Aerob vs Anaerob Respiration
Share
Aerob åndedræt, en proces, der bruger ilt, og anaerob respiration, en proces der ikke bruger ilt, er to former for cellulær respiration. Selvom nogle celler måske engagerer sig i kun en type åndedræt, bruger de fleste celler begge typer, afhængigt af en organisms behov. Cellulær respiration forekommer også uden for makroorganismer som kemiske processer - for eksempel i gæring. Generelt anvendes åndedræt til at eliminere affaldsprodukter og generere energi.
Sammenligningstabel
Forskelle - ligheder -| Aerob respiration | Anaerob respiration | |
|---|---|---|
| Definition | Aerob respiration bruger ilt. | Anaerob respiration er respiration uden ilt; processen bruger en respiratorisk elektrontransportkæde, men bruger ikke ilt som elektronacceptorerne. |
| Celler der bruger det | Aerob respiration forekommer i de fleste celler. | Anaerob respiration forekommer mest i prokaryoter |
| Mængde frigivet energi | Høje (36-38 ATP-molekyler) | Lavere (mellem 36-2 ATP-molekyler) |
| Niveauer | Glykolyse, Krebs-cyklus, elektrontransportkæde | Glykolyse, Krebs-cyklus, elektrontransportkæde |
| Produkter | Kuldioxid, vand, ATP | Kuldioxid, reduceret art, ATP |
| Reaktionssted | Cytoplasma og mitokondrier | Cytoplasma og mitokondrier |
| reaktanter | glukose, ilt | glukose, elektronacceptor (ikke ilt) |
| forbrænding | komplet | ufuldstændig |
| Produktion af ethanol eller mælkesyre | Fremstiller ikke ethanol eller mælkesyre | Fremstil ethanol eller mælkesyre |
Indhold: Aerob vs Anaerob Respiration
- 1 Aerobe kontra Anaerobe processer
- 1.1 Fermentering
- 1.2 Krebs-cyklus
- 2 Aerob og Anaerob træning
- 3 Evolution
- 4 Henvisninger
Aerobe kontra Anaerobe processer
Aerobe processer i cellulær respiration kan kun forekomme, hvis der er ilt. Når en celle har brug for at frigive energi, indleder cytoplasma (et stof mellem en celles kerne og dens membran) og mitokondrier (organeller i cytoplasma, der hjælper med metaboliske processer), initierer kemiske udvekslinger, der starter nedbrydningen af glukose. Dette sukker bæres gennem blodet og opbevares i kroppen som en hurtig energikilde. Opdelingen af glukose i adenosintrifosfat (ATP) frigiver kuldioxid (CO2), et biprodukt, der skal fjernes fra kroppen. I planter bruger den energifrigørende proces ved fotosyntese CO2 og frigiver ilt som dets biprodukt.
Anaerobe processer bruger ikke ilt, så pyruvatproduktet - ATP er en slags pyruvat - forbliver på plads for at blive nedbrudt eller katalyseret af andre reaktioner, såsom hvad der sker i muskelvæv eller i gæring. Mælkesyre, der bygger sig op i muskelceller, når aerobe processer ikke holder trit med energibehovet, er et biprodukt af en anaerob proces. Sådanne anaerobe nedbrud giver ekstra energi, men mælkesyreopbygning reducerer en celles kapacitet til yderligere at behandle affald; i stor skala i, for eksempel, en menneskelig krop, fører dette til træthed og ømhed i musklerne. Celler genvinder ved at indånde mere ilt og gennem blodcirkulationen, processer, der hjælper med at transportere mælkesyre.
Den følgende video på 13 minutter diskuterer ATPs rolle i menneskekroppen. Klik her (5:33) for at spole frem til dens oplysninger om anaerob respiration; for aerob respiration, klik her (6:45).
Fermentation
Når sukkermolekyler (primært glukose, fruktose og saccharose) nedbrydes ved anaerob respiration, forbliver pyruvatet, de producerer, i cellen. Uden ilt er pyruvatet ikke fuldt katalyseret til energiudslip. I stedet bruger cellen en langsommere proces til at fjerne brintbærerne og skabe forskellige affaldsprodukter. Denne langsommere proces kaldes gæring. Når gær anvendes til anaerob nedbrydning af sukkerarter, er affaldsprodukterne alkohol og CO2. Fjernelse af CO2 efterlader ethanol, som er grundlaget for alkoholholdige drikkevarer og brændstof. Frugt, sukkerholdige planter (f.eks. Sukkerrør) og korn bruges alle til gæring med gær eller bakterier som de anaerobe processorer. Under bagning er CO2-frigørelsen fra gæring det, der får brød og andre bagte produkter til at stige.
Krebs Cycle
Krebs-cyklus er også kendt som citronsyrecyklus og tricarboxylsyre-cyklus (TCA). Krebs Cycle er den vigtigste energiproducerende proces i de fleste multicellulære organismer. Den mest almindelige form for denne cyklus bruger glukose som energikilde.
Under en proces, der kaldes glycolyse, omdanner en celle glukose, et 6-carbon molekyle, til to 3-carbon molekyler kaldet pyruvater. Disse to pyruvater frigiver elektroner, som derefter kombineres med et molekyle kaldet NAD + til dannelse af NADH og to molekyler af adenosintriphosphat (ATP).
Disse ATP-molekyler er det ægte "brændstof" for en organisme og omdannes til energi, mens pyruvatmolekylerne og NADH kommer ind i mitokondrierne. Det er her 3-kulstofmolekylerne opdeles i 2-kulstofmolekyler kaldet Acetyl-CoA og CO2. I hver cyklus nedbrydes Acetyl-CoA og bruges til at genopbygge kulstofkæder, til at frigive elektroner og således til at generere mere ATP. Denne cyklus er mere kompleks end glykolyse, og den kan også nedbryde fedt og proteiner til energi.
Så snart de tilgængelige frie sukkermolekyler er udtømt, kan Krebs-cyklussen i muskelvæv begynde at nedbryde fedtmolekyler og proteinkæder for at brænde en organisme. Mens nedbrydningen af fedtmolekyler kan være en positiv fordel (lavere vægt, lavere kolesterol), kan det, hvis det transporteres for meget, skade kroppen (kroppen har brug for noget fedt til beskyttelse og kemiske processer). I modsætning hertil er nedbrydning af kroppens proteiner ofte et tegn på sult.
Aerob og Anaerob træning
Aerob respiration er 19 gange mere effektiv til at frigive energi end anaerob respiration, fordi aerobe processer udvinder det meste af glukosemolekylers energi i form af ATP, mens anaerobe processer efterlader de fleste af de ATP-genererende kilder i affaldsprodukterne. Hos mennesker sparker aerobe processer i gang med at galvanisere handling, mens anaerobe processer bruges til ekstrem og vedvarende indsats.
Aerobe øvelser, såsom løb, cykling og hoppetov, er fremragende til at brænde overskydende sukker i kroppen, men for at forbrænde fedt, skal aerobe øvelser udføres i 20 minutter eller mere, hvilket tvinger kroppen til at bruge anaerob respiration. Korte træningsudbrudd, såsom sprint, er dog afhængige af anaerobe processer for energi, fordi de aerobe veje er langsommere. Andre anaerobe øvelser, såsom modstandstræning eller vægtløftning, er fremragende til opbygning af muskelmasse, en proces, der kræver nedbrydning af fedtmolekyler til opbevaring af energi i de større og mere rigelige celler, der findes i muskelvæv.
Udvikling
Udviklingen af anaerob respiration foregår i høj grad udviklingen i aerob respiration. To faktorer gør denne progression til en sikkerhed. Først havde Jorden et meget lavere iltniveau, da de første encellede organismer udviklede sig, hvor de fleste økologiske nicher næsten udelukkende manglede ilt. For det andet producerer anaerob respiration kun 2 ATP-molekyler pr. Cyklus, nok til unicellulære behov, men utilstrækkelig til multicellulære organismer.
Aerob åndedræt skabtes først, når iltniveauer i luft, vand og jordoverflader gjorde det rigeligt nok til at bruges til oxidationsreduktionsprocesser. Ikke kun giver oxidation et større ATP-udbytte, så meget som 36 ATP-molekyler pr. Cyklus, det kan også finde sted med et bredere interval af reduktive stoffer. Dette betød, at organismer kunne leve og vokse sig større og besætte flere nicher. Naturlig selektion ville således favorisere organismer, der kunne bruge aerob respiration, og dem, der kunne gøre det mere effektivt for at vokse sig større og tilpasse sig hurtigere til nye og skiftende miljøer.
Referencer
- Wikipedia: Cellular respiration
