Tärkein ero - Aerobinen vs. anaerobinen hengitys

Aerobinen ja anaerobinen hengitys ovat kahta soluhengityksen tyyppiä, joita esiintyy organismeissa. Soluhengitys on prosessi, joka hajottaa ruokaa potentiaalisen energian vapauttamiseksi ATP: n muodossa. Aerobista hengitystä esiintyy korkeammilla eläimillä ja kasveilla. Anaerobinen hengitys tapahtuu pääasiassa mikro -organismeissa, kuten hiivassa. Molemmissa prosesseissa käytetään raaka -aineena glukoosia. The tärkein ero aerobisen ja anaerobisen hengityksen välillä on se aerobinen hengitys tapahtuu hapen läsnä ollessa kun taas aerobinen hengitys tapahtuu ilman happea.

Tässä artikkelissa tarkastellaan,

1. Mikä on aerobinen hengitys - Ominaisuudet, prosessi 2. Mikä on anaerobinen hengitys - Ominaisuudet, prosessi 3. Mitä eroa on aerobisella ja anaerobisella hengityksellä

Mikä on aerobinen hengitys

Reaktioita, jotka tapahtuvat hapen läsnä ollessa, joka hajottaa ruoan energian tuottamiseksi ATP: n muodossa, tunnetaan aerobisena hengityksenä. Yleisin solujen korjaustyyppi on aerobinen hengitys, jota esiintyy korkeammissa kasveissa ja eläimissä. Aerobista hengitystä esiintyy sytoplasmassa sekä mitokondrioissa. Se tuottaa 36 ATP: tä yhdestä glukoosimolekyylistä. Pohjimmiltaan kolme vaihetta liittyy aerobiseen hengitykseen. Ne ovat glykolyysi, sitruunahapposykli ja elektronien siirtoketju. Substraatti on enimmäkseen glukoosia ja epäorgaanisia lopputuotteita ovat hiilidioksidi ja vesi. Siksi aerobinen hengitys on fotosynteesin päinvastainen. Aerobisen hengityksen kemiallinen kokonaisreaktio on esitetty alla.

Aerobisen hengityksen kemiallinen reaktio

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 2, 900 kJ/mol

Glykolyysi on aerobisen hengityksen ensimmäinen vaihe ja tapahtuu itsenäisesti ilman happea. Siksi se on ensimmäinen askel glukoosin hajoamisessa myös anaerobisessa hengityksessä. Glykolyysi tapahtuu kaikkien solujen sytoplasmassa. Glykolyysin aikana glukoosi hajoaa kahteen pyruvaattimolekyyliin, jolloin syntyy 2 ATP: tä nettotuloksena. Lisäksi kaksi NADH-molekyyliä muodostetaan hankkimalla elektroneja glyserraldehydi-3-fosfaatista. Pyruvaatti muuttuu mitokondrioiden matriisiksi muodostaen pyruvaatista asetyyli-CoA: ta poistamalla hiilidioksidia pyruvaatin oksidatiivisen dekarboksylaation aikana. Sitten asetyyli-CoA tulee sitruunahapposykli, jota kutsutaan myös Krebsin sykliksi. Sitruunahapposyklin aikana yksittäinen glukoosimolekyyli hapetetaan kokonaan kuudeksi hiilidioksidimolekyyliksi, jolloin syntyy 2 GTP: tä, 6 NADH ja 2 FADH₂. Nämä NADH ja FADH2 yhdistetään hapen kanssa, jolloin syntyy ATP hapettavan fosforylaation aikana. Oksidatiivinen fosforylaatio tapahtuu mitokondrioiden sisäkalvossa siirtäen elektroneja sarjan kantoaaltojen läpi elektronien siirtoketju. Aerobisen hengityksen kokonaistuotto on 36 ATP. Kaavio aerobisesta hengityksestä on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1: Aerobinen hengitys

Mikä on anaerobinen hengitys

Anaerobinen hengitys on joukko reaktioita, jotka tapahtuvat ilman happea, mikä hajottaa ruoan yksinkertaisiksi orgaanisiksi yhdisteiksi ja tuottaa energiaa ATP: n muodossa. Anaerobista hengitystä esiintyy mikro -organismeissa, kuten joissakin bakteereissa, hiivoissa ja loismatoissa. Se esiintyy näiden organismien solujen sytoplasmassa, jolloin saadaan vain 2 ATP: tä.

Aerobiseen hengitykseen on luokiteltu kaksi luokkaa. Ensimmäinen anaerobisen hengityksen luokka tapahtuu glykolyysin ja pyruvaatin epätäydellisen hapetuksen kautta joko maitohapoksi tai etanoliksi. Prosessia kutsutaan käymiseksi. Lopullinen elektroniakseptori ja vedyn vastaanottaja on yksinkertainen orgaaninen lopputuote. Lopputuotteet erittyvät väliaineeseen jätemetaboliiteina. Käymisen aikana glykolyysi tapahtuu ensimmäisenä vaiheena. Siitä seuraava pyruvaatti muuttuu hiivassa ja joissakin bakteereissa etanoliksi. Kun kasveissa ei ole happea, etanolia tuotetaan anaerobisella hengityksellä. Tämäntyyppistä käymistä kutsutaan etanolikäymiseksi. Etanolifermentaation kemiallinen kokonaisreaktio on esitetty alla.

Etanolin käymisen kemiallinen reaktio

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 118 kJ/mol

Kun eläimillä ei ole happea, maitohappoa tuotetaan anaerobisella hengityksellä. Tätä kutsutaan maitohapon käymiseksi. Maitohappofermentaation kemiallinen kokonaisreaktio on esitetty alla.

Maitohapon käymisen kemiallinen reaktio

C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃ + 120 kJ/mol

Käymisen tehokkuus on hyvin alhainen verrattuna aerobiseen hengitykseen. Maitohappo, joka syntyy maitohapon käymisen aikana, on myrkyllistä kudoksille. Ero aerobisen hengityksen ja anaerobisen hengityksen välillä maitohappokäymisessä on esitetty kuvassa 2.

Kuva 2: Ero aerobisen hengityksen ja maitohappokäymisen välillä

Anaerobisen hengityksen toisen luokan aikana viimeinen elektronin vastaanottaja on sulfaatti tai nitraatti elektronien siirtoketjun lopussa. Jotkut prokaryootit, kuten bakteerit ja arkeat, suorittavat tämän tyyppisen anaerobisen hengityksen. Elektronien hyväksyminen sulfaatilla tuottaa rikkivetyä lopputuotteena. Metanogeeneissa viimeinen elektronin vastaanottaja on hiilidioksidi, joka tuottaa metaania lopputuotteena.

Ero aerobisen ja anaerobisen hengityksen välillä

Happi

Aerobinen hengitys: Aerobinen hengitys tapahtuu hapen läsnä ollessa.

Anaerobinen hengitys: Anaerobinen hengitys tapahtuu ilman happea.

Kasvien ja eläinten tyyppi

Aerobinen hengitys: Aerobista hengitystä esiintyy kaikissa korkeammissa kasveissa ja eläimissä.

Anaerobinen hengitys: Anaerobista hengitystä esiintyy yleensä mikro -organismeissa, mutta harvoin korkeammissa organismeissa.

Esiintyminen

Aerobinen hengitys: Aerobinen hengitys tapahtuu vain solun sisällä.

Anaerobinen hengitys: Anaerobinen hengitys voi tapahtua missä tahansa.

Lokalisointi solun sisällä

Aerobinen hengitys: Aerobista hengitystä esiintyy sytoplasmassa ja mitokondrioissa.

Anaerobinen hengitys: Anaerobinen hengitys tapahtuu vain sytoplasmassa.

Pysyvä/tilapäinen luonne

Aerobinen hengitys: Aerobista hengitystä tapahtuu jatkuvasti happikaasun läsnä ollessa.

Anaerobinen hengitys: Anaerobista hengitystä esiintyy jatkuvasti mikro -organismeissa. Mutta korkeammilla eläimillä se tapahtuu ilman happea.

Askeleet

Aerobinen hengitys: Aerobinen hengitys tapahtuu glykolyysin, pyruvaatin hapetuksen, TCA -syklin, elektronien siirtoketjun ja ATP -synteesin kautta.

Anaerobinen hengitys: Anaerobinen hengitys tapahtuu glykolyysin ja pyruvaatin epätäydellisen hajoamisen kautta.

Tehokkuus

Aerobinen hengitys: Aerobinen hengitys tuottaa 36 ATP: tä glukoosimolekyyliä kohti.

Anaerobinen hengitys: Anaerobinen hengitys tuottaa 2 ATP: tä glukoosimolekyyliä kohti.

Myrkyllisyys

Aerobinen hengitys: Aerobinen hengitys ei ole myrkyllistä organismille.

Anaerobinen hengitys: Aerobinen hengitys on myrkyllistä korkeammille organismeille.

Lopputuotteet

Aerobinen hengitys: Aerobisen hengityksen lopputuotteet ovat hiilidioksidi ja vesi.

Anaerobinen hengitys: Hiivan käymisen lopputuotteet ovat etanoli ja hiilidioksidi. Eläimillä lopputuote on maitohappo. Bakteerit tuottavat metaania ja rikkivetyä lopputuotteina.

Hapettuminen

Aerobinen hengitys: Alusta hapetetaan kokonaan hiilidioksidiksi ja veteen aerobisen hengityksen aikana.

Anaerobinen hengitys: Alusta hapettuu epätäydellisesti anaerobisen hengityksen aikana.

Johtopäätös

Solun hengitys tapahtuu kahdella reitillä, jotka tunnetaan aerobisena hengityksenä ja anaerobisena hengityksenä. Aerobinen hengitys tapahtuu useimmiten korkeammilla eläimillä ja kasveilla. Anaerobista hengitystä esiintyy mikro -organismeissa, kuten loismatoissa, hiivassa ja joissakin bakteereissa. Sekä aerobinen että anaerobinen hengitys käyttävät substraattina glukoosia. Aerobinen hengitys tapahtuu hapen läsnä ollessa, hapettaen alustan kokonaan, jolloin muodostuu epäorgaanisia lopputuotteita, hiilidioksidia ja vettä. Sitä vastoin anaerobinen hengitys tapahtuu ilman happea, hapettamalla epätäydellisesti substraatin, jolloin saadaan orgaanisia lopputuotteita, kuten etanolia. Koska anaerobinen hengitys hapettaa epätäydellisesti substraatin, ATP: n saanto on hyvin alhainen verrattuna sen aerobisen hengityksen saantoon. Aerobinen hengitys tuottaa 36 ATP: tä, mutta anaerobinen hengitys tuottaa vain 2 ATP: tä glukoosimolekyyliä kohti. Tämä on ero aerobisen hengityksen ja anaerobisen hengityksen välillä.

Viite: 1. Cooper, Geoffrey M. “Metabolinen energia”. Solu: Molekyylinen lähestymistapa. 2. painos. US National Library of Medicine, 1. tammikuuta 1970. Web. 7. huhtikuuta 2017 2. Jurtshuk, Peter ja Jr. "Bakteerien aineenvaihdunta". Lääketieteellinen mikrobiologia. 4. painos. US National Library of Medicine, 1. tammikuuta 1996. Web. 7. huhtikuuta 2017. 3. "Aerobinen hengitys ja anaerobinen hengitys - läpäise tentit: Helppo kokeiden tarkistushuomautus GSCE -biologiaa varten." Aerobinen hengitys ja anaerobinen hengitys - läpäise tentit: Helppo kokeiden tarkistushuomautus GSCE -biologiasta. N.p., n.d. Web. 7. huhtikuuta 2017.

Kuva: 1. ”Aerobiset reitit”, Boumphreyfr-Oma työ (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedia2: n kautta. "2505 Aerobinen versus anaerobinen hengitys", kirjoittanut OpenStax College - Anatomia ja fysiologia, Connexions -verkkosivusto. 19. kesäkuuta 2013. (CC BY 3.0) Commons Wikimedian kautta