Аеробні проти анаеробних дихань
Share
Аеробне дихання, процес, який використовує кисень, і анаеробне дихання, процес, який не робить використовують кисень, є двома формами клітинного дихання. Хоча деякі клітини можуть займатися лише одним типом дихання, більшість клітин використовують обидва типи, залежно від потреб організму. Клітинне дихання відбувається і поза макроорганізмів, як хімічні процеси - наприклад, при бродінні. Взагалі дихання використовується для усунення відходів виробництва та отримання енергії.
Порівняльна діаграма
Відмінності - схожість -| Аеробне дихання | Анаеробне дихання | |
|---|---|---|
| Визначення | Для аеробного дихання використовується кисень. | Анаеробне дихання - це дихання без кисню; процес використовує дихальний транспортний ланцюг електронів, але не використовує кисень як акцептори електронів. |
| Клітини, які його використовують | Аеробне дихання відбувається у більшості клітин. | Анаеробне дихання відбувається в основному у прокаріотів |
| Кількість вивільненої енергії | Високий (36-38 молекул АТФ) | Нижній (між 36-2 молекулами АТФ) |
| Етапи | Гліколіз, цикл Кребса, транспортна ланцюг електронів | Гліколіз, цикл Кребса, транспортна ланцюг електронів |
| Продукція | Вуглекислий газ, вода, АТФ | Діоксид вуглецю, редукований вид, АТФ |
| Місце реакцій | Цитоплазма і мітохондрії | Цитоплазма і мітохондрії |
| Реагенти | глюкоза, кисень | глюкоза, акцептор електронів (не кисень) |
| горіння | завершено | неповний |
| Виробництво етанолу або молочної кислоти | Не виробляє етанол або молочну кислоту | Виробляють етанол або молочну кислоту |
Зміст: Aerobic vs Anaerobic Respiration
- 1 Аеробні проти анаеробних процесів
- 1.1 Бродіння
- 1.2 Цикл Кребса
- 2 Аеробні та анаеробні вправи
- 3 Еволюція
- 4 Список літератури
Аеробні проти анаеробних процесів
Аеробні процеси в клітинному диханні можуть відбуватися лише за наявності кисню. Коли клітині потрібно звільнити енергію, цитоплазма (речовина між ядром клітини та її мембраною) та мітохондрії (органели в цитоплазмі, які допомагають в обмінних процесах) ініціюють хімічні обміни, що запускають розпад глюкози. Цей цукор переноситься через кров і зберігається в організмі як швидке джерело енергії. Розпад глюкози на аденозинтрифосфат (АТФ) виділяє вуглекислий газ (СО2), побічний продукт, який потрібно вивести з організму. У рослинах в процесі фотосинтезу енергії, що виділяє енергію, використовується СО2 і виділяється кисень як його побічний продукт.
В анаеробних процесах не використовується кисень, тому продукт пірувату - АТФ - це один з видів пірувату - залишається на місці, щоб його руйнувати або каталізувати за допомогою інших реакцій, наприклад, що відбувається в м’язовій тканині або при бродінні. Молочна кислота, яка накопичується в клітинах м’язів, оскільки аеробні процеси не встигають за потребою в енергії, є побічним продуктом анаеробного процесу. Такі анаеробні руйнування забезпечують додаткову енергію, але накопичення молочної кислоти знижує здатність клітини до подальшої переробки відходів; У великому масштабі, скажімо, в організмі людини, це призводить до втоми і болючість м’язів. Клітини відновлюються, вдихаючи більше кисню і за допомогою циркуляції крові, процесів, які допомагають захоплюватися молочною кислотою.
Наступне 13-хвилинне відео обговорює роль АТФ в організмі людини. Щоб перейти до своєї інформації про анаеробне дихання, натисніть тут (5:33); для аеробного дихання натисніть тут (6:45).
Бродіння
Коли молекули цукру (насамперед глюкоза, фруктоза та сахароза) розпадаються при анаеробному диханні, піруват, який вони виробляють, залишається в клітині. Без кисню піруват не повністю каталізується для виділення енергії. Натомість клітина використовує більш повільний процес для видалення водню-носіїв, створюючи різні відходи. Цей більш повільний процес називається ферментацією. Коли дріжджі використовуються для анаеробного розщеплення цукрів, відходами є спирт та СО2. Видалення СО2 залишає етанол, основу для алкогольних напоїв та палива. Плоди, цукристі рослини (наприклад, цукровий очерет) та зерна використовуються для бродіння, а дріжджі чи бактерії - анаеробні переробники. При випічці викид СО2 від бродіння - це те, що викликає зростання хліба та інших печених продуктів.
Цикл Кребса
Цикл Кребса також відомий як цикл лимонної кислоти та цикл трикарбонової кислоти (TCA). Цикл Кребса є ключовим процесом вироблення енергії у більшості багатоклітинних організмів. Найпоширенішою формою цього циклу є глюкоза як джерело енергії.
Під час процесу, відомого як гліколіз, клітина перетворює глюкозу, 6-вуглецеву молекулу, у дві 3-вуглецеві молекули, які називаються піруватами. Ці два пірувати вивільняють електрони, які потім поєднуються з молекулою під назвою NAD + для утворення НАДН та двох молекул аденозинтрифосфату (АТФ).
Ці молекули АТФ є справжнім «паливом» для організму і перетворюються на енергію, поки молекули пірувату та НАДГ потрапляють у мітохондрії. Ось де 3-вуглецеві молекули розбиваються на 2-вуглецеві молекули під назвою Ацетил-КоА та СО2. У кожному циклі Ацетил-КоА розбивається і використовується для відновлення вуглецевих ланцюгів, для вивільнення електронів і, таким чином, для отримання більшої кількості АТФ. Цей цикл складніший за гліколіз, він також може розщеплювати жири та білки для отримання енергії.
Як тільки наявні молекули вільного цукру виснажуються, цикл Кребса в м’язовій тканині може почати розщеплювати молекули жиру та білкові ланцюги для живлення організму. Хоча розпад молекул жиру може мати позитивну користь (менша вага, нижчий рівень холестерину), якщо переносити його на надлишки, це може завдати шкоди організму (організм потребує трохи жиру для захисту та хімічних процесів). Навпаки, розщеплення білків організму часто є ознакою голоду.
Аеробні та анаеробні вправи
Аеробне дихання в 19 разів ефективніше для вивільнення енергії, ніж анаеробне дихання, оскільки аеробні процеси виводять більшу частину енергії молекул глюкози у формі АТФ, тоді як анаеробні процеси залишають більшість джерел, що генерують АТФ, у продуктах відходів. У людини аеробні процеси спричиняють активізацію дії, тоді як анаеробні процеси використовуються для надзвичайних і стійких зусиль.
Аеробні вправи, такі як біг, їзда на велосипеді та стрибки зі скакалкою, відмінно допомагають спалювати зайвий цукор в організмі, але для спалювання жиру необхідно робити аеробні вправи протягом 20 і більше хвилин, змушуючи організм використовувати анаеробне дихання. Однак короткі сплески вправ, такі як спринтер, покладаються на анаеробні процеси для енергії, оскільки аеробні шляхи повільніші. Інші анаеробні вправи, такі як тренування протистояння або важкої атлетики, відмінно підходять для нарощування м’язової маси - процес, який вимагає розщеплення молекул жиру для зберігання енергії у більших і рясніших клітинах, що знаходяться в м’язовій тканині.
Еволюція
Еволюція анаеробного дихання значно передує розвитку аеробного дихання. Два чинники роблять цей прогрес певним. По-перше, у Землі був значно нижчий рівень кисню, коли розвивалися перші одноклітинні організми, у більшості екологічних ніш майже повністю не вистачало кисню. По-друге, анаеробне дихання виробляє лише 2 молекули АТФ за цикл, достатньо для одноклітинних потреб, але недостатньо для багатоклітинних організмів.
Аеробне дихання виникло лише тоді, коли рівень кисню у повітрі, воді та наземних поверхнях зробив його достатнім для використання в процесах відновлення окислення. Окислення не тільки забезпечує більший вихід АТФ, аж 36 молекул АТФ за цикл, але також може відбуватися з більш широким спектром відновних речовин. Це означало, що організми можуть жити і рости більше і займати більше ніш. Таким чином, природний відбір сприятливий для організмів, які могли б використовувати аеробне дихання, і тих, хто міг би зробити це більш ефективно, щоб збільшитися і швидше адаптуватися до нового і мінливого середовища.
Список літератури
- Вікіпедія: Клітинне дихання
