ההבדל העיקרי - נשימה אירובית לעומת אנאירובית

נשימה אירובית ואנאירובית הם שני סוגי הנשימה התאית הנמצאים באורגניזמים. נשימה סלולרית היא תהליך של פירוק מזון על מנת לשחרר את האנרגיה הפוטנציאלית בצורה של ATP. נשימה אירובית מתרחשת בבעלי חיים וצמחים גבוהים יותר. נשימה אנאירובית מתרחשת בעיקר במיקרואורגניזמים כמו שמרים. שני התהליכים משתמשים בגלוקוז כחומר הגלם. ה ההבדל העיקרי בין נשימה אירובית לאנאירובית זה נשימה אירובית מתרחשת בנוכחות חמצן ואילו נשימה אירובית מתרחשת בהיעדר חמצן.

מאמר זה בוחן,

1. מהי נשימה אירובית - מאפיינים, תהליך 2. מהי נשימה אנאירובית - מאפיינים, תהליך 3. מה ההבדל בין נשימה אירובית לאנאירובית

מהי נשימה אירובית

מכלול התגובות המתרחשות בנוכחות חמצן, המפרק מזון על מנת לייצר אנרגיה בצורה של ATP, מכונה נשימה אירובית. הסוג הנפוץ ביותר של תיקון הסלולר הוא נשימה אירובית, המתרחשת בצמחים ובעלי חיים גבוהים יותר. נשימה אירובית מתרחשת בציטופלזמה כמו גם במיטוכונדריה. הוא מייצר 36 ATP ממולקולת גלוקוז אחת. בעיקרון, שלושה שלבים מעורבים בנשימה אירובית. הם גליקוליזה, מחזור חומצת לימון ושרשרת הובלת האלקטרונים. המצע הוא ברובו גלוקוז ותוצרי הקצה האורגניים הם פחמן דו חמצני ומים. מכאן שנשימה אירובית היא הפוכה של הפוטוסינתזה. התגובה הכימית הכוללת של הנשימה האירובית מוצגת להלן.

תגובה כימית של נשימה אירובית

ג₆ח₁₂או₆ + 6או₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 2, 900 kJ/mol

גליקוליזה הוא השלב הראשון של הנשימה האירובית ומתרחש באופן עצמאי ללא חמצן. לכן, זהו השלב הראשון של התדרדרות הגלוקוז גם בנשימה אנאירובית. גליקוליזה מתרחשת בציטופלזמה של כל התאים. במהלך הגליקוליזה, הגלוקוז מתפרק לשתי מולקולות פירובט, היוצר 2 ATP כעלייה נטו. בנוסף, שתי מולקולות של NADH נוצרות על ידי השגת אלקטרונים מגליצראלדהיד -3 פוספט. הפירובט הופך למטריצה ​​של המיטוכונדריה, ויוצר אצטיל-CoA מפירובאט על ידי חיסול פחמן דו חמצני במהלך דקרבוקסילציה חמצונית של פירובאט. אצטיל-CoA לאחר מכן נכנס לתוך מעגל החומצה הציטרית, המכונה גם מחזור קרבס. במהלך מחזור חומצת הלימון, מולקולת גלוקוז יחידה מתחמצנת לחלוטין לשש מולקולות פחמן דו חמצני, היוצרות 2 GTPs, 6 NADH ו- 2 FADH₂. NADH ו- FADH2 אלה משולבים עם חמצן, ויוצרים ATP במהלך זרחון חמצוני. הזרחון החמצוני מתרחש בקרום הפנימי של המיטוכונדריה, ומעביר אלקטרונים דרך סדרה של נשאים ב שרשרת העברת אלקטרונים. התשואה הכוללת של הנשימה האירובית היא 36 ATP. תרשים סכמטי של הנשימה האירובית מוצג באיור 1.

איור 1: נשימה אירובית

מהי נשימה אנאירובית

נשימה אנאירובית היא קבוצת התגובות המתרחשות בהיעדר חמצן, המפרק מזון לתרכובות אורגניות פשוטות, המייצר אנרגיה בצורה של ATP. נשימה אנאירובית מתרחשת במיקרואורגניזמים כמו כמה חיידקים, שמרים ותולעים טפיליות. הוא מופיע בציטופלזמה של תאים של אורגניזמים אלה, ומניב 2 ATP בלבד.

שתי קטגוריות של נשימה אירובית מזוהות. הקטגוריה הראשונה של הנשימה אנאירובית מתרחשת באמצעות גליקוליזה וחמצון לא שלם של פירובאט לחומצה לקטית או לאתנול. התהליך נקרא תסיסה. מקבל האלקטרונים הסופי ומקבל המימן הוא תוצר הסוף האורגני הפשוט. תוצרי הקצה מופרשים לתווך כמטבוליטים של פסולת. במהלך התסיסה, הגליקוליזה מתרחשת כשלב הראשון. הפירובאט העוקב הופך לאתנול בשמרים ובחיידקים מסוימים. בצמחים, כאשר החמצן חסר, אתנול מיוצר על ידי נשימה אנאירובית. סוג זה של תסיסה נקרא תסיסת אתנול. התגובה הכימית הכוללת של תסיסת אתנול מוצגת להלן.

תגובה כימית של תסיסה אתנול

ג₆ח₁₂או₆ → 2C₂ח₅OH + 2CO₂ + 118 kJ/mol

אצל בעלי חיים, כאשר החמצן חסר, חומצה לקטית מיוצרת על ידי נשימה אנאירובית. זה נקרא תסיסה של חומצת חלב. התגובה הכימית הכוללת לתסיסה של חומצת חלב מוצגת להלן.

תגובה כימית של תסיסה של חומצה לקטית

ג₆ח₁₂או₆ → 2C₃ח₆או₃ + 120 kJ/mol

יעילות התסיסה נמוכה מאוד בהשוואה לנשימה אירובית. חומצה לקטית, המיוצרת במהלך תסיסת חומצת החלב היא רעילה לרקמות. ההבדל בין נשימה אירובית לנשימה אנאירובית במובן של תסיסה של חומצת חלב מוצג באיור 2.

איור 2: ההבדל בין נשימה אירובית לתסיסה של חומצת חלב

במהלך הקטגוריה השנייה של הנשימה אנאירובית, מקבל האלקטרונים הסופי הוא סולפט או חנקתי בסוף שרשרת הובלת האלקטרונים. כמה פרוקריוטים כמו חיידקים וארכאות מבצעים סוג זה של נשימה אנאירובית. קבלת אלקטרונים על ידי סולפט מייצרת מימן גופרתי כתוצר הסופי. במתנוגנים, מקבל האלקטרונים הסופי הוא פחמן דו חמצני, המייצר מתאן כמוצר הסופי.

ההבדל בין נשימה אירובית לאנאירובית

חַמצָן

נשימה אירובית: נשימה אירובית מתרחשת בנוכחות חמצן.

נשימה אנאירובית: נשימה אנאירובית מתרחשת בהיעדר חמצן.

סוג הצמחים ובעלי החיים

נשימה אירובית: נשימה אירובית נמצאת בכל הצמחים ובעלי החיים הגבוהים יותר.

נשימה אנאירובית: נשימה אנאירובית נמצאת בדרך כלל במיקרואורגניזמים, אך לעתים רחוקות באורגניזמים גבוהים יותר.

הִתרַחֲשׁוּת

נשימה אירובית: נשימה אירובית מתרחשת רק בתוך התא.

נשימה אנאירובית: נשימה אנאירובית יכולה להתרחש בכל מקום.

לוקליזציה בתוך התא

נשימה אירובית: נשימה אירובית מתרחשת בציטופלזמה ובמיטוכונדריה.

נשימה אנאירובית: נשימה אנאירובית מתרחשת רק בציטופלזמה.

טבע קבוע/זמני

נשימה אירובית: נשימה אירובית מתרחשת ברציפות בנוכחות גז חמצן.

נשימה אנאירובית: נשימה אנאירובית מתרחשת ברציפות במיקרואורגניזמים. אבל אצל בעלי חיים גבוהים יותר, זה קורה בהיעדר חמצן.

צעדים

נשימה אירובית: נשימה אירובית מתרחשת באמצעות גליקוליזה, חמצון פירובט, מחזור TCA, שרשרת הובלת אלקטרונים וסינתזת ATP.

נשימה אנאירובית: נשימה אנאירובית מתרחשת באמצעות גליקוליזה ופירוק שלם של פירובאט.

יְעִילוּת

נשימה אירובית: נשימה אירובית מייצרת 36 ATP לכל מולקולת גלוקוז.

נשימה אנאירובית: נשימה אנאירובית מייצרת 2 ATP לכל מולקולת גלוקוז.

רַעֲלָנוּת

נשימה אירובית: הנשימה האירובית אינה רעילה לאורגניזם.

נשימה אנאירובית: נשימה אירובית רעילה לאורגניזמים גבוהים יותר.

מוצרי קצה

נשימה אירובית: מוצרי קצה בנשימה האירובית הם פחמן דו חמצני ומים.

נשימה אנאירובית: תוצרי קצה התסיסה בשמרים הם אתנול ופחמן דו חמצני. אצל בעלי חיים, התוצר הסופי הוא חומצת חלב. חיידקים מייצרים מתאן ומימן גופרתי כמוצרי קצה.

חמצון

נשימה אירובית: המצע מתחמצן לחלוטין לפחמן דו חמצני ומים במהלך הנשימה האירובית.

נשימה אנאירובית: המצע מתחמצן באופן חלקי במהלך הנשימה האנאירובית.

סיכום

הנשימה הסלולרית מתרחשת בשני מסלולים המכונים נשימה אירובית ונשימה אנאירובית. נשימה אירובית מתרחשת בעיקר בבעלי חיים וצמחים גבוהים יותר. נשימה אנאירובית מתרחשת במיקרואורגניזמים כמו תולעים טפיליות, שמרים וכמה חיידקים. הן הנשימה האירובית והן האנאירובית משתמשים בגלוקוז כמצע. נשימה אירובית מתרחשת בנוכחות חמצן, מחמצנת לחלוטין את המצע, ומניבה תוצרי קצה אורגניים, פחמן דו חמצני ומים. לעומת זאת, נשימה אנאירובית מתרחשת בהיעדר חמצן, חמצון מלא של המצע, מניב תוצרי קצה אורגניים כמו אתנול. מכיוון שנשימה אנאירובית מחמצנת את המצע באופן חלקי, התשואה של ATP נמוכה מאוד בהשוואה לתשואת הנשימה האירובית שלה. נשימה אירובית מניבה 36 ATPs אך נשימה אנאירובית מניבה רק 2 ATPs לכל מולקולת גלוקוז. זהו ההבדל בין נשימה אירובית לנשימה אנאירובית.

הפניה: 1. קופר, ג'פרי מ. "אנרגיה מטבולית". התא: גישה מולקולרית. מהדורה 2. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב, 01 בינואר 1970. אינטרנט. 07 באפריל 2017.2. Jurtshuk, Peter, and Jr. "מטבוליזם חיידקי". מיקרוביולוגיה רפואית. מהדורה רביעית. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב, 01 בינואר 1996. אינטרנט. 07 באפריל 2017.3. "נשימה אירובית ונשימה אנאירובית - עברו את הבחינות שלי: הערות קלות לבחינת בחינות לביולוגיה של GSCE." נשימה אירובית ונשימה אנאירובית - עברו את הבחינות שלי: הערות קלות לבחינת בחינות לביולוגיה של GSCE. נ.פ., נ.ד. אינטרנט. 07 באפריל 2017.

באדיבות התמונה: 1. "מסלולים אירוביים" מאת Boumphreyfr-עבודה משלו (CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia2. "2505 נשימה אירובית לעומת אנאירובית" מאת מכללת OpenStax - אנטומיה ופיזיולוגיה, אתר אינטרנט חיבורים. 19 ביוני 2013. (CC BY 3.0) באמצעות Commons Wikimedia