ANAEROBIK SOLUNUM: ÖZELLIKLERI, TÜRLERI VE ORGANIZMALARI - BIYOLOJI - 2024

Anaerobik solunum organik moleküller göre bir kimyasal enerji ya da anaerobik metabolizma modu salınır. Tüm bu süreçteki son elektron alıcısı, nitrat iyonu veya sülfatlar gibi oksijenden başka bir moleküldür.

Bu tür metabolizmayı sunan organizmalar prokaryotlardır ve anaerobik organizmalar olarak adlandırılır. Kesinlikle anaerobik olan prokaryotlar, oldukça toksik ve hatta öldürücü olduğu için yalnızca oksijenin bulunmadığı ortamlarda yaşayabilir.

Prokaryotlarda anaerobik solunum mevcuttur.
Kaynak: Pixabay.com

Bazı mikroorganizmalar - bakteriler ve mayalar - enerjilerini fermantasyon süreciyle alırlar. Bu durumda, işlem oksijen veya bir elektron taşıma zinciri gerektirmez. Glikolizden sonra birkaç ekstra reaksiyon eklenir ve son ürün etil alkol olabilir.

Sanayi, ekmek, şarap, bira gibi insan tüketimine yönelik ürünler üretmek için yıllardır bu süreçten yararlanmaktadır.

Kaslarımız ayrıca anaerobik solunum yeteneğine sahiptir. Bu hücreler yoğun bir çabaya maruz kaldıklarında laktik fermantasyon süreci başlar, bu da bu ürünün kaslarda birikmesine ve yorgunluğa neden olmasına neden olur.

karakteristikleri

Solunum, enerjinin ATP biçiminde, başta karbonhidratlar olmak üzere çeşitli organik moleküllerden başlayarak elde edildiği olgudur. Bu süreç, hücrelerin içinde meydana gelen çeşitli kimyasal reaksiyonlar sayesinde gerçekleşir.

Çoğu organizmada ana enerji kaynağı glikoz olmasına rağmen, diğer şekerler, yağ asitleri veya aşırı ihtiyaç durumunda amino asitler - proteinlerin yapı taşları gibi enerji ekstraksiyonu için başka moleküller kullanılabilir.

Her molekülün salgılayabildiği enerji joule cinsinden ölçülür. Bahsedilen moleküllerin bozunması için organizmaların biyokimyasal yolları veya yolları, esas olarak oksijenin varlığına veya yokluğuna bağlıdır. Bu şekilde solunumu iki büyük gruba ayırabiliriz: anaerobik ve aerobik.

Anaerobik solunumda, ATP üreten bir elektron taşıma zinciri vardır ve elektronların son alıcısı, diğerleri arasında nitrat iyonu, sülfatlar gibi organik bir maddedir.

Bu tip anaerobik solunumu fermantasyonla karıştırmamak önemlidir. Her iki süreç de oksijenden bağımsızdır, ancak ikincisinde elektron taşıma zinciri yoktur.

Türleri

Bir organizmanın oksijensiz nefes alabileceği birçok yol vardır. Elektron taşıma zinciri yoksa, organik maddenin oksidasyonu, fermantasyon işleminde enerji kaynağından diğer atomların indirgenmesiyle birleştirilecektir (aşağıya bakınız).

Bir taşıma zinciri durumunda, son elektron alıcısının rolü, diğerleri arasında nitrat, demir, manganez, sülfatlar ve karbon dioksit dahil olmak üzere çeşitli iyonlar tarafından alınabilir.

Elektron taşıma zinciri, oksidatif fosforilasyon adı verilen bir modaliteyle ATP biçiminde enerji üretimine yol açan bir oksit indirgeme reaksiyon sistemidir.

Süreçte yer alan enzimler, bakterinin içinde bulunur ve zara sabitlenir. Prokaryotlar, ökaryotik organizmaların mitokondrilerine benzeyen bu istilalara veya veziküllere sahiptir. Bu sistem bakteriler arasında büyük farklılıklar gösterir. En yaygın olanları:

Nitratların elektron alıcısı olarak kullanılması

Anaerobik solunumu olan büyük bir bakteri grubu nitrat indirgeyen bakteriler olarak sınıflandırılır. Bu grupta, elektron taşıma zincirinin son alıcısı NO ₃ ^- iyonudur .

Bu grup içinde farklı fizyolojik yöntemler vardır. Nitrat düşürücüler iyon solunum tipte olabilir ₃ ^- hayır hale ₂ ^- ; İyon N geçer burada adı geçen Bunlar, denitrifikasyon edilebilir ₂ , ya da söz konusu iyon NH dönüşür asimile Çeşidi ₃ .

Elektron donörleri diğerleri arasında piruvat, süksinat, laktat, gliserol, NADH olabilir. Bu metabolizmanın temsili organizması, iyi bilinen Escherichia coli bakterileridir.

Elektron alıcısı olarak sülfatların kullanımı

Sadece birkaç katı anaerobik bakteri türü sülfat iyonunu alıp onu ^S2'ye ve suya dönüştürebilir . Reaksiyon için birkaç substrat kullanılır, en yaygın olanlar arasında laktik asit ve dört karbonlu dikarboksilik asitler bulunur.

Bir elektron alıcısı olarak karbondioksit kullanımı

Archaea, genellikle aşırı bölgelerde yaşayan prokaryotik organizmalardır ve çok özel metabolik yollar sergilemesiyle karakterize edilir.

Bunlardan biri, metan üretebilen arkealardır ve bunu başarmak için son alıcı olarak karbondioksit kullanırlar. Reaksiyonun son ürünü (CH metan gazı olan ₄ ).

Bu organizmalar, göllerin dibi veya belirli memelilerin sindirim sistemi gibi reaksiyon için gerekli unsurlardan biri olduğu için, hidrojen konsantrasyonunun yüksek olduğu çok özel ekosistem alanlarında yaşarlar.

Fermantasyon

Şarap fermantasyonu

Bahsettiğimiz gibi fermantasyon, oksijenin varlığını gerektirmeyen metabolik bir süreçtir. Bir elektron taşıma zincirinin olmamasıyla önceki bölümde bahsedilen anaerobik solunumdan farklı olduğunu unutmayın.

Fermantasyon, şekerlerden veya diğer organik moleküllerden başlayarak enerji açığa çıkaran, oksijen gerektirmeyen, Krebs döngüsüne veya elektron taşıma zincirine ihtiyaç duymayan, son alıcısı organik bir molekül olan ve az miktarda ATP üreten bir süreç olarak karakterize edilir. - bir yada iki.

Hücre glikoliz sürecini tamamladığında, her bir glikoz molekülü için iki piruvik asit molekülü elde eder.

Oksijen mevcudiyetinin yokluğunda hücre, tekrar başka bir glikoliz döngüsüne girebilen NAD ⁺ veya NADP ⁺ oluşumunu sağlamak için bazı organik moleküllerin üretimine başvurabilir.

Fermantasyonu gerçekleştiren organizmaya bağlı olarak, son ürün diğerleri arasında laktik asit, etanol, propiyonik asit, asetik asit, bütirik asit, bütanol, aseton, izopropil alkol, süksinik asit, formik asit, bütandiol olabilir.

Bu reaksiyonlar aynı zamanda sıklıkla karbon dioksit veya dihidrojen moleküllerinin atılımıyla da ilişkilidir.

Anaerobik solunumu olan organizmalar

Anaerobik solunum süreci tipik prokaryotlardır. Bu organizma grubu, gerçek bir çekirdeğin (biyolojik bir zarla sınırlandırılmış) ve mitokondri veya kloroplast gibi hücre altı bölmelerinin olmamasıyla karakterize edilir. Bu grup içinde bakteri ve arkeler bulunur.

Katı anaeroblar

Oksijen varlığından ölümcül bir şekilde etkilenen mikroorganizmalar, Clostridium cinsi gibi kesinlikle anaerobik olarak adlandırılır.

Anaerobik bir metabolizmaya sahip olmak, bu mikroorganizmaların, çok derin sular, topraklar veya bazı hayvanların sindirim sistemi gibi aerobik organizmaların yaşayamadığı, oksijensiz aşırı ortamları kolonileştirmesine izin verir.

Fakültatif anaeroblar

Ek olarak, ihtiyaçlarına ve çevre koşullarına bağlı olarak aerobik ve anaerobik metabolizma arasında geçiş yapabilen bazı mikroorganizmalar vardır.

Bununla birlikte, yalnızca oksijen bakımından zengin ortamlarda büyüyebilen ve gelişebilen katı aerobik solunumu olan bakteriler vardır.

Mikrobiyolojik bilimlerde, metabolizma türü bilgisi, mikroorganizmaların tanımlanmasına yardımcı olan bir karakterdir.

Fermente etme kabiliyetine sahip organizmalar

Ek olarak, oksijene veya bir taşıma zincirine ihtiyaç duymadan hava yolları oluşturabilen, yani fermente eden başka organizmalar da vardır.

Bunların arasında bazı maya türleri (Saccharomyces), bakteriler (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) ve hatta kendi kas hücrelerimizi buluyoruz. İşlem sırasında, her tür farklı bir ürün salgılayarak karakterize edilir.

Ekolojik alaka

Ekoloji açısından bakıldığında, anaerobik solunum, ekosistemler içindeki aşkın işlevleri yerine getirir. Bu süreç, diğerleri arasında deniz tortuları veya tatlı su kütleleri, derin toprak ortamları gibi farklı habitatlarda gerçekleşir.

Bazı bakteriler, hidrojen sülfit oluşturmak için sülfatları alır ve metan oluşturmak için karbonat kullanır. Diğer türler nitrat iyonunu kullanabilir ve onu nitrit iyonuna, nitröz okside veya nitrojen gazına indirgeyebilir.

Bu işlemler, hem nitrojen hem de sülfür için doğal döngülerde hayati önem taşır. Örneğin, anaerobik yol, nitrojenin sabitlendiği ve atmosfere bir gaz olarak geri dönebildiği ana yoldur.

Aerobik solunumdan farklılıklar

Bu iki metabolik süreç arasındaki en belirgin fark, oksijen kullanımıdır. Aerobikte bu molekül, son bir elektron alıcısı görevi görür.

Enerji açısından aerobik solunum çok daha faydalıdır ve önemli miktarlarda enerji açığa çıkarır - yaklaşık 38 ATP molekülü. Aksine, oksijen yokluğunda solunum, organizmaya bağlı olarak büyük ölçüde değişen çok daha düşük ATP sayılarıyla karakterize edilir.

Boşaltım ürünleri de değişir. Aerobik solunum, karbondioksit ve su üretimiyle sona ererken, aerobik solunumda ara maddeler çeşitlidir - örneğin laktik asit, alkol veya diğer organik asitler gibi.

Hız açısından aerobik solunum çok daha uzun sürer. Bu nedenle, anaerobik süreç organizmalar için hızlı bir enerji kaynağını temsil eder.

Referanslar

1. Baron, S. (1996). Tıbbi Mikrobiyoloji. 4. baskı. Galveston'daki Teksas Üniversitesi Tıp Şubesi.
2. Beckett, BS (1986). Biyoloji: modern bir giriş. Oxford University Press, ABD.
3. Fauque, GD (1995). Sülfat indirgeyen bakterilerin ekolojisi. Sülfat İndirgeyen Bakterilerde (sayfa 217-241). Springer, Boston, MA.
4. Soni, SK (2007). Mikroplar: 21. yüzyıl için bir enerji kaynağı. Yeni Hindistan Yayınları.
5. Wright, DB (2000). İnsan fizyolojisi ve sağlığı. Heinemann.