Многие организмы способны к анаэробному дыханию. В некоторых случаях это «запасной вариант», когда отсутствует кислород, а в других — это их основной тип дыхания. В этой статье мы рассмотрим, что такое анаэробное дыхание, уравнение и примеры его работы.
Читайте также: Различия между аэробным и анаэробным дыханием
Определение анаэробного дыхания
Угадайте, что общего между болезненностью в мышцах, пивом, хлебом и компостом? Все это объединяет процесс, называемый анаэробным дыханием.
Большинство организмов эволюционировали, чтобы использовать кислород в своем метаболическом процессе, будь то в качестве компонента дыхания или в качестве продукта фотосинтеза. Но на Земле много условий, в которых кислород отсутствует, и тем не менее живые существа все еще находят способ использовать функции и энергию. Как им это удается? Они обходят часть дыхания, в которой участвует кислород, что приводит к различным побочным продуктам процесса.
Анаэробное дыхание — это метаболический процесс, в котором кислород отсутствует, и завершается только стадия гликолиза. Этот процесс происходит в основном у микроорганизмов, но он также может быть временной реакцией на бескислородные или кислородные условия в клетках многоклеточных организмов — даже у нас!
Процесс анаэробного дыхания
Гликолиз — это первая стадия дыхания, на которой молекула глюкозы распадается на две молекулы пирувата (пировиноградная кислота), высвобождая при этом электроны и генерируя две молекулы АТФ, энергетической «валюты» клетки и желаемого результата дыхания. Во время аэробного дыхания, когда присутствует кислород, эти молекулы пирувата проходят две другие стадии, которые служат для высвобождения множества электронов, которые позже используются для выработки большого количества АТФ.
Но когда кислород отсутствует, как в случае анаэробного дыхания, эти две последние стадии не проходят. Вместо этого пируват превращается в другой побочный продукт в процессе ферментации, а также выделяется диоксид углерода. При этом образуются две молекулы АТФ. Хотя это не так много молекул АТФ, генерируемых во время аэробного дыхания, этого достаточно. Ферменты часто используются клеткой, чтобы помочь процессу, например, зимазы — ферменты спиртового брожения, выделяемые дрожжами. Суть процесса: глюкоза + ферменты = диоксид углерода + этанол / молочная кислота.
Примеры анаэробного дыхания
Спиртовая брожение, или брожение этанола, происходит, когда одноклеточные организмы расщепляют пируват до этанола, выделяя при этом диоксид углерода. Этот процесс используется в производстве хлеба, вина, пива и этанола. В этом процессе участвуют одноклеточные эукариоты, называемые дрожжами. Выделяемый углекислый газ вызывает образование пузырьков в напитках и подъем теста.
Брожение молочной кислоты происходит, когда пируват превращается в молочную кислоту. Это может произойти, когда бактерии используются для приготовления йогурта из молока, а также в мышечных клетках животных в результате тяжелой физической нагрузки. Например, когда вы бежите, ваша аэробная система дыхания не может справляться с темпом, но вы все равно можете продолжать, потому что ваши мышечные клетки способны переключиться на этот процесс вместо того, чтобы работать аэробно. Однако это длится недолго. Молочная кислота накапливается в мышцах и отвечает за болезненность, которую вы чувствуете после тренировки.
Разложение органического материала — это когда бактерии расщепляют органические вещества в условиях отсутствия кислорода, обычно выделяя при этом значительное количество тепла и неприятный запах. Это происходит, например, при компостировании.
Подведение итогов
Живые существа могут находить довольно удивительные способы выжить, и анаэробное дыхание является одним из примеров этого. Анаэробное дыхание — это метаболический процесс, в котором кислород отсутствует, и завершается только стадия гликолиза. Это происходит у микроорганизмов, но также является временной реакцией на отсутствие кислорода в клетках многоклеточных организмов, таких как человек. Некоторые примеры анаэробного дыхания включают спиртовое брожение, молочнокислое брожение и разложение органических веществ. Уравнение: глюкоза + ферменты = диоксид углерода + этанол / молочная кислота.
Хотя анаэробное дыхание не производит столько энергии, сколько аэробное, он выполняет свою работу. В следующий раз, когда вы получите пользу от короткого всплеска энергии, которую ваши мышцы дают вам во время бега, вы можете поблагодарить альтернативный путь анаэробного дыхания, на который способны многие клетки.
