Aerobe vs. anaerobe Atmung

Aerobe Atmung, ein Prozess, der Sauerstoff verwendet, und anaerobe Atmung, ein Prozess das tut nicht Sauerstoff verwenden, sind zwei Formen der Zellatmung. Obwohl einige Zellen nur eine Art von Atmung ausüben können, verwenden die meisten Zellen beide Arten, abhängig von den Bedürfnissen eines Organismus. Die Zellatmung findet auch außerhalb von Makroorganismen statt, als chemische Prozesse - zum Beispiel in der Fermentation. Im Allgemeinen wird die Atmung dazu verwendet, Abfallprodukte zu entfernen und Energie zu erzeugen.

Vergleichstabelle

Vergleichstabelle für aerobe Atmung vs. anaerobe Atmung

	Aerobe Atmung	Anaerobe Atmung
Definition	Bei der aeroben Atmung wird Sauerstoff verwendet.	Anaerobe Atmung ist Atmung ohne Sauerstoff; Der Prozess verwendet eine respiratorische Elektronentransportkette, verwendet jedoch keinen Sauerstoff als Elektronenakzeptoren.
Zellen, die es benutzen	In den meisten Zellen kommt es zu einer aeroben Atmung.	Anaerobe Atmung tritt meistens in Prokaryoten auf
Menge der freigesetzten Energie	Hoch (36-38 ATP-Moleküle)	Niedriger (zwischen 36-2 ATP-Molekülen)
Stufen	Glykolyse, Krebszyklus, Elektronentransportkette	Glykolyse, Krebszyklus, Elektronentransportkette
Produkte	Kohlendioxid, Wasser, ATP	Kohlendixoid, reduzierte Spezies, ATP
Ort der Reaktionen	Zytoplasma und Mitochondrien	Zytoplasma und Mitochondrien
Reaktanten	Glukose, Sauerstoff	Glukose, Elektronenakzeptor (kein Sauerstoff)
Verbrennung	Komplett	unvollständig
Herstellung von Ethanol oder Milchsäure	Produziert kein Ethanol oder Milchsäure	Produziere Ethanol oder Milchsäure

Inhalt: Aerobe vs anaerobe Atmung

• 1 Aerobe vs. anaerobe Prozesse
  • 1.1 Fermentation
  • 1.2 Krebszyklus
• 2 Aerobe und anaerobe Übung
• 3 Entwicklung
• 4 Referenzen

Aerobe vs. anaerobe Prozesse

Aerobe Prozesse in der Zellatmung können nur dann stattfinden, wenn Sauerstoff vorhanden ist. Wenn eine Zelle Energie freisetzen muss, initiiert das Zytoplasma (eine Substanz zwischen Zellkern und Zellmembran) und Mitochondrien (Organellen im Zytoplasma, die Stoffwechselprozesse unterstützen) einen chemischen Austausch, der den Abbau von Glukose in Gang setzt. Dieser Zucker wird durch das Blut transportiert und als schnelle Energiequelle im Körper gespeichert. Beim Abbau von Glukose in Adenosintriphosphat (ATP) wird Kohlendioxid (CO2) freigesetzt, ein Nebenprodukt, das aus dem Körper entfernt werden muss. In Pflanzen verwendet der Energie freisetzende Prozess der Photosynthese CO2 und setzt Sauerstoff als Nebenprodukt frei.

Bei anaeroben Prozessen wird kein Sauerstoff verwendet, daher bleibt das Pyruvatprodukt - ATP ist eine Art von Pyruvat - an Ort und Stelle, um durch andere Reaktionen abgebaut oder katalysiert zu werden, beispielsweise was im Muskelgewebe oder bei der Fermentation geschieht. Milchsäure, die sich in den Muskelzellen ansammelt, weil aerobe Prozesse den Energiebedarf nicht erfüllen, ist ein Nebenprodukt eines anaeroben Prozesses. Solche anaeroben Zusammenbrüche liefern zusätzliche Energie, aber der Aufbau von Milchsäure verringert die Kapazität einer Zelle zur weiteren Verarbeitung von Abfall. In großem Maßstab führt dies beispielsweise im menschlichen Körper zu Ermüdung und Muskelkater. Die Zellen erholen sich durch Einatmen von mehr Sauerstoff und durch den Blutkreislauf. Diese Prozesse tragen dazu bei, die Milchsäure abzuführen.

Das folgende 13-minütige Video behandelt die Rolle von ATP im menschlichen Körper. Um schnell zu den Informationen zur anaeroben Atmung zu gelangen, klicken Sie hier (5:33). für die aerobe Atmung klicken Sie hier (6:45).

Fermentation

Wenn Zuckermoleküle (hauptsächlich Glukose, Fruktose und Saccharose) in anaerober Atmung abbauen, verbleibt das von ihnen produzierte Pyruvat in der Zelle. Ohne Sauerstoff wird das Pyruvat für die Energiefreisetzung nicht vollständig katalysiert. Stattdessen entfernt die Zelle die Wasserstoffträger in einem langsameren Prozess, wodurch unterschiedliche Abfallprodukte entstehen. Dieser langsamere Prozess wird als Fermentation bezeichnet. Wenn Hefe zum anaeroben Abbau von Zuckern verwendet wird, sind die Abfallprodukte Alkohol und CO2. Die Entfernung von CO2 verlässt Ethanol, die Basis für alkoholische Getränke und Kraftstoff. Früchte, zuckerhaltige Pflanzen (z. B. Zuckerrohr) und Körner werden alle für die Fermentation verwendet, wobei Hefe oder Bakterien die anaeroben Verarbeiter sind. Beim Backen bewirkt die CO2-Freisetzung aus der Gärung, dass Brot und andere Backwaren steigen.

Krebs Zyklus

Der Krebszyklus wird auch als Zitronensäurezyklus und Tricarbonsäure (TCA) bezeichnet. Der Krebszyklus ist der Schlüsselprozess zur Energiegewinnung in den meisten mehrzelligen Organismen. Die häufigste Form dieses Zyklus verwendet Glukose als Energiequelle.

Während eines Prozesses, der als Glykolyse bekannt ist, wandelt eine Zelle Glukose, ein 6-Kohlenstoff-Molekül, in zwei 3-Kohlenstoff-Moleküle um, die als Pyruvate bezeichnet werden. Diese beiden Pyruvate setzen Elektronen frei, die dann mit einem Molekül namens NAD + zu NADH und zwei Molekülen Adenosintriphosphat (ATP) kombiniert werden..

Diese ATP-Moleküle sind der wahre "Brennstoff" für einen Organismus und werden in Energie umgewandelt, während die Pyruvatmoleküle und NADH in die Mitochondrien gelangen. Dort werden die 3-Kohlenstoff-Moleküle in 2-Kohlenstoff-Moleküle zerlegt, die als Acetyl-CoA und CO2 bezeichnet werden. In jedem Zyklus wird das Acetyl-CoA abgebaut und verwendet, um Kohlenstoffketten wieder aufzubauen, Elektronen freizusetzen und somit mehr ATP zu erzeugen. Dieser Zyklus ist komplexer als die Glykolyse und es kann auch Fette und Proteine ​​zur Energiegewinnung abbauen.

Sobald die verfügbaren freien Zuckermoleküle aufgebraucht sind, kann der Krebs-Zyklus im Muskelgewebe beginnen, Fettmoleküle und Proteinketten abzubauen, um einen Organismus anzutreiben. Während der Abbau von Fettmolekülen einen positiven Effekt haben kann (geringeres Gewicht, niedrigerer Cholesterinspiegel), kann es zu einer Schädigung des Körpers führen (der Körper benötigt etwas Fett zum Schutz und für chemische Prozesse). Im Gegensatz dazu ist der Abbau der körpereigenen Proteine ​​oft ein Zeichen von Hunger.

Aerobe und anaerobe Übung

Die aerobe Atmung ist bei der Freisetzung von Energie 19-mal wirksamer als die anaerobe Atmung, da aerobe Prozesse die meiste Energie der Glukosemoleküle in Form von ATP extrahieren, während anaerobe Prozesse die meisten ATP-erzeugenden Quellen in den Abfallprodukten hinterlassen. Beim Menschen treten aerobe Prozesse in Bewegung, während anaerobe Prozesse für extreme und anhaltende Anstrengungen genutzt werden.

Aerobic-Übungen wie Laufen, Radfahren und Seilspringen eignen sich hervorragend, um überschüssigen Zucker im Körper zu verbrennen. Um Fett zu verbrennen, müssen aerobe Übungen für mindestens 20 Minuten durchgeführt werden, sodass der Körper die anaerobe Atmung anwenden muss. Kurze Bewegungsübungen wie Sprinten basieren jedoch auf anaeroben Prozessen zur Energiegewinnung, da die aeroben Pfade langsamer sind. Andere anaerobe Übungen, wie Widerstandstraining oder Gewichtheben, eignen sich hervorragend zum Aufbau von Muskelmasse. Dies erfordert den Abbau von Fettmolekülen zur Speicherung von Energie in größeren und reicheren Zellen des Muskelgewebes.

Evolution

Die Entwicklung der anaeroben Atmung geht weit über die der aeroben Atmung hinaus. Zwei Faktoren machen diesen Fortschritt zur Gewissheit. Erstens hatte die Erde einen viel niedrigeren Sauerstoffgehalt, als sich die ersten einzelligen Organismen entwickelten, wobei die meisten ökologischen Nischen fast vollständig an Sauerstoff mangelten. Zweitens produziert anaerobe Atmung nur 2 ATP-Moleküle pro Zyklus, ausreichend für einzellige Bedürfnisse, aber für mehrzellige Organismen nicht geeignet.

Aerobe Atmung kam nur dann zustande, wenn der Sauerstoffgehalt in der Luft, im Wasser und auf der Bodenoberfläche reichlich genug war, um sie für Oxidations-Reduktionsprozesse einzusetzen. Die Oxidation führt nicht nur zu einer größeren ATP-Ausbeute von bis zu 36 ATP-Molekülen pro Zyklus, sondern kann auch mit einer größeren Anzahl reduktiver Substanzen durchgeführt werden. Dies bedeutete, dass Organismen leben und größer werden und mehr Nischen besetzen konnten. Die natürliche Auslese würde daher Organismen begünstigen, die aerobe Atmung verwenden könnten, und solche, die dies effizienter tun könnten, um größer zu werden und sich schneller an neue und sich verändernde Umgebungen anzupassen.

Verweise

• Wikipedia: Zelluläre Atmung