AEROBIC RESPIRASYON: MGA KATANGIAN, YUGTO AT ORGANISMO - BIOLOGY - 2025

Ang aerobic na paghinga o aerobic ay isang biological na proseso na nagsasangkot ng pagkuha ng enerhiya ng mga organikong molekula - pangunahin ang glucose - sa pamamagitan ng isang serye ng mga reaksyon ng oksihenasyon, kung saan ang panghuling tumatanggap ng elektron ay oxygen.

Ang prosesong ito ay naroroon sa karamihan ng mga organikong nilalang, partikular na mga eukaryotes. Ang lahat ng mga hayop, halaman, at fungi ay huminga nang aerobically. Bilang karagdagan, ang ilang mga bakterya ay nagpapakita rin ng aerobic metabolism.

Sa eukaryotes, ang makinarya para sa paghinga ng cellular ay matatagpuan sa mitochondria.
Pinagmulan: National Human Genome Research Institute (NHGRI) mula sa Bethesda, MD, USA, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Sa pangkalahatan, ang proseso ng pagkuha ng enerhiya mula sa molekula ng glucose ay nahahati sa glycolysis (ang hakbang na ito ay karaniwan sa parehong mga aerobic at anaerobic pathway), ang Krebs cycle at ang electron transport chain.

Ang konsepto ng aerobic na paghinga ay tutol sa anaerobic na paghinga. Sa huli, ang pangwakas na tumatanggap ng mga electron ay isa pang sangkap na hindi organikong, naiiba sa oxygen. Ito ay tipikal ng ilang mga prokaryote.

Ano ang oxygen?

Bago talakayin ang proseso ng aerobic respirasyon, kinakailangan na malaman ang ilang mga aspeto ng molekulang oxygen.

Ito ay isang sangkap na kemikal na kinakatawan sa pana-panahong talahanayan na may letrang O, at ang atomic number 8. Sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon ng temperatura at presyon, ang oxygen ay may posibilidad na magbubuklod ng mga pares, na magbabangon sa molekong dioxygen.

Ang gas na ito, na binubuo ng dalawang atom na oxygen, ay walang kulay, amoy o panlasa, at kinakatawan ng formula O ₂ . Sa kapaligiran, ito ay isang kilalang sangkap, at kinakailangan upang mapanatili ang karamihan sa mga porma ng buhay sa mundo.

Salamat sa napakaraming kalikasan ng oxygen, ang molekol ay malayang malayang tumatawid ng mga lamad ng cell - kapwa ang panlabas na lamad na naghihiwalay sa cell mula sa extracellular na kapaligiran, at mga lamad ng subcellular compartment, kabilang ang mitochondria.

Mga katangian ng paghinga

Ginagamit ng mga cell ang mga molekula na pinapansin natin sa ating diyeta bilang isang uri ng "gasolina" sa paghinga.

Ang paghinga ng cellular ay ang proseso ng pagbuo ng enerhiya, sa anyo ng mga molekulang ATP, kung saan ang mga molekula ay mapapababa ng oksihenasyon at ang pangwakas na tumatanggap ng mga elektron ay, sa karamihan ng mga kaso, isang hindi tulagay na molekula.

Ang isang mahalagang tampok na nagpapahintulot sa mga proseso ng paghinga na maganap ay ang pagkakaroon ng isang chain ng transportasyon ng elektron. Sa paghinga ng aerobic, ang panghuling tanggap para sa mga electron ay ang molekulang oxygen.

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang mga "fuels" na ito ay mga karbohidrat o karbohidrat at taba o lipid. Habang ang katawan ay napupunta sa tiyak na mga kondisyon dahil sa kakulangan ng pagkain, nabubuhay ito sa paggamit ng mga protina upang subukang masiyahan ang mga kahilingan sa enerhiya.

Ang salitang paghinga ay bahagi ng ating bokabularyo sa pang-araw-araw na buhay. Ang pagkilos ng pagkuha ng hangin sa aming mga baga, sa patuloy na mga siklo ng mga pagbuga at paglanghap, tinawag namin ang paghinga.

Gayunpaman, sa pormal na konteksto ng mga agham sa buhay, ang naturang pagkilos ay hinirang ng term na bentilasyon. Kaya, ang term na paghinga ay ginagamit upang sumangguni sa mga proseso na nagaganap sa antas ng cellular.

Mga Proseso (yugto)

Ang mga yugto ng aerobic na paghinga ay nagsasangkot ng mga kinakailangang hakbang upang kunin ang enerhiya mula sa mga organikong molekula - sa kasong ito ay ilalarawan namin ang kaso ng molekula ng glucose bilang gasolina sa paghinga - hanggang sa maabot nito ang pagtanggap ng oxygen.

Ang kumplikadong metabolic pathway na ito ay nahahati sa glycolysis, ang Krebs cycle, at ang electron transport chain:

Glycolysis

Larawan 1: glycolysis vs gluconeogenesis. Kasangkot sa mga reaksyon at enzymes.

Ang unang hakbang sa pagbagsak ng glucose monomer ay glycolysis, na tinatawag ding glycolysis. Ang hakbang na ito ay hindi nangangailangan ng direkta ng oxygen, at naroroon ito sa halos lahat ng mga nabubuhay na bagay.

Ang layunin ng metabolic pathway na ito ay ang pag-iwas ng glucose sa dalawang molekula ng pyruvic acid, pagkuha ng dalawang netong molekula ng enerhiya (ATP), at pagbabawas ng dalawang molekula ng NAD ⁺ .

Sa pagkakaroon ng oxygen, ang landas ay maaaring magpatuloy sa Krebs cycle at ang electron chain chain. Kung sakaling wala ang oxygen, susundin ng mga molekula ang ruta ng pagbuburo. Sa madaling salita, ang glycolysis ay isang pangkaraniwang metabolic pathway para sa aerobic at anaerobic respiratory.

Bago ang siklo ng Krebs, dapat mangyari ang oxidative decarboxylation ng pyruvic acid. Ang hakbang na ito ay pinagsama ng isang napakahalagang kumplikadong enzyme, na tinatawag na pyruvate dehydrogenase, na isinasagawa ang nabanggit na reaksyon.

Sa gayon, ang pyruvate ay nagiging isang acetyl radical na kalaunan ay nakuha ng coenzyme A, na responsable sa pagdadala nito sa Krebs cycle.

Krebs cycle

Ang siklo ng Krebs, na kilala rin bilang citric acid cycle o tricarboxylic acid cycle, ay binubuo ng isang serye ng mga biochemical reaksyon na na-catalyzed ng mga tiyak na enzyme na naghahangad na unti-unting ilabas ang enerhiya ng kemikal na nakaimbak sa acetyl coenzyme A.

Ito ay isang landas na ganap na nag-oxidize ng molekula ng pyruvate at nangyayari sa matrix ng mitochondria.

Ang siklo na ito ay batay sa isang serye ng oksihenasyon at pagbawas ng mga reaksyon na naglilipat ng potensyal na enerhiya sa anyo ng mga elektron sa mga elemento na tumatanggap sa kanila, lalo na ang molekula ng NAD ⁺ .

Buod ng ikot ng Krebs

Ang bawat molekula ng pyruvic acid ay nahuhulog sa carbon dioxide at isang dalawang-carbon molekula, na kilala bilang isang pangkat na acetyl. Sa unyon sa coenzyme A (na nabanggit sa nakaraang seksyon) ang acetyl coenzyme Isang kumplikado ay nabuo.

Ang dalawang carbons ng pyruvic acid ay pumapasok sa siklo, napapabagsak na may oxaloacetate, at bumubuo ng isang anim na carbon carbon citrate. Kaya, nagaganap ang mga reaksyon ng hakbang na oxidative. Ang citrate ay gumagalang sa oxaloacetate na may isang teoretikal na produksiyon ng 2 moles ng carbon dioxide, 3 moles ng NADH, 1 ng FADH _2, at 1 mole ng GTP.

Dahil ang dalawang molekulang pyruvate ay nabuo sa glycolysis, ang isang molekulang glucose ay nagsasangkot ng dalawang rebolusyon ng Krebs cycle.

Ang chain ng transportasyon ng elektron

Ang isang electron chain chain ay binubuo ng isang pagkakasunud-sunod ng mga protina na may kakayahang isagawa ang mga reaksyon ng oksihenasyon at pagbabawas.

Ang pagpasa ng mga electron sa pamamagitan ng mga kumplikadong protina na ito ay nagreresulta sa isang unti-unting paglabas ng enerhiya na kasunod na ginagamit sa henerasyon ng ATP ng chemoosmotics. Mahalaga, ang huling reaksyon ng kadena ay hindi maibabalik na uri.

Sa mga eukaryotic organism, na mayroong mga compartment ng subcellular, ang mga elemento ng transporter chain ay naka-angkla sa lamad ng mitochondria. Sa prokaryotes, na kulang sa mga compartment na ito, ang mga elemento ng chain ay matatagpuan sa lamad ng plasma ng cell.

Ang mga reaksyon ng chain na ito ay humantong sa pagbuo ng ATP, sa pamamagitan ng enerhiya na nakuha ng pag-alis ng hydrogen sa pamamagitan ng mga transporter, hanggang sa maabot nito ang panghuling tanggap: oxygen, isang reaksyon na gumagawa ng tubig.

Mga klase ng mga molekula ng carrier

Ang chain ay binubuo ng tatlong mga variant ng conveyor. Ang unang klase ay mga flavoproteins, na nailalarawan sa pagkakaroon ng flavin. Ang ganitong uri ng transporter ay maaaring magsagawa ng dalawang uri ng mga reaksyon, kapwa pagbawas at oksihenasyon, bilang kahalili.

Ang pangalawang uri ay binubuo ng mga cytochromes. Ang mga protina na ito ay may isang pangkat na heme (tulad ng hemoglobin), na maaaring maglahad ng iba't ibang mga estado ng oksihenasyon.

Ang huling klase ng transporter ay ubiquinone, na kilala rin bilang coenzyme Q. Ang mga molekula na ito ay hindi protina sa kalikasan.

Ang mga organismo na may paghinga ng aerobic

Karamihan sa mga nabubuhay na organismo ay may respeto na uri ng aerobic. Ito ay tipikal ng mga eukaryotic organismo (mga nilalang na may isang tunay na nucleus sa kanilang mga cell, pinapawi ng isang lamad). Ang lahat ng mga hayop, halaman, at fungi ay huminga nang aerobically.

Ang mga hayop at fungi ay mga heterotrophic na organismo, na nangangahulugang ang "gasolina" na gagamitin sa metabolic pathway ng paghinga ay dapat na aktibong natupok sa diyeta. Kabaligtaran sa mga halaman, na may kakayahang gumawa ng kanilang sariling pagkain sa pamamagitan ng potosintesis.

Ang ilang mga genera ng prokaryotes ay nangangailangan din ng oxygen para sa kanilang paghinga. Partikular, mayroong mahigpit na aerobic bacteria - iyon ay, lumalaki lamang sila sa mga kapaligiran na mayaman sa oxygen, tulad ng pseudomonas.

Ang iba pang mga genera ng bakterya ay may kakayahang baguhin ang kanilang metabolismo mula sa aerobic hanggang anaerobic batay sa mga kondisyon ng kapaligiran, tulad ng salmonellae. Sa prokaryote, ang pagiging aerobic o anaerobic ay isang mahalagang katangian para sa kanilang pag-uuri.

Mga pagkakaiba mula sa anaerobic na paghinga

Ang kabaligtaran na proseso sa aerobic na paghinga ay ang anaerobic mode. Ang pinaka-halatang pagkakaiba sa pagitan ng dalawa ay ang paggamit ng oxygen bilang panghuling tumatanggap ng elektron. Ang Anaerobic respiratory ay gumagamit ng iba pang mga diorganikong molekula bilang mga tumatanggap.

Bukod dito, sa anaerobic na paghinga ang dulo ng produkto ng mga reaksyon ay isang molekula na mayroon pa ring potensyal na magpatuloy sa pag-oxidize. Halimbawa, ang acid ng lactic na nabuo sa mga kalamnan sa panahon ng pagbuburo. Sa kaibahan, ang mga dulo ng mga produkto ng aerobic respirasyon ay carbon dioxide at tubig.

Mayroon ding mga pagkakaiba-iba mula sa isang punto ng enerhiya. Sa anaerobic pathway, dalawang lamang na mga molekula ng ATP ang ginawa (naaayon sa glycolytic pathway), habang sa aerobic na paghinga ang produkto ng pagtatapos ay karaniwang tungkol sa 38 na mga molekula ng ATP - na kung saan ay isang makabuluhang pagkakaiba.

Mga Sanggunian

1. Campbell, MK, & Farrell, KAYA (2011). Biochemistry. Ika-anim na edisyon. Thomson. Brooks / Cole.
2. Curtis, H. (2006). Imbitasyon sa Biology. Ika-anim na edisyon. Buenos Aires: Pan-Amerikanong Medikal.
3. Estrada, E & Aranzábal, M. (2002). Atlas ng Vertebrate Histology. National Autonomous University of Mexico. Pahina 173.
4. Hall, J. (2011). Treaty of Medical Physiology. New York: Elsevier Pang-Agham sa Kalusugan.
5. Harisha, S. (2005). Isang Panimula sa Praktikal na Biotechnology. Bagong Delhi: Firewall Media.
6. Hill, R. (2006). Physiology ng Mga Hayop. Madrid: Pan-Amerikano Medikal.
7. Iglesias, B., Martín, M. & Prieto, J. (2007). Mga Base ng Physiology. Madrid: Tebar.
8. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biochemistry: teksto at atlas. Panamerican Medical Ed.
9. Vasudevan, D. & Sreekumari S. (2012). Tekstong Biochemistry para sa Mga Estudyante ng Medikal. Ika-anim na edisyon. Mexico: JP Medical Ltd.