Aerobic vs Anaerob Respiration
Share
Aerobisk respirasjon, en prosess som bruker oksygen, og anaerob respirasjon, en prosess som ikke bruk oksygen, er to former for cellulær respirasjon. Selv om enkelte celler kan engasjere seg i bare én type respirasjon, bruker de fleste celler begge typer, avhengig av organismens behov. Cellulær respirasjon skjer også utenfor makroorganismer, som kjemiske prosesser - for eksempel i gjæring. Generelt brukes åndedrettsvern for å eliminere avfallsprodukter og generere energi.
Sammenligningstabell
| Aerobisk respirasjon | Anaerob respirasjon | |
|---|---|---|
| Definisjon | Aerob åndedrettsvern bruker oksygen. | Anaerob åndedrettsvern er åndedrett uten oksygen; prosessen bruker en respiratorisk elektrontransportkjede, men bruker ikke oksygen som elektronacceptorene. |
| Celler som bruker den | Aerob respirasjon forekommer i de fleste celler. | Anaerob åndedrett skjer hovedsakelig i prokaryoter |
| Mengden energi frigjort | Høye (36-38 ATP molekyler) | Lavere (mellom 36-2 ATP molekyler) |
| Stages | Glykolyse, Krebs syklus, Electron Transport Chain | Glykolyse, Krebs syklus, Electron Transport Chain |
| Produkter | Kullsyre, vann, ATP | Karbon dixoid, redusert art, ATP |
| Reaksjonsstedet | Cytoplasma og mitokondrier | Cytoplasma og mitokondrier |
| reagenser | glukose, oksygen | glukose, elektron-akseptor (ikke oksygen) |
| forbrenning | fullstendig | ufullstendig |
| Produksjon av etanol eller melkesyre | Frembringer ikke etanol eller melkesyre | Fremstille etanol eller melkesyre |
Innhold: Aerobic vs Anaerob Respiration
- 1 Aerobic vs Anaerob Processer
- 1.1 Fermentering
- 1,2 Krebs syklus
- 2 Aerobic og Anaerob Øvelse
- 3 Evolusjon
- 4 referanser
Aerobic vs Anaerob Processer
Aerobic prosesser i cellulær respirasjon kan bare skje hvis oksygen er tilstede. Når en celle trenger å frigjøre energi, initierer cytoplasma (et stoff mellom en cellekjerne og dets membran) og mitokondrier (organeller i cytoplasma som hjelper med metabolske prosesser) å starte kjemiske utvekslinger som starter nedbrytningen av glukose. Dette sukker gjennomføres gjennom blodet og lagres i kroppen som en rask energikilde. Fordelingen av glukose i adenosintrifosfat (ATP) frigir karbondioksid (CO2), et biprodukt som må fjernes fra kroppen. I planter bruker energisparende prosess av fotosyntese CO2 og frigjør oksygen som biprodukt.
Anaerobiske prosesser bruker ikke oksygen, så pyruvatproduktet - ATP er en slags pyruvat - forblir på plass for å bli brutt ned eller katalysert av andre reaksjoner, som for eksempel hva som skjer i muskelvev eller i gjæring. Melkesyre, som bygger opp i muskelceller som aerobiske prosesser ikke følger med energibehov, er et biprodukt av en anaerob prosess. Slike anaerobe sammenbrudd gir ytterligere energi, men oppbygging av melkesyre reduserer cellens evne til videre prosessering av avfall; i stor skala, for eksempel en menneskekropp, fører dette til tretthet og muskelsår. Cellene gjenoppretter ved å puste inn mer oksygen og gjennom blodsirkulasjonen, prosesser som bidrar til å bære bort melkesyre.
Den følgende 13-minutters videoen diskuterer ATPs rolle i menneskekroppen. For å spole frem til informasjonen om anaerob respirasjon, klikk her (5:33); for aerob åndedrett, klikk her (6:45).
fermentering
Når sukkermolekyler (primært glukose, fruktose og sukrose) bryter ned i anaerob respirasjon, oppholder pyruvatene de produserer i cellen. Uten oksygen er pyruvat ikke fullt katalysert for energiutslipp. I stedet bruker cellen en langsommere prosess for å fjerne hydrogenbærerne, og skape forskjellige avfallsprodukter. Denne langsommere prosessen kalles gjæring. Når gjær brukes til anaerob nedbrytning av sukker, er avfallsproduktene alkohol og CO2. Flytting av CO2 forlater etanol, grunnlaget for alkoholholdige drikkevarer og drivstoff. Frukt, sukkerholdige planter (for eksempel sukkerrør) og korn blir alle brukt til gjæring, med gjær eller bakterier som de anaerobe prosessorer. Ved baking er CO2-utslipp fra gjæring det som fører til at brød og andre bakte produkter stiger.
Krebs syklus
Krebs syklusen er også kjent som sitronsyre syklus og tricarboxylsyre (TCA) syklus. Krebs Cycle er nøkkelenergiproduserende prosess i de fleste multicellulære organismer. Den vanligste formen for denne syklusen bruker glukose som energikilde.
Under en prosess kjent som glykolyse omdanner en celle glukose, et 6-karbonmolekyl, til to 3-karbonmolekyler kalt pyruvater. Disse to pyruvater frigjør elektroner som deretter kombineres med et molekyl som kalles NAD + for å danne NADH og to molekyler adenosintrifosfat (ATP).
Disse ATP-molekylene er det sanne "drivstoffet" for en organisme og omdannes til energi mens pyruvatmolekylene og NADH kommer inn i mitokondriene. Det er her 3-karbonmolekylene er brutt ned i 2-karbonmolekyler kalt acetyl-koa og CO2. I hver syklus er Acetyl-CoA brutt ned og brukt til å gjenoppbygge karbonkjeder, for å frigjøre elektroner, og dermed generere mer ATP. Denne syklusen er mer kompleks enn glykolyse, og den kan også bryte ned fett og proteiner for energi.
Så snart de tilgjengelige gratis sukkermolekylene er utarmet, kan Krebs-syklusen i muskelvev begynne å bryte ned fettmolekyler og proteinkjeder for å brenne en organisme. Mens nedbrytning av fettmolekyler kan være en positiv fordel (lavere vekt, lavere kolesterol), hvis det bæres til overflødig, kan det skade kroppen (kroppen trenger litt fett for beskyttelse og kjemiske prosesser). I kontrast er nedbrytingen av kroppens proteiner ofte et tegn på sult.
Aerobic og Anaerob Øvelse
Aerob åndedretthet er 19 ganger mer effektivt for å frigjøre energi enn anaerob åndedrag fordi aerobiske prosesser trekker ut de fleste av glukosemolekylernes energi i form av ATP, mens anaerobe prosesser forlater de fleste ATP-genererende kilder i avfallsproduktene. Hos mennesker øker aerobiske prosesser inn for å galvanisere handling, mens anaerobe prosesser brukes til ekstrem og vedvarende innsats.
Aerobic øvelser, som å løpe, sykle og hoppe, er utmerket ved å brenne overflødig sukker i kroppen, men for å brenne fett må aerobøvelser gjøres i 20 minutter eller mer, noe som tvinger kroppen til å bruke anaerob åndedrettsvern. Imidlertid er korte treningsøvelser, som sprint, avhengige av anaerobe prosesser for energi fordi de aerobe banene er langsommere. Andre anaerobe øvelser, som motstandstrening eller vektløfting, er gode for å bygge muskelmasse, en prosess som krever å bryte ned fettmolekyler for å lagre energi i de større og mer omfattende cellene som finnes i muskelvev.
Utvikling
Utviklingen av anaerob åndedrett utgjør i stor grad det av aerob åndedrett. To faktorer gjør denne progresjonen en visshet. For det første hadde jorda et mye lavere oksygenivå da de første unicellulære organismer utviklet seg, med de fleste økologiske nisjer nesten helt mangelfull i oksygen. For det andre produserer anaerob respirasjon kun 2 ATP molekyler per syklus, nok for unicellulære behov, men utilstrekkelig for multicellulære organismer.
Aerobic respiration kom bare om når oksygenivåene i luft-, vann- og bakken overflater gjorde det rikelig nok til å bruke for oksidasjonsreduserende prosesser. Ikke bare gir oksydasjon et større ATP-utbytte, så mye som 36 ATP-molekyler per syklus, det kan også skje med et bredere spekter av reduktive stoffer. Dette betydde at organismer kunne leve og bli større og okkupere flere nisjer. Naturlig utvalg vil således favorisere organismer som kan bruke aerob respirasjon, og de som kan gjøre det mer effektivt å vokse større og tilpasse seg raskere til nye og skiftende miljøer.
referanser
- Wikipedia: Cellulær respirasjon
