Aerobic vs. Anaerobe Atmung

Aerobe Atmung, ein Prozess, der Sauerstoff verwendet, und anaerobe Atmung, ein Prozess das nicht Sauerstoff verwenden, sind zwei Formen der Zellatmung. Obwohl einige Zellen möglicherweise nur eine Art Atmung betreiben, verwenden die meisten Zellen je nach Bedürfnissen eines Organismus beide Typen. Die Zellatmung tritt auch außerhalb der Makroorganismen auf, als chemische Prozesse - beispielsweise bei der Fermentation. Im Allgemeinen wird die Atmung verwendet, um Abfallprodukte zu beseitigen und Energie zu erzeugen.

Vergleichstabelle

Aerobic vs. Anaerobe Prozesse

Aerobe Prozesse bei der Zellatmung können nur auftreten, wenn Sauerstoff vorliegt. Wenn eine Zelle Energie freisetzen muss. Dieser Zucker wird durch das Blut getragen und als schnelle Energiequelle im Körper gespeichert. Der Zusammenbruch von Glucose in Adenosintriphosphat (ATP) setzt Kohlendioxid (CO2) frei, ein Nebenprodukt, das aus dem Körper entfernt werden muss. In Pflanzen verwendet der energiefreisetzende Prozess der Photosynthese CO2 und setzt Sauerstoff als Nebenprodukt frei.

Anaerobe Prozesse verwenden keinen Sauerstoff, sodass das Pyruvatprodukt - ATP eine Art Pyruvat ist - bleibt durch andere Reaktionen abgebaut oder katalysiert, z. B. das, was im Muskelgewebe oder in der Fermentation auftritt. Milchsäure, die sich in den Muskelnzellen aufbaut, wenn aerobe Prozesse nicht mit den Energiebedarf Schritt halten, ist ein Nebenprodukt eines anaeroben Prozesses. Eine anaerobe Durchbrüche liefern zusätzliche Energie, aber der Aufbau von Milchsäure verringert die Kapazität einer Zelle, um weiterverarbeitung zu verarbeiten. In großem Maßstab in einem menschlichen Körper führt dies zu Müdigkeit und Muskelkater. Zellen erholen sich durch einatmen mehr Sauerstoff und durch die Blutkreislauf, Prozesse, die helfen, Milchsäure abzubauen.

Das folgende 13-minütige Video erörtert die Rolle von ATP im menschlichen Körper. Klicken Sie hier, um die Informationen zur anaeroben Atmung zu schnell voranzutreiben (5:33). Für die aerobe Atmung klicken Sie hier (6:45).

Fermentation

Wenn Zuckermoleküle (hauptsächlich Glukose, Fructose und Saccharose) bei anaeroben Atmung zusammenbrechen, bleibt das Pyruvat, das sie produzieren. Ohne Sauerstoff ist das Pyruvat für die Energiefreisetzung nicht vollständig katalysiert. Stattdessen verwendet die Zelle einen langsameren Prozess, um die Wasserstoffträger zu entfernen, wodurch unterschiedliche Abfallprodukte erzeugt werden. Dieser langsamere Prozess wird als Fermentation bezeichnet. Wenn Hefe für den anaeroben Abbau von Zucker verwendet wird, sind die Abfallprodukte Alkohol und CO2. Die Entfernung von CO2 verlässt Ethanol, die Grundlage für alkoholische Getränke und Kraftstoff. Früchte, zuckerhaltige Pflanzen (e).G., Zuckerrohr) und Körner werden alle zur Fermentation verwendet, wobei Hefe oder Bakterien als anaerobe Prozessoren. Beim Backen ist die CO2 -Freisetzung aus der Fermentation das, was Brot und andere gebackene Produkte aufsteigt.

Krebs Zyklus

Der Krebszyklus ist auch als Zitronensäurzyklus und Tricarbonsäure (TCA) -Zyklus bekannt. Der Krebszyklus ist der wichtigste Energieproduktionsprozess in den meisten mehrzelligen Organismen. Die häufigste Form dieses Zyklus verwendet Glukose als Energiequelle.

Während eines als Glykolyse bekannten Prozess. Diese beiden Pyruvate setzen Elektronen frei, die dann mit einem Molekül namens NAD+ kombiniert werden, um NADH und zwei Moleküle von Adenosintriphosphat (ATP) zu bilden.

Diese ATP -Moleküle sind der wahre "Kraftstoff" für einen Organismus und werden in Energie umgewandelt, während die Pyruvatmoleküle und Nadh die Mitochondrien betreten. Dort werden die 3-Kohlenstoff-Moleküle in 2-Kohlenstoff-Moleküle unterteilt, die als Acetyl-CoA und CO2 bezeichnet werden. In jedem Zyklus wird die Acetyl-CoA zerlegt und zum Wiederaufbau von Kohlenstoffketten verwendet, um Elektronen freizusetzen und so mehr ATP zu erzeugen. Dieser Zyklus ist komplexer als die Glykolyse und kann auch Fette und Proteine ​​für Energie abbauen.

Sobald die verfügbaren freien Zuckermoleküle erschöpft sind, kann der Krebszyklus im Muskelgewebe anfangen. Während der Abbau von Fettmolekülen ein positiver Nutzen sein kann (niedrigeres Gewicht, niedrigerer Cholesterinspiegel), kann er den Körper schädigen (der Körper braucht etwas Fett zum Schutz und chemischen Prozessen). Im Gegensatz dazu ist das Abbau der Proteine ​​des Körpers oft ein Zeichen des Hungers.

Aerobische und anaerobe Übung

Die aerobe Atmung ist 19-mal wirksamer bei der Freisetzung von Energie als anaerobe Atmung, da aerobe Prozesse den größten Teil der Energie der Glukosemoleküle in Form von ATP extrahieren, während anaerobe Prozesse den größten Teil der ATP-generierenden Quellen in den Abfallprodukten lassen. Beim Menschen treten aerobe Prozesse ein, um Maßnahmen zu galvanisieren, während anaerobe Prozesse für extreme und anhaltende Bemühungen verwendet werden.

Aerobische Übungen wie Laufen, Radfahren und Sprungseil sind hervorragend darin, überschüssigen Zucker im Körper zu verbrennen, aber um Fett zu verbrennen, müssen aerobe Übungen 20 Minuten oder länger durchgeführt werden, was den Körper dazu zwingt, eine anaerobe Atmung zu verwenden. Kurze Trainingsausbrüche wie Sprint stützen sich jedoch auf anaerobe Prozesse für Energie, da die aeroben Wege langsamer sind. Andere anaerobe Übungen, wie Widerstandstraining oder Gewichtheben, eignen sich hervorragend zum Aufbau von Muskelmasse, ein Prozess, bei dem Fettmoleküle zur Aufbewahrung von Energie in den größeren und reicheren Zellen im Muskelgewebe abgebaut werden müssen.

Evolution

Die Entwicklung der anaeroben Atmung geht stark vor der der aeroben Atmung. Zwei Faktoren machen diesen Fortschritt zu einer Gewissheit. Erstens hatte die Erde einen viel niedrigeren Sauerstoffgehalt, als sich die ersten einzelligen Organismen entwickelten, wobei die meisten ökologischen Nischen fast ausschließlich Sauerstoff fehlen. Zweitens produziert die anaerobe Atmung nur 2 ATP -Moleküle pro Zyklus, genug für einzellige Bedürfnisse, aber für mehrzellige Organismen unzureichend, unzureichend.

Die aerobe Atmung kam nur dann, wenn der Sauerstoffgehalt in Luft, Wasser und Erdungsoberflächen es reichlich ausreichend machte, für Oxidationsreduzierungsprozesse zu verwenden. Die Oxidation liefert nicht nur eine größere ATP. Dies bedeutete, dass Organismen leben und größer werden und mehr Nischen besetzen konnten. Die natürliche Selektion würde somit Organismen bevorzugen, die aerobe Atmung verwenden könnten, und diejenigen, die dies effizienter tun könnten, um größer zu werden und sich schneller an neue und sich verändernde Umgebungen anzupassen.