Aeróbne vs. anaeróbne dýchanie

Aeróbne dýchanie, - proces, ktorý využíva kyslík, a - anaeróbne dýchanie, proces, ktorý nie je použitie kyslíka, sú dve formy bunkového dýchania. Aj keď niektoré bunky sa môžu zaoberať iba jedným typom dýchania, väčšina buniek používa oba typy, v závislosti od potrieb organizmu. Bunkové dýchanie sa vyskytuje aj mimo makroorganizmov, ako chemické procesy - napríklad pri fermentácii. Všeobecne sa dýchanie používa na odstránenie odpadových produktov a tvorbu energie.

Porovnávacia tabuľka

Rozdiely - podobnosti - Porovnávacia tabuľka aeróbneho dýchania verzus anaeróbna respirácia

	Aeróbne dýchanie	Anaeróbna respirácia
definícia	Aeróbne dýchanie využíva kyslík.	Anaeróbne dýchanie je dýchanie bez kyslíka; tento proces využíva transportný reťazec dýchacích elektrónov, ale ako prijímače elektrónov nepoužíva kyslík.
Bunky, ktoré ho používajú	Aeróbne dýchanie sa vyskytuje vo väčšine buniek.	Anaeróbna respirácia sa vyskytuje väčšinou v prokaryotoch
Množstvo uvoľnenej energie	Vysoká (36 - 38 molekúl ATP)	Nižšia (medzi 36-2 molekulami ATP)
etapy	Glykolýza, Krebsov cyklus, elektrónový transportný reťazec	Glykolýza, Krebsov cyklus, elektrónový transportný reťazec
Produkty	Oxid uhličitý, voda, ATP	Dixoid uhlíka, redukované druhy, ATP
Miesto reakcií	Cytoplazma a mitochondria	Cytoplazma a mitochondria
reaktanty	glukóza, kyslík	glukóza, akceptor elektrónov (nie kyslík)
spaľovacie	kompletné	neúplný
Výroba etanolu alebo kyseliny mliečnej	Neprodukuje etanol alebo kyselinu mliečnu	Produkujte etanol alebo kyselinu mliečnu

Obsah: Aeróbne verzus anaeróbne dýchanie

• 1 Aeróbne vs. anaeróbne procesy
  • 1.1 Fermentácia
  • 1,2 Krebsov cyklus
• 2 Aeróbne a anaeróbne cvičenie
• 3 Vývoj
• 4 Referencie

Aeróbne vs. anaeróbne procesy

Aeróbne procesy pri dýchaní buniek sa môžu vyskytnúť iba vtedy, ak je prítomný kyslík. Keď bunka potrebuje uvoľniť energiu, cytoplazma (látka medzi jadrom bunky a jej membránou) a mitochondria (organely v cytoplazme, ktoré pomáhajú pri metabolických procesoch) iniciujú chemické výmeny, ktoré spúšťajú rozklad glukózy. Tento cukor sa prenáša krvou a ukladá sa v tele ako rýchly zdroj energie. Rozklad glukózy na adenozíntrifosfát (ATP) uvoľňuje oxid uhličitý (CO2), vedľajší produkt, ktorý je potrebné z tela odstrániť. V rastlinách proces fotosyntézy uvoľňujúci energiu využíva CO2 a uvoľňuje kyslík ako svoj vedľajší produkt.

Anaeróbne procesy nepoužívajú kyslík, takže produkt pyruvátu - ATP je jeden druh pyruvátu - zostáva na svojom mieste, aby sa rozložil alebo katalyzoval inými reakciami, ako napríklad to, čo sa vyskytuje vo svalovom tkanive alebo pri fermentácii. Kyselina mliečna, ktorá sa hromadí v svalových bunkách, pretože aeróbne procesy nedokážu držať krok s energetickými požiadavkami, je vedľajším produktom anaeróbneho procesu. Takéto anaeróbne poruchy poskytujú dodatočnú energiu, ale tvorba kyseliny mliečnej znižuje kapacitu bunky na ďalšie spracovanie odpadu; vo veľkom meradle napríklad v ľudskom tele, to vedie k únave a bolestivosti svalov. Bunky sa zotavujú dýchaním väčšieho množstva kyslíka a cirkuláciou krvi, čo sú procesy, ktoré pomáhajú odvádzať kyselinu mliečnu.

Nasledujúce 13 minútové video pojednáva o úlohe ATP v ľudskom tele. Ak sa chcete rýchlo vrátiť k svojim informáciám o anaeróbnom dýchaní, kliknite sem (5:33); pre aeróbne dýchanie kliknite sem (6:45).

kvasenie

Keď sa molekuly cukru (predovšetkým glukóza, fruktóza a sacharóza) rozpadnú pri anaeróbnom dýchaní, pyruvát, ktorý produkujú, zostáva v bunke. Bez kyslíka nie je pyruvát úplne katalyzovaný na uvoľnenie energie. Namiesto toho bunka používa pomalší proces na odstránenie vodíkových nosičov a vytvára rôzne odpadové produkty. Tento pomalší proces sa nazýva fermentácia. Ak sa kvasnice používajú na anaeróbne štiepenie cukrov, sú odpadovými produktmi alkohol a CO2. Odstránením CO2 sa získa etanol, ktorý je základom pre alkoholické nápoje a palivo. Ovocie, sladké rastliny (napr. Cukrová trstina) a zrná sa všetky používajú na fermentáciu, s kvasinkami alebo baktériami ako anaeróbnymi procesormi. Pri pečení je uvoľňovanie CO2 z fermentácie príčinou rastu chleba a iných pečených výrobkov.

Krebsov cyklus

Krebsov cyklus je známy aj ako cyklus kyseliny citrónovej a cyklus kyseliny trikarboxylovej (TCA). Krebsov cyklus je kľúčovým procesom výroby energie vo väčšine mnohobunkových organizmov. Najbežnejšou formou tohto cyklu je glukóza ako zdroj energie.

Počas procesu známeho ako glykolýza bunka premieňa glukózu, 6-uhlíkovú molekulu, na dve 3-uhlíkové molekuly nazývané pyruváty. Tieto dva pyruvát uvoľňujú elektróny, ktoré sa potom kombinujú s molekulou nazývanou NAD + za vzniku NADH a dvoch molekúl adenozíntrifosfátu (ATP)..

Tieto molekuly ATP sú skutočným „palivom“ pre organizmus a premieňajú sa na energiu, zatiaľ čo molekuly pyruvátu a NADH vstupujú do mitochondrií. To je miesto, kde sú 3-uhlíkové molekuly rozdelené na 2-uhlíkové molekuly nazývané Acetyl-CoA a CO2. V každom cykle sa Acetyl-CoA štiepi a používa na prestavbu uhlíkových reťazcov, na uvoľnenie elektrónov, a teda na generovanie väčšieho množstva ATP. Tento cyklus je zložitejší ako glykolýza a môže tiež štiepiť tuky a bielkoviny na energiu.

Hneď ako sa vyčerpajú dostupné voľné molekuly cukru, Krebsov cyklus vo svalovom tkanive môže začať štiepiť tukové molekuly a proteínové reťazce, aby podporil organizmus. Aj keď rozklad tukových molekúl môže byť pozitívnym prínosom (nízka hmotnosť, nižšia hladina cholesterolu), pri nadmernom prenose môže poškodiť telo (telo potrebuje na ochranu a chemické procesy určité množstvo tuku). Naopak, rozklad bielkovín tela je často príznakom hladovania.

Aeróbne a anaeróbne cvičenie

Aeróbne dýchanie je pri uvoľňovaní energie 19-krát účinnejšie ako anaeróbne dýchanie, pretože aeróbne procesy extrahujú väčšinu energie molekúl glukózy vo forme ATP, zatiaľ čo anaeróbne procesy ponechávajú väčšinu zdrojov generujúcich ATP v odpadových produktoch. U ľudí sa aeróbne procesy dostávajú do povzbudenia, zatiaľ čo anaeróbne procesy sa používajú na extrémne a trvalé úsilie.

Aeróbne cvičenia, ako je beh, jazda na bicykli a skákanie cez švihadlo, sú vynikajúce pri spaľovaní prebytočného cukru v tele, ale na spaľovanie tukov sa musia aeróbne cvičenia vykonávať najmenej 20 minút, čo núti telo používať anaeróbne dýchanie. Krátke cvičenia, napríklad sprinting, sa však spoliehajú na anaeróbne procesy týkajúce sa energie, pretože aeróbne dráhy sú pomalšie. Iné anaeróbne cvičenia, ako je tréning rezistencie alebo vzpieranie, sú vynikajúce pri budovaní svalovej hmoty, čo je proces, ktorý vyžaduje rozklad tukových molekúl na ukladanie energie vo väčších a hojnejších bunkách nachádzajúcich sa vo svalovom tkanive..

vývoj

Vývoj anaeróbneho dýchania výrazne predchádza vývoju aeróbneho dýchania. Tento progres je zaručený dvoma faktormi. Po prvé, Zem mala oveľa nižšiu hladinu kyslíka, keď sa vyvíjali prvé jednobunkové organizmy, pričom väčšina ekologických výklenkov takmer úplne chýbala kyslík. Po druhé, anaeróbne dýchanie produkuje iba 2 molekuly ATP za cyklus, čo je dosť pre jednobunkové potreby, ale pre viacbunkové organizmy nedostatočné.

Aeróbne dýchanie nastalo iba vtedy, keď hladiny kyslíka vo vzduchu, vode a povrchu zeme stačili na to, aby sa dali použiť na procesy oxidačnej redukcie. Oxidácia poskytuje nielen väčší výťažok ATP, až 36 molekúl ATP za cyklus, môže sa uskutočniť aj so širšou škálou redukčných látok. To znamenalo, že organizmy mohli žiť a zväčšovať sa a obsadzovať viac výklenkov. Prirodzený výber by preto uprednostnil organizmy, ktoré by mohli využívať aeróbne dýchanie, a tie, ktoré by tak mohli účinnejšie urobiť, aby sa zväčšovali a rýchlejšie sa prispôsobovali novým a meniacim sa prostrediam.

Referencie

• Wikipedia: Bunkové dýchanie