Tabla de Contenidos
Aeroba och anaeroba processer är två olika typer av processer som celler använder för att få energi från maten de äter, beroende på de omgivande förhållandena. Den största skillnaden mellan de två är att den första utförs av celler när de befinner sig i ett medium som är rikt på syre, medan det andra utförs när det saknas eller när koncentrationen av denna gas inte är tillräckligt hög.
Utöver denna grundläggande skillnad är de biokemiska reaktionerna som sker i närvaro eller frånvaro av syre också olika, så aeroba och anaeroba processer leder i allmänhet till olika mellan- och slutprodukter, såväl som en annan nivå av energianvändning. näringsämnen. Å andra sidan finns det också skillnader när det gäller vilken typ av organism som kan använda varje process och i vilken del av cellen de förekommer.
Skillnader mellan aeroba och anaeroba cellulära processer
Följande tabell sammanfattar de viktigaste skillnaderna mellan dessa två metaboliska processer. De förklaras mer djupgående senare.
| Aeroba processer | Anaeroba processer | |
| När de inträffar: | De uppstår i närvaro av syre. | De uppstår i frånvaro av syre eller när syrekoncentrationen är låg. |
| Initialt substrat: | glukos och syre. | Bara glukos. |
| Slutprodukt: | CO 2 , vatten och energi i form av ATP | Energi i form av ATP och, beroende på vilken typ av process, slutprodukten kan vara mjölksyra eller etanol och CO 2 . |
| Inblandade stadier: | • Glykolys • Pyruvatoxidation • Citronsyracykel eller Krebscykel. • Oxidativ fosforylering. |
• Glykolys • Oxidation av pyruvat • De flesta involverar inte Krebs-cykeln. • De flesta involverar inte oxidativ fosforylering. |
| Det involverar elektrontransportkedjan. | I fallet med jäsning involverar det inte elektrontransportkedjan. | |
| Kraftproduktionseffektivitet: | Den producerar stora mängder energi i form av ATP. För varje glukosmolekyl produceras totalt 30-32 netto ATP-molekyler. | Den producerar lite energi i form av ATP. För varje fermenterad glukosmolekyl produceras endast 2 netto ATP-molekyler. |
| Del av cellen där det förekommer: | En del förekommer i cytoplasman och en annan i mitokondrierna. | Det förekommer i cytoplasman och i vissa fall på cellmembranet. |
| Typ av organisation som använder det: | Det förekommer i aeroba organismer och i fakultativa anaerober. Det förekommer inte hos strikta anaerober eller hos toleranta anaerober. |
Det förekommer hos strikta, fakultativa och toleranta anaerober. |
| Skillnader i evolution: | Det är en nyare metabolisk process. | Det är tänkt att vara den äldsta kolhydratmetaboliska processen. |
ATP: Cellulärt bränsle
Inte ens efter matsmältningen kan cellerna använda de ämnen som maten vi äter omvandlas till direkt som energikälla. Detta måste bearbeta dem och omvandla dem till en speciell molekyl som kallas adenosintrifosfat, adenosintrifosfat eller ATP, för dess akronym på engelska.
Det är här aeroba och anaeroba metaboliska processer spelar in, eftersom båda representerar olika sätt att omvandla glukos och andra näringsämnen till ATP. Med andra ord kan aeroba och anaeroba processer ses som olika sätt att förädla mat för att producera de bränsleceller som faktiskt behöver.
Aeroba processer
Aeroba processer hänvisar till cellandning i närvaro av syre. De är en serie biokemiska reaktioner som har syre som den slutliga acceptorn av elektronerna som genereras av oxidation av glukos. Nettoreaktionen av aerob andning är:
C6H12O6 ( glukos ) + 6O2 + 32ADP + 32Pi → 6CO2 + 6H2O + 32ATP
I denna kemiska ekvation representerar ADP adenosinmonofosfat, Pi avser oorganiskt fosfat och ATP är adenosintrifosfat.
Elektroner från oxidationen av glukos transporteras upp i elektrontransportkedjan genom en serie oxidations-reduktionsreaktioner som kollektivt kallas oxidativ fosforylering. Denna process sker i mitokondrierna och producerar stora mängder energi i form av ATP.
Aerob andning börjar med ett stadium som inte kräver syre som kallas glykolys . Under denna första fas, som inträffar i cellens cytoplasma, delas glukosmolekylen i två genom olika reaktioner för att producera två molekyler av en förening som kallas pyruvat, vilket genererar två netto ATP-molekyler.
Pyruvatet som bildas under glykolysen oxideras och går sedan in i mitokondrierna där det går in i Krebs-cykeln, även känd som trikarboxylsyracykeln eller citronsyracykeln. Denna cykel är kopplad till oxidativ fosforylering , och dessa två processer tillsammans med glykolys producerar totalt 32 netto ATP-molekyler för varje glukosmolekyl som metaboliseras.
Anaeroba processer
Till skillnad från aeroba processer använder anaeroba processer inte syre i något av sina stadier. Faktum är att termen omfattar processerna för metabolism av glukos och andra näringsämnen i frånvaro av syre.
De vanligaste anaeroba processerna är anaerob andning och de olika typerna av jäsning.
anaerob andning
Det hänvisar till det sätt på vilket vissa anaeroba mikroorganismer utför oxidationen av glukos. I dessa fall, istället för att syre är den slutliga acceptorn av elektronerna från glukos, andra oorganiska föreningar såsom nitratjoner, sulfat, koldioxid och även, i vissa fall, vissa metalliska katjoner som järn (III), mangan (IV) eller uran (VI).
Anaerob andning är mycket lik aerob andning genom att den också involverar ett inledande skede av glykolys och en serie oxidationsreaktioner kopplade till en elektrontransportkedja, men den producerar mindre energi än aerob andning.
jäsning
Fermentering är en annan typ av anaerob process. Även om det också börjar med bildandet av pyruvat genom glykolys, följer det inte en kedja av reaktioner som leder till dess totala oxidation som sker under andning (oavsett om den är anaerob eller inte).
Beroende på vilken typ av slutprodukt som pyruvatet omvandlas i kan olika typer av jäsning utföras. Till exempel kan muskelceller jäsa pyruvat till mjölksyra om det inte finns tillräckligt med syre eller om det finns mer pyruvat än vad mitokondrierna klarar av genom aerob andning. Detta kan hända när vi tränar ihållande högintensiv träning.
Många mikroorganismer kan också utföra andra typer av jäsning. Vissa, som jäst till exempel, fermenterar kolhydrater till etylalkohol . Denna process används för framställning av alkoholhaltiga drycker. Ytterligare andra bakterier kan producera metan genom jäsning.
Eftersom jäsning tar bort pyruvat innan det når elektrontransportkedjan, anses det inte vara en typ av andning, utan det är en typ av anaerob process.
Skillnad i energiproduktion i aeroba och anaeroba processer
En av de viktigaste skillnaderna mellan aeroba och anaeroba processer är deras förmåga att utnyttja den kemiska energin som finns i glukos och andra cellulära livsmedel. Aerob andning är mycket effektivare för att producera energi än någon av de anaeroba processerna.
Både aeroba och anaeroba processer börjar med samma initiala steg, som är glykolys. Denna process har en nettoproduktion av endast 2 ATP-molekyler.
Likheterna slutar dock här. I anaeroba processer, eftersom det inte finns något syre, kommer pyruvat inte in i Krebs-cykeln som kopplar ihop med ATP-produktionsmaskineriet som bildas av elektrontransportkedjan, så det är inte möjligt att producera mer ATP än de två molekylerna De kommer från glykolys.
Av denna anledning är aeroba processer mycket mer energieffektiva än anaeroba.
Skillnader i deras utveckling
Anaeroba processer tros vara äldre än aeroba, eftersom den ursprungliga atmosfären inte innehöll syre. Det bildades inte förrän fotosyntetiska organismer, främst gröna växter, utvecklades, långt efter att liv på land uppstod.
Även de första encelliga eukaryota organismerna antas ha varit anaeroba. Men genom att utvecklas genom endosymbios, införlivade de vid något tillfälle fotosyntetiska celler som producerade syre som en biprodukt, och utvecklades senare för att kunna dra fördel av denna förening i kraft av dess höga reduktionspotential.
När flercelliga eukaryota organismer började dyka upp på jorden behövde större och mer komplexa organismer producera mer energi, så aeroba processer var en stor evolutionär fördel. Genom naturligt urval överlevde organismer med flest mitokondrier som kunde genomgå aerob andning och reproducerade sig massivt och förde dessa gynnsamma anpassningar vidare till sina avkommor. De äldre versionerna kunde inte längre möta efterfrågan på ATP i den mer komplexa organismen och dog ut.
