus on alhainen.
Energian tuotanto
Käyminen on energiantuotannon kannalta tehoton prosessi. Ensimmäinen vaihe, glykolyysi, tuottaa vain 2 netto-ATP-molekyyliä (se tuottaa yhteensä 4, mutta kuluttaa myös 2). Myöhempi käyminen tuottaa oikein kaksi nettomolekyyliä NADH:ta, joka on myös korkeaenerginen molekyyli, vaikkakaan ei niin korkeaenerginen kuin ATP.
Erot fermentaation ja anaerobisen hengityksen välillä
Kuten voidaan nähdä, käymisen ja anaerobisen hengityksen välillä on eroja ja yhtäläisyyksiä. Tärkeimmät yhtäläisyydet ovat, että molemmat alkavat glykolyysillä, molemmat tapahtuvat hapen puuttuessa, ja jotkut prokaryoottilajit voivat suorittaa molemmat. Yhtäläisyydet päättyvät kuitenkin tähän. Seuraavassa taulukossa on yhteenveto tärkeimmistä eroista näiden kahden tavan välillä saada ATP:tä:
| Käyminen | anaerobinen hengitys |
| Sen voivat suorittaa sekä prokaryoottiset että eukaryoottiset organismit, mukaan lukien monisoluiset organismit, kuten selkärankaiset. | Vain jotkut prokaryoottilajit voivat suorittaa sen. |
| Erilaiset käymistyypit tuottavat erilaisia glukoosin hapettumisen lopputuotteita, mukaan lukien muun muassa maitohappoa, etikkahappoa ja etaania. | Se hapettaa glukoosin kokonaan hiilidioksidiksi ja siirtää elektronit erilaisiin lopullisiin elektronien vastaanottajiin, kuten alkuainerikkiin, sulfaatteihin tai nitraatteihin. |
| Se tuottaa suhteellisen vähän käyttökelpoista energiaa solulle. Vain kaksi nettomolekyyliä ATP:tä ja kaksi NADH-molekyyliä. | Se tuottaa suuria määriä ATP:tä ja hyödyntää glukoosin sisältämää energiaa. Jokaista glukoosimolekyyliä kohti muodostuu yli 30 ATP-molekyyliä. |
| Sitä esiintyy yksinomaan sytoplasmassa. | Se alkaa sytoplasmasta ja päättyy mitokondrioiden sisään. |
| Se on suhteellisen yksinkertainen prosessi, joka koostuu pienestä määrästä entsymaattisia reaktioita. | Se on hyvin monimutkainen prosessi, joka vaatii lukuisten erilaisten entsyymien puuttumista sekä sytosoliin että matriisiin, kalvojen väliseen tilaan ja mitokondrioiden sisäkalvoon. |
| Se voidaan suorittaa in vitro . Tarvitaan vain fermentaatiosta vastaavat entsyymit, jotka voivat toimia sopivassa solunulkoisessa ympäristössä. | Se riippuu mitokondrioiden läsnäolosta, joten sitä ei voida suorittaa in vitro . |
Viitteet
- ympäristöön. (2018, 11. huhtikuuta). Fermentointityypit . Haettu osoitteesta https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/suelos/tipos_de_fermentacion.asp
- Clark, MA (2018, 5. maaliskuuta). Aineenvaihdunta ilman happea – Biologia 2e . Haettu osoitteesta https://opentextbc.ca/biology2eopenstax/chapter/metabolism-without-oxygen/
- Lakna, B. (2017, 26. joulukuuta). Ero käymisen ja anaerobisen hengityksen välillä | Määritelmä, prosessi, sovellus . Haettu osoitteesta https://pediaa.com/difference-between-fermentation-and-anaerobic-respiration/
- Kaur, J. (nd). Miten käyminen ja anaerobinen hengitys eroavat toisistaan? | Sokraattinen . Haettu osoitteesta https://socratic.org/questions/how-do-fermentation-and-anaerobic-respiration-differ
