Bilgi

İnsanlar hem anaerobik solunum hem de laktik asit fermantasyonu yapabilir mi?

İnsanlar hem anaerobik solunum hem de laktik asit fermantasyonu yapabilir mi?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

İnsanlar hem anaerobik solunum hem de laktik asit fermantasyonu yapabilir mi?

Ve eğer öyleyse, her birini ne zaman yapıyorlar?

Solunum ve fermantasyon arasındaki farkın, solunumun elektron taşıma zincirinde gerçekleşmesi olduğunu anlıyorum. Aerobik solunumun elektron taşıma zincirinde oksijen kullandığını ve anaerobik solunumun nitrat gibi oksijen yerine elektron taşıma zincirinde başka bir molekül kullandığını anlıyorum. Fermantasyon ise elektron taşıma zincirini hiç kullanmaz.

İnsanların laktik asit üreten anaerobik bir metabolik süreci olduğunu biliyorum, ancak bunun solunum mu yoksa fermantasyon mu, yoksa her ikisi de olabilir mi, bu durumda hangisi olduğu konusunda net değilim?

katma
sohbet bağlantısında / https://pastebin.com/raw/mkxckeqA / http://archive.is/CwCRL ve buradaki sohbet bağlantısında bu q üzerinde biraz daha tartışma konusu / https://pastebin.com/raw/ 9sV38LnQ / http://archive.is/HJVVe ve mevcut çelişkili tanım örnekleri https://pastebin.com/raw/3EKGmEb6 / http://archive.is/9sAlY


Bunu oksijen dışında bir dış elektron alıcısı ile bir substratın oksidasyonu olarak tanımlarsak, insanlarda anaerobik solunum yoktur. İnsanlarda, solunumdaki terminal elektron alıcısı her zaman solunum zincirinde kompleks IV'te indirgenen oksijendir. Alternatif elektron alıcıları çoğunlukla bakteri ve arkelerde bulunur.

İnsanlarda glikozun laktata anaerobik metabolizmasını bir fermantasyon süreci olarak adlandırırdım. Glikozu piruvata dönüştüren glikolizden oluşur, bu da laktat dehidrojenaz tarafından laktata dönüştürülür. Bu durumda terminal elektron alıcısı yoktur; bunun yerine, herhangi bir net elektron bağışı olmaksızın şekerin moleküler yapısının daha uygun ("düşük enerjili") bir konfigürasyona yeniden düzenlenmesiyle glikozdan enerji elde edilir.


Not: terimleri bu şekilde kullanıyorum ve bunun bugün biyokimyada en yaygın kullanım olduğuna inanıyorum. Ama eminim onları farklı şekilde tanımlayan başka kaynaklar da bulabilirsin. Bu biyoloji ve biyokimyada oldukça yaygındır ve bu terimler çok eskidir ve her türden tarihsel çağrışımlarla doludur. Ama isimler çok önemli değil; biyokimyasal süreçleri anlamaktır. Buradaki önemli ayrım, glikozun laktata dönüşümünün substratı oksitlememesi ve dolayısıyla harici elektron alıcısına ihtiyaç duymamasıdır; bu şekilde oksidatif metabolizmadan temel olarak farklıdır.


Kas dokusu anaerobik fermantasyona iyi bir örnektir. Laktik Asit, çok miktarda egzersiz yaptığımızda fermente olur ve bu dokuda birikir. Gerektiğinde Laktat üretmek için Piruvat molekülünü ve LDH'yi kullanırız, ancak bu yalnızca belirli dokularda kısa süreli enerji patlamaları içindir.

Glikolitik yol için bir Google görsel aramayı deneyin. Genellikle Aerobik ve Anaerobik yollar, bu yolun sonunda Piruvat molekülü oluşturulduktan sonra listelenir.


Yorumda oldukça erken bahsetmiştim "görünüşe göre insanlar hiç anaerobik solunum yapmıyorlar. Sadece a)aerobik solunum ve b)fermentasyon yapıyorlar. İnsanlar elektron taşıma zincirinde alıcı olarak nitrat veya sülfit kullanamazlar"

Bunu biraz daha açacağım… https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/variations-on-cellular-respiration/a/fermentation-and-anaerobic-respiration

"Anaerobik hücresel solunum, bir yakıt molekülünden ekstrakte edilen elektronların bir elektron taşıma zincirinden geçirilmesi ve ATP sentezini sürmesi bakımından aerobik hücresel solunuma benzer. Bazı organizmalar, taşıma zincirinin sonundaki son elektron alıcısı olarak sülfat kullanırken, diğerleri bunu kullanır. nitrat, kükürt veya diğer çeşitli moleküllerden biri... Ne tür organizmalar anaerobik hücresel solunum kullanır? Düşük oksijenli ortamlarda yaşayan bazı prokaryotlar -bakteriler ve arkeler- yakıtları parçalamak için anaerobik solunuma güvenirler." (yani insan değil)

ve "Fermantasyon yaygın bir yoldur, ancak anaerobik olarak (oksijen yokluğunda) yakıtlardan enerji elde etmenin tek yolu bu değildir. Bazı canlı sistemler bunun yerine son elektron alıcısı olarak sülfat gibi O2 dışında inorganik bir molekül kullanır. bir elektron taşıma zinciri için. Anaerobik hücresel solunum adı verilen bu işlem, bazı bakteri ve arkeler tarafından gerçekleştirilir."

İnsanlar elektron taşıma zincirinde sülfat veya nitrat (veya o2 dışında herhangi bir inorganik molekül) kullanamazlar. Yani oksijensiz solunum yapamazlar.

Bu kesinlikle khanacademy tarafından vurgulanan ve konuştuğum başka bir mikrobiyolog tarafından yapılan ve Roland'ın cevabında yankılanan noktadır.

Not- Roland, yazarken cevabını biraz baltaladı… Cevabının ilk cümlesi “İnsanlarda oksijensiz solunum yoktur” dediği için, ancak yaptığı bir yorum, “Sanırım bu terimler kime sorduğunuza bağlı olarak biraz farklı tanımlanıyor, ve tanımlar üzerinde tartışmanın çok ilginç olmadığı konusunda @David'e katılıyorum.Ancak benim tercihim "anaerobik solunum" terimini yalnızca elektronları O2 dışındaki bir terminal elektron alıcısına ileten substratların oksidasyonu ve "fermantasyon" için kullanmak olacaktır. " net oksidasyonla sonuçlanmayan bir süreç anlamına gelir. Bu büyük bir biyokimyasal farktır, bu nedenle farklı terimleri motive eder, imho. Bu tanımlarla kas anaerobik solunum yapmaz"

yani tanımın sadece onun tercihi olduğunu söylüyor. Ve bunun arkasında iyi bir sebep olsa da, hala onun tercihi. Ve bu, bazı insanların diğerlerine göre tercih ettiği tanımları meselesidir.

Tüm ileri bilimsel metinlerin bu tanımı kullandığını söyleyen bir mikrobiyologla konuştum (giriş metinleri bir yana, insan biyolojisi testleri bir yana), yani bu sadece bazı insanların tercihi değil. Daha fazlasını ekledim - Ve mikrobiyolojiye giriş niteliğinde olmayan metinlerde katı bir ayrım yapıldığını destekleyen güçlü kanıtlar/kanıtlar buldum. PNAS, Nature ve Science gibi bilimsel dergilerin de bu ayrımı yaptığı konusunda muhtemelen haklıdır.

Katma

Konuştuğum mikrobiyolog, biyoloji 101 metinlerinin genellikle yanlış anladığını söyledi, bu nedenle ör. o sınırsız biyoloji ders kitabı, başlığı bile giriş seviyesi bir kitap olduğunu ele veriyor. Bu yüzden yanlış anlaması şaşırtıcı değil. Lisansa giriş kitaplarının sıklıkla yanlış anladığını söyledi. Ve insan biyolojisi üzerine kitaplar, anaerobik metabolize etme türleri arasında ayrım yapmaları gerekmediğinden bazen yanlış anlayabilirler çünkü anaerobik süreçleri ayırt etmeye ihtiyaç duymadıkları kadar netliğe de ihtiyaç duymazlar. Ama PNAS, Science, Nature gibi bilim dergileri. Ve ileri mikrobiyoloji metinleri bunu doğru anlıyor. Elbette bir kişinin solunumun çok genel bir tanımını kullanması ve ardından elektron taşıma zincirinin kullanılıp kullanılmadığını sorması mümkündür, ancak mikrobiyoloji metinlerinin bu ayrımı yapmak için terimlerini tanımladıkları için bu sorunun sorulmasına bile gerek yoktur. .

Google kitaplara girip mikrobiyoloji araştırırsam haklı olduğunu görüyorum.

Örneğin, mikrobiyoloji fermantasyon solunumu için google kitaplarında googling

ilk sonuç giriş niteliğinde, bu yüzden ona bakmayacağım.

ikinci sonuç Mikrobiyoloji ve Bitki Patolojisi, Dr. P.D. Sharma

"heterotroflar, fermantasyon ve solunum olmak üzere iki temel strateji sergiler"

"Fermantasyonun aksine, solunum için harici bir elektron alıcısı gerekir"

kabul eder

üçüncü sonuç ayırt eder, ancak aynı yazara aittir, bu yüzden atlayacağım.

kabul eder

dördüncü sonuç - Mikrobiyolojinin İlkeleri - Sayfa 530

"Aerobik solunum, anaerobik solunum ve fermantasyonun karşılaştırılması"

Ve ayırt eder

kabul eder

beşinci sonuç "Mikrobiyoloji: Klinik Bir Yaklaşım, İkinci Baskı: - Sayfa 39" burada

ayırt eden bir diyagrama sahiptir.

kabul eder

altıncı sonuç Alcamo'nun Mikrobiyolojinin Temelleri - Sayfa 183

"son elektron alıcısı olarak farklı bir inorganik molekül"

not- piruvat karbon içerdiğinden organik olduğu için sonuncusu olarak piruvat olamaz.

Daha sonra nitrat kullanan bir bakteri türü ile sülfat kullanan bir türe örnekler verir.

kabul eder

Gerçekten de, fermantasyonun bir elektron taşıma zinciri içermediği, aynı zamanda fermantasyonun son bir elektron alıcısını içerdiği, sadece piruvat veya bir piruvat türevi olduğu durumdur.

Mikrobiyoloji Cynthia Nau Cornelissen, Richard A. Harvey, Bruce D. Fisher burada "fermantasyondaki terminal elektron alıcısı, piruvat veya bir piruvat türevidir"

Ve konuştuğum mikrobiyologun dediği gibi, bu daha çok, son elektron alıcısının dahili/endojen (yani organizmanın kendisi tarafından üretilmiş) mi yoksa harici mi olduğu sorusudur. (organik/inorganik olup olmadığı yerine)

Sınırsız biyolojinin söylediği (fermantasyon ve solunumun katı tanımını kullanarak) ve bununla tutarlı olan bir şey. https://www.boundless.com/microbiology/textbooks/boundless-microbiology-textbook/microbial-metabolism-5/anaerobic-respiration-49/electron-donors-and-acceptors-in-anaerobic-respiration-313-8023/

" Anaerobik solunumda hem inorganik hem de organik bileşikler elektron alıcıları olarak kullanılabilir. İnorganik bileşikler arasında sülfat (SO42-), nitrat (NO3-) ve ferrik demir (Fe3+) bulunur. Organik bileşikler arasında DMSO bulunur."
(Örneğin DMSO organik/karbon bazlıdır, ancak harici bir elektron alıcısıdır, bu nedenle kullanıldığında hala solunum yapar)

Çözüm-

Bu ve tüm bu tanımlar, insanların anaerobik solunum yapmadığını, bir solunum şekli olmayan fermantasyon yaptığını doğrulayan aynı katı tanımla, solunum ve fermantasyonu açıkça ayırt eder.

Yine de, buna rağmen, ileri mikrobiyoloji metinlerinin dışında… (Sanırım bilimsel dergilerin dışında), yani biyolojiye giriş metinlerinde, insan biyolojisi metinlerinde ve lise metinlerinde… ve bu web sitesindeki pek çok metin arasında açıkça görülen bir durumdur. Biyolojiye derin bir ilgi duyuyorlar, solunumun genel tanımı hala etrafta. Ve böyle bir durumda, terime daha az dikkat etmek, örneğin belirli özelliklerle ilgili sorular sormak mantıklıdır. "Elektron taşıma zincirini içeriyor mu" / O2'ye alternatif olarak nitrat veya sülfat gibi inorganik bir bileşik kullanıyor mu? Solunum olup olmadığını bilmek istiyorsa veya terimin ne olduğunu umursamıyorsa ve sadece özelliklerin ne olduğunu bilmek istiyorsa, "Oksijen kullanıyor mu" veya olmayan özellikler gibi başka sorular sorabilir. Hatta terimle alakalı, örneğin yorumcuların terimler hakkında nasıl düşündükleri ile ilgilenenler - "Bir hayvan tarafından mı yapılıyor, yoksa (yani doğrudan ortamdan hücreye)".

Daha fazla sonuç

Ayrım hakkında daha fazla açıklama…

Bu soruyu mikrobiyologa sorduğumda...

Solunumun genellikle terminal elektron alıcısı olarak inorganik bir madde (O2) ile yapıldığını, ancak bunun bir organik madde DMSO ile yapılabileceğini anlıyorum. Öyleyse, DMSO ile solunum yapıldığında, solunum ve fermantasyon arasında hala çok büyük bir kimyasal fark var mı? Son elektron alıcısının dahili ve harici olmasının kimyada nasıl büyük bir farklılığa neden olacağını anlamıyorum.

çok güzel bir cevap aldım
Dedi ki - Fermantasyon, ATP üretmek için bir proton gradyanı ve kemiozmotik kuvvet kullanmaz. Oksidatif fosforilasyon vs substrat düzeyinde fosforilasyon

Daha ileriye bakınca… Glikolizin substrat düzeyinde fosforilasyon yoluyla ATP ürettiğini görüyorum. Solunum ve fermantasyonun farklı bölümlerine, yani glikolizden sonra bakmak. (bazıları solunum ve fermantasyonu zaten glikoliz hariç olarak tanımlar). Ardından, (glikolizden sonra), Solunum oksidatif fosforilasyon kullanır. Fermantasyon, eğer ATP üretiyorsa (ki genellikle yapar), o zaman substrat düzeyinde fosforilasyon yoluyla yapılır.

(Prokaryotların Fizyolojisi ve Biyokimyası https://i.stack.imgur.com/PkRw9.png">Asetik asit bakterileri, etanolü asetik aside dönüştürürken elektron taşıma zincirini kullanır mı?


Fermantasyon / Anaerobik Solunum

Anaerobik solunumun bazı örnekleri arasında alkol fermantasyonu, laktik asit fermantasyonu bulunur.

Açıklama:

Anaerobik solunumun bazı örnekleri arasında alkol fermantasyonu, laktik asit fermantasyonu (yoğurt ve kas ağrısına neden olabilir) ve organik maddenin ayrışması sayılabilir. Denklem şu şekildedir: glikoz + enzimler = karbon dioksit + etanol/laktik asit.

Cevap:

Fermantasyon, bir organizmanın bir karbonhidratı bir alkole veya bir aside dönüştürdüğü anaerobik bir metabolik süreçtir.

Açıklama:

Tüm fermantasyon süreçlerindeki ilk adım, glikozun piruvata dönüştürülmesi olan glikolizdir:

#"C"_6"H"_12"O"_6 → "2CH"_3"COCOO"^(−) + "2H"_2"O" + 2"H"^+#

Biri piruvatı laktata (laktik asit) ve diğeri etanole dönüştüren iki ana fermantasyon türü vardır.


(sun.menloschool.org'dan)

İçinde laktik asit fermantasyonu, piruvat laktik aside dönüştürülür.

#underbrace("CH"_3"COCOO"^-)_color(red)("piruvat") stackrelcolor (mavi)("enzimler")(→) underbrace("2CH"_3"CH(OH)COOH")_color( kırmızı)("laktik asit") #

İçinde alkol fermantasyonuPiruvat, asetaldehite ve daha sonra etanole dekarboksilatlanır.

#"CH"_3"COCOO"^(-)+ "H"^+ stackrelcolor (mavi)("piruvat dekarboksilaz")(→) "CH"_3"CHO" + "CO"_2#

#"CH"_3"CHO" stackrelcolor (mavi)("alkol dehidrojenaz")(⇌) "CH"_3"CH"_2"OH"#

bir aerobik işlem, piruvat tarafından dönüştürülür solunum karbondioksit ve su için.

Piruvatın üç olası kaderinin bir özeti:


(rom vishbiochemblog.wordpress.com)


Anaerobik Solunumun İki Ana Türü Nelerdir?

Anaerobik solunumun iki ana türü, alkollü fermantasyon ve laktik asit fermantasyonudur. Bu solunum yöntemleri, mevcut oksijen miktarı aerobik solunumu destekleyemeyecek kadar düşük olduğunda ortaya çıkar.

Alkolik fermantasyon, glikozu etanole dönüştürür. Alkolik fermantasyonda, glikoz glikoliz ile parçalanır ve bu süreçte iki ATP molekülü salınır. Glikoliz sırasında üretilen piruvik asit molekülleri etanol ve karbondioksite parçalanır. Hayvanlarda laktik asit fermantasyonu süreci de benzer şekilde glikoliz işleminden sonra gerçekleşir. Piruvik asit laktik aside dönüşür ve kas dokusu laktik asit tarafından parçalanır. Laktik asit fermantasyonu, yoğun veya uzun bir antrenman sırasında kasların yanmasının nedenidir. Kasların laktik asit yıkımı, kas dokusunun daha güçlü hale gelmesi için kendini yeniden inşa etmesine neden olur.


Bu Sporda Nasıl Uygulanır?

Birçok sporcu, kısa enerji patlamalarına yardımcı olduğu için bu tür solunumdan yararlanır. Hücrelerinde anaerobik solunumun devam ettiği süreyi uzatmak ve oluşturabilecekleri laktik asit miktarını artırmak için eğitim alabilirler. Antrenman genellikle kısa bir süre için tekrar tekrar atlama veya sprint gibi yüksek yoğunluklu egzersizlerden oluşur. Zamanla, bir kişi vücudunun anaerobik metabolizmaya harcadığı süreyi uzatabilir. Bu, oyunların kısa ve yoğun olduğu beyzbol veya futbol gibi sporlarda faydalı olabilir.


Anaerobik Solunum ve Uygulaması

Anaerobik solunum, solunum substratının eksik oksidasyonunun gerçekleştiği süreçtir. Bu durumda, etil alkol ve CO'nun son ürünleriyle sonuçlanan oksijenin yokluğunda meydana gelir.2 bitkilerde ve laktik asitte (hayvanlarda) çok az enerji ile bulunur.

Anaerobik solunum bazı bakteri, maya ve diğer mantarlar, endoparazitler ve hayvan kas hücrelerinde gözlenir. Fermentasyon olarak da bilinir. Anaerobik solunumun ortak reaksiyonu:

Anaerobik Solunumun Özellikleri

Anaerobik Solunumun Aşaması

Anaerobik solunumun iki kesin aşaması vardır:

1. Glikoliz: Anaerobik solunumun ilk aşaması, aerobik solunumda bulunan aynı glikoliz reaksiyonundan (EMP yolu) bir glikoz molekülünden 2 molekül piruvik asit ve 4H +'nın oluşturulduğu glikolizdir.

2. Fermantasyon: Anaerobik solunumun ikinci aşaması, dekarboksilasyon ve indirgeme reaksiyonlarından oluşan ve pirüvik asidi karbon dioksit (CO2) oluşumu ile etil alkole dönüştüren fermantasyondur.2).

Etanol Fermantasyonu: Bu süreçte iki adım yer alır. İlk önce piruvik asit, piruvik karboksilaz enzimi varlığında karboksilasyona uğrar ve asetaldehit ve CO üretir.2. Daha sonra NADH tarafından dehidrojene edilmiş asetaldehit2 dehidrojenaz enzimi varlığında etanola dönüştürülür.

  • Laktik asit Fermantasyonu: NADH tarafından hidrojeni giderilmiş piruvik asit2 hücrenin anaerobik durumunda ve dehidrogenaz enzimi varlığında laktik aside dönüşür. Anaerobların yanı sıra yüksek hayvanın kas hücresinde laktik asit oluşur. Daha yüksek bitkiler herhangi bir laktik asit üretmez.

Anaerobik Solunumun Enerjisi

İki molekül NADH2 ve glikolizde iki molekül ATP oluşur. Fermantasyon sırasında iki molekül NADH2 kullanılmış. 20 Kcal'lik hafif bir enerji üretmek için sadece iki ATP molekülü kullanılır.

Anaerobik Solunum Uygulaması

Fermantasyon sürecinde çeşitli mikroorganizmalar yer alır ve son derece faydalı son ürünler üretir. Bu faydalı son ürünler birçok yönden insanlığa fayda sağlamaktadır. Endüstriyel sektörlerdeki bazı dikkate değer fermantasyon faaliyetleri aşağıda verilmiştir:


Alkollü Fermantasyon: "Yeni" Bir Enerji Kaynağı mı?

Arabanı mısırla mı yaktın? Portland, Oregon şehrinde gaz satın aldıysanız, var. Portland, şehir sınırları içinde satılan tüm benzinlerin en az %10 etanol içermesini şart koşan ilk şehir oldu. 2006 yılının ortalarına kadar, %85'e kadar etanol (E85 - Şekil 5) benzin karışımları kullanabilen yaklaşık 6 milyon "flex-fuel" araç ABD yollarında seyahat ediyordu. Bu "yeni" endüstri, daha da eski bir biyokimyasal yolla etanol yapmak için "eski" bir maya ve bakteri ekibini kullanır. alkollü fermantasyon. Birçok insan, etanol gibi “yenilenebilir” biyoyakıtları, “yenilenemez” fosil yakıtların azalan mevcudiyetine kısmi bir çözüm olarak görmektedir. Her ne kadar mısırdan yakıt üretmenin gerçek verimliliği konusunda tartışmalar devam etse de, etanol dünya yakıt kaynakları resmine sızıyor (Şekil 6).

Şekil 5: Etanol, yeni "yakıt esnek" arabaların enerji ihtiyacının %85'e kadarını sağlar. Enerji verimliliği hala tartışmalı olsa da, mısır veya selülozdan elde edilen etanol, fosil yakıtlardan daha “yenilenebilir” görünmektedir.

Şekil 6: Bloktaki en yeni çocuklardan biri olan mısır veya selülozdan etanol, mayalar tarafından alkollü fermantasyon – anaerobik bir solunum türü – yoluyla üretilir.

Alkollü içecekler açısından muhtemelen “fermantasyon” terimine aşinasınızdır. Sürecin aslında bazı bakteri ve mayaların ATP yapmak için kullandığı kimyasal bir reaksiyon olduğunu düşünmemiş olabilirsiniz. Laktik asit fermantasyonu gibi, alkolik fermantasyon süreçleri de NAD+'ı yeniden oluşturmak için bir adım daha piruvat yapar, böylece glikoliz ATP yapmaya devam edebilir. Bu anaerobik solunum biçiminde piruvat, etil alkol ve karbondioksite ayrılır:

$C_3 H_3 O_3 (metin) + NADH longrightarrow C_2 H_5 OH ( ext) + CO_2 + NAD^+$

Birçok ticari amaç için bu tür anaerobik solunumu gerçekleştirmek için mayayı evcilleştirdik (Şekil 7 ve Şekil 8). Ekmek yaptığınızda, karbon dioksit gazı kabarcıkları üreterek ekmeği "kaldırmak" için mayayı kullanırsınız. Neden ekmek yemenin seni sarhoş etmediğini düşünüyorsun?

Şekil 7: Mayalar fakültatif anaeroblardır, yani oksijen yokluğunda etil alkol ve karbon dioksit üretmek için alkollü fermantasyon kullanırlar. Her iki ürün de ticari açıdan önemlidir.

Şekil 8: Ekmeğin kabarmasına ((CO_2) kabarcıkları yoluyla) ve üzümlerin mayalanmasına (etanol ekleyerek) yardımcı olmak için anaerobik yeteneklerini kullanmak için mayaları kullanıyoruz.

Bira ve şarap üreticileri, içeceklere alkol eklemek için maya kullanır. Geleneksel maya çeşitleri, bu içeceklerdeki alkol miktarını sadece yapmakla kalmaz, aynı zamanda sınırlandırır, çünkü hacimce %18'in üzerinde alkol mayanın kendisi için toksik hale gelir! Yakın zamanda, hacimce %25'e kadar alkolü tolere edebilen yeni maya türleri geliştirdik. Bunlar öncelikle etanol yakıtı üretiminde kullanılır.

Alkollü fermantasyonun insan kullanımı, glikolizden sonra piruvatta kalan kimyasal enerjiye bağlıdır. Dönüştürücü piruvat, glikolizde üretilene ATP eklemez ve anaerobik organizmalar için bu, ATP üreten hattın sonudur. Tüm anaerobik solunum türleri, glikoz başına sadece 2 ATP verir.

Aerobik ve Anaerobik Solunum: Bir Karşılaştırma

bir dünyada aerob olarak aerobik organizmalar, aerobik solunumu “daha ​​iyi” olarak kabul etme eğilimindeyiz. fermantasyon. Bazı yönlerden öyle. Bununla birlikte, anaerobik solunum, atmosferdeki ve yaşamdaki büyük değişiklikler yoluyla bu gezegende çok daha uzun süre devam etti. ATP yapmanın bu alternatif yolunun bir değeri olmalı. Bu iki solunum tipinin avantajlarını ve dezavantajlarını karşılaştıracağız.

Aerobik solunumun anaerobik solunum lehine önemli bir argüman, genel enerji üretimidir. Oksijen olmadan organizmalar sadece 6 karbonlu glikozu iki 3 karbonlu moleküle parçalayabilir. Daha önce gördüğümüz gibi, glikoliz, glikoz molekülü başına yalnızca iki (net) ATP üretmek için yeterli enerjiyi serbest bırakır. Buna karşılık, aerobik solunum, glikozu (CO_2)'ye kadar parçalayarak 38 ATP'ye kadar üretir. Membran taşıma maliyetleri bu teorik verimi azaltabilir, ancak aerobik solunum sürekli olarak anaerobik solunumdan en az 15 kat daha fazla ATP üretir. Enerji üretimindeki bu büyük artış, muhtemelen neden aerobik organizmaların yeryüzündeki yaşama egemen olduğunu açıklıyor. Aynı zamanda, organizmaların çok hücrelilik ve büyük çeşitlilik ekleyerek boyutlarının nasıl artabildiğini de açıklayabilir.

Bununla birlikte, anaerobik yollar devam eder ve birkaç zorunlu anaerob, aerobik solunumun evriminin ötesinde 2 milyar yıldan fazla bir süre hayatta kaldı. Fermantasyonun avantajları nelerdir?

Yeryüzünde kalan birkaç anoksik (oksijensiz) nişleri işgal eden organizmalar için bir avantaj mevcuttur. Oksijen, “Oksijen Felaketine” neden olan son derece reaktif, zehirli gaz olmaya devam ediyor. Aerobik organizmalar kendilerini korumak için sadece birkaç numara – enzimler ve antioksidanlar – öğrendiler. Anoksik nişlerde yaşayan organizmalar oksijene maruz kalma riski taşımazlar, bu nedenle bu ayrıntılı kimyasalları oluşturmak için enerji harcamaları gerekmez.

Anoksik koşullar yaşayan bireysel hücreler daha büyük zorluklarla karşı karşıyadır. Daha önce kas hücrelerinin düşük oksijen koşullarında ATP yapmak için laktik asit fermantasyonu kullanarak anaerobik solunumu "hatırladığından" bahsetmiştik. Beyin hücreleri “hatırlamazlar” ve dolayısıyla oksijen olmadan herhangi bir ATP üretemezler. Bu, oksijensiz dört dakikadan fazla dayanan çoğu insan için neden ölümün takip ettiğini açıklıyor.

Kas hücrelerindeki varyasyon, anaerobik solunumun bazı faydaları hakkında daha fazla bilgi verir. Omurgalı kaslarında, laktik asit fermantasyonu, kısa yorucu aktivite patlamaları sırasında kasların hızla ATP üretmesini sağlar. Bu tür aktivite için özelleşmiş kas hücreleri, kimyanın yanı sıra yapı bakımından da farklılıklar gösterir. Kırmızı kas lifleri “karanlıktır” çünkü düzenli bir oksijen kaynağı için zengin bir kan kaynağına ve ekstra oksijen tutan bir protein olan miyoglobine sahiptirler. Ayrıca, Krebs döngüsü ve elektron taşıma zincirinin aerobik solunumu sonuçlandırdığı organel olan daha fazla mitokondri içerirler. Beyaz kas hücreleri “hafiftir” çünkü zengin kan kaynağından yoksundurlar, daha az mitokondriye sahiptirler ve oksijen yerine glikojen depolarlar. Koyu et yediğinizde, dayanıklılık kası yiyorsunuz. Beyaz et yediğinizde, sprint için yapılmış kasları yiyorsunuz.

Her kas lifi türünün, farklı biyokimyasal yollarını yansıtan avantajları ve dezavantajları vardır. Kırmızı kaslarda aerobik solunum, çok daha az glikozdan çok miktarda ATP üretir - ancak yavaş, uzun bir süre boyunca. Beyaz kaslardaki anaerobik solunum, hızlı hız patlamaları için hızla ATP üretir, ancak peşinde koşmaya devam eden bir avcı, sonunda beyaz kaslı bir avı yakalayabilir.

Özetle, aerobik ve anaerobik solunumun her birinin belirli koşullar altında avantajları vardır. Aerobik solunum çok daha fazla ATP üretir, ancak oksijen toksisitesine maruz kalma riskini taşır. Anaerobik solunum daha az enerji verimlidir, ancak oksijenden yoksun habitatlarda hayatta kalmaya izin verir. İnsan vücudunda her ikisi de kas fonksiyonu için önemlidir. Aerobik solunum için özelleşmiş kas hücreleri dayanıklılık sağlarken, laktik asit fermantasyonu için özelleşmiş kas hücreleri ise kısa ama yoğun enerji harcamalarını destekler. ATP'yi yaratmanın her iki yolu da dünyadaki yaşamda kritik roller oynar.


Yoğurt

Laktik asit fermantasyonu | Hücresel solunum | Biyoloji

NADH gibi ko-enzimlerin NAD+'a oksidasyonunun, sonunda oksidatif fosforilasyon ve elektron taşıma zinciri yoluyla ATP üretimine nasıl yol açabileceğini keşfetmek.

Kaynak: YouTube, Khan Academy, 2015, Süre 11:21, URL: https://www.youtube.com/watch?v=lfeXuK8pbFw

Yoğurtta fermantasyon süreci

Jake, büyüyen bakterilerin sütü yoğurda dönüştürmesiyle meydana gelen kimyasal değişiklikleri anlatıyor.


Üretken Biyoyakıt Zinciri ve Endüstriyel Biyokataliz

Ayla Sant'Ana da Silva , . Viridiana S. Ferreira-Leitão , Mikrobiyal Enzimlerin Biyoteknolojisinde , 2017

20.4 Biyogaz/Biyometan Üretimi

Anaerobik fermantasyon (AF) süreci, organik atık maddelerin arıtılması ve biyoenerji üretimi için uygun bir teknoloji olarak kabul edilmiştir. Bu süreç, yenilenebilir enerji üretimi, çevre dostu organik atık arıtma, sera gazı emisyonunun azaltılması, sanitasyon yoluyla patojenlerin azaltılması ve gelişmiş gübreleme verimliliği gibi iç içe tarımsal ve çevresel faydalar üretir (Holm-Nielsen ve diğerleri, 2009 Mao ve diğerleri, 2015). ). Bu nedenlerle, organik atıkların AF'si son yıllarda dünya çapında büyük ilgi görmüştür.

AF, oksijenin yokluğunda mikroorganizmalar tarafından organik maddenin biyogaza bozunma sürecidir. AF, düşük güç tüketimi, düşük besin gereksinimleri, düşük çamur üretimi ve organik yükün azaltılmasında ve biyogaz üretiminde yüksek verimlilik gibi önemli avantajlar sunar (Khalid ve diğerleri, 2011 Rajagopal ve diğerleri, 2013). AF için hammadde olarak çeşitli organik malzemeler kullanılmıştır, örneğin lignoselülozik biyokütle (Arreola-Vargas ve diğerleri, 2015 Li ve diğerleri, 2015 Sambusiti ve diğerleri, 2013), belediye katı atıkları (Beevi ve diğerleri, 2015 Luo ve diğerleri, 2014), hayvan gübresi (Babaee ve diğerleri, 2013 Dareioti ve Kornaros, 2015) ve gıda işleme atıkları (Browne ve Murphy, 2013 Zhang ve diğerleri, 2014, 2015), diğerleri arasında. Bu hammaddeler genellikle küçük ölçekli biyogaz tesislerinde bulunur, bu da ek nakliye maliyetlerinden kaçınır ve böylece biyogaz üretimini ekonomik olarak mümkün kılar (Naik ve diğerleri, 2014 Yang ve diğerleri, 2014). AF, biyogaz üretimine ek olarak, biyogübre olarak kullanılabilecek çürütücü adı verilen bir atık elde etmeyi de mümkün kılar. Bitkisel üretimde mineral gübrelerin yerine kabul edilmesi için çürütmenin kalitesi esastır. Yüksek kaliteli çürümeye izin veren parametreler, inorganik safsızlıklar ve patolojik kontaminasyon içermeyen uygun pH, besin ve kimyasal içeriktir (Hamawand, 2015).

Sıcaklık, pH, karbon-azot kütle oranı (C:N oranı), redoks potansiyeli, organik yükleme hızı (OLR) ve alıkonma süresi gibi çeşitli faktörler biyogaz üretimi için anaerobik fermentatif sistemin üretkenliğini ve kararlılığını etkileyebilir. . Sıcaklık, CH'yi doğrudan etkilediği için AF'yi etkileyen ana faktörlerden biridir.4 teslim olmak. Genel olarak, CH4 artan sıcaklıkla üretim artar (Zhang ve diğerleri, 2014). Mikroorganizmaların büyüme hızı pH'dan önemli ölçüde etkilenir. Örneğin, metanojenik arkelerin büyüme hızı, pH'ın 6.0'ın altında ve 8.0'ın üzerinde olduğu durumlarda büyük ölçüde azalır (Mao ve diğerleri, 2015). Anaerobik bakteriler büyümeleri ve stabil bir ortamın sürdürülmesi için dengeli bir beslenme ortamı gerektirdiğinden, C:N oranı AF'nin performansını etkiler. Literatüre göre, 20-30 C:N aralığı, AF için optimum koşul olarak kabul edildi (Puyuelo ve ark., 2011 Zhang ve ark., 2014). Redoks potansiyeli, metanojenik arkelerin büyümesi düşük bir redoks potansiyeli gerektirdiğinden, AF'nin bir göstergesi olarak kullanılabilir. Bu redoks potansiyelinin -200 ila -400 mV arasında değiştiği bildirilmiştir (Naik ve diğerleri, 2014). AF'nin kararlılığı, OLR'ye ve hidrolik tutma süresine (HRT) bağlıdır. OLR yüksek olduğunda, aşırı uçucu asit üretimi nedeniyle fermentatif sistem dengesiz hale gelebilir ve bu da işlemin inhibisyonuna neden olabilir. Aynı davranış kısa HRT'de de gözlenir. Bu nedenle, düşük bir OLR ve uzun bir HRT, sabit ve maksimum metan verimi elde etmek için en iyi stratejiyi sağlar (Naik ve diğerleri, 2014 Mao ve diğerleri, 2015).

Organik materyalin biyogaza dönüşümü, hidroliz, asidojenez, asetojenez ve metanojenez gibi bir dizi metabolik aşamadan geçen bir mikroorganizma konsorsiyumu tarafından gerçekleştirilir. İlk aşama, karmaşık organik malzemelerin şekerler, amino asitler ve yağ asitleri gibi basit organik malzemelere hidrolizini içerir. Asidojenik fazda, önceki adımdaki çözünür ürünler uçucu organik asitlere, alkollere, CO2'ye dönüştürülür.2, H2ve yeni bakteri hücreleri. Asetojenik bakteriler, asidojenik fazda üretilen ürünlerin uygun substratlara oksidasyonundan sorumludur (H2 ve asetik asit) metanojenik arke için. Son adımda, metanojenik arke H'yi dönüştürür.2 ve asetik asit CH'ye4 ve CO2 (Sá ve diğerleri, 2014 Christy ve diğerleri, 2014).

Biyogazın bileşimi, proseste kullanılan hammadde tipine ve çürütücünün çalışma koşullarına göre değişir. Genel olarak biyogaz %50-75 metandan (CH4) ve %25-50 karbondioksit (CO2) az miktarda su buharı (H2O), hidrojen sülfür (H2S) ve amonyak (NH3), diğerleri arasında (Surendra ve diğerleri, 2014). CH4 biyogazın ısı değerinden sorumlu bileşenidir. Genel olarak, %60 CH içeren 1 m3 biyogaz4 yaklaşık 6 kWh elektriğe karşılık gelen 21.5 MJ'lik bir ısıtma değerine sahiptir (Hamawand, 2015 Surendra ve diğerleri, 2014). Biyogaz, elektrik üretimine ek olarak, birleşik bir ısı ve güç ünitesinde ısı üretimine de izin verir (Yang et al., 2014).

20.4.1 Brezilya'da Biyogaz/Biyometanın Üretimi ve Kullanımı

AF sürecinden üretilen biyogaz, biyoenerji üretiminde verimli bir alternatif olarak sunulmuştur. IEA Biyoenerji Görevi 37 üye ülkesindeki biyogaz üretimi, 10.000'den fazla biyogaz tesisiyle Almanya'nın hakimiyetindedir. Diğer üye ülkelerin hiçbirinde (Avusturya, Brezilya, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Norveç, İrlanda, Kore, İsveç, İsviçre, Hollanda ve Birleşik Krallık) 1000'den fazla biyogaz tesisi bulunmamaktadır. Yıllık biyogaz üretimi Almanya'da yaklaşık 80 TWh, Birleşik Krallık'ta 20 TWh, Hollanda ve Fransa'da 4 TWh ve diğer ülkelerde 0,5 ile 2 TWh arasındadır. In countries such as the United Kingdom, Brazil, and South Korea, biogas produced in landfills is the largest source, while landfill gas is only a minor contributor in countries such as Germany, Switzerland, and Denmark. The biogas produced is mainly used for the generation of heat and electricity in most countries, with the exception of Sweden, where approximately half of the produced biogas is used as vehicle fuel. Many countries, such as Denmark, Germany, and South Korea, among others, show initiatives and interest in increasing the share of biogas to be used as a vehicle fuel in the near future ( IEA, 2015 ).

The Brazilian potential for biogas production is great because of the amount of wastewater and organic waste generated, as well as the disposal of waste in landfills. According to Applied Economic Research Institute (IPEA) data, in 2009, Brazil produced 291 million tons of wastes from the agroindustry. If all these residues can be used for energy production, it could represent an energy potential of up to 23 GW/year, which is equivalent to 191,398 GWh/year. The wastes with the highest potential for energy production, approximately 69% of the total estimated for the sector, are bagasse and filter cake from sugarcane, generated mostly in Brazil’s Southeast region. In addition, this region has a high amount of waste generated by dairy cattle (106 million tons/year) and laying hens (4.3 million tons/year). The South Brazil region already generates a large amount of waste through the creation of broilers (7.5 million tons/year—not considering the poultry litter) and pig manure (9.8 million tons/year) ( IPEA, 2012 ). The projection of the biogas/biomethane production potential is approximately 12 billion cubic meters per year in the sugar and alcohol sector and 8 billion cubic meters per year in the food agroindustry sector ( Bley Jr., 2015 ). However, the energy use of biogas for electrical systems in Brazil remains insufficient. The majority of the biogas plants are located on agricultural properties to process residues and on landfills ( IEA, 2015 ). According to the Bank of Generation Information of the Brazilian Electricity Regulatory Agency (ANEEL), there are 403 thermoelectric plants fueled by biomass in operation in the country. Of the total related plants, only 24 are driven by biogas, totaling approximately 66.1 MW of installed capacity, which represents little more than 0.5% of the electricity production by biomass ( ANEEL, 2015 ).

The purification of biogas, through the removal of CO2, H2O, H2S, NH3 and other impurities, makes it possible to obtain biomethane, which can be used as a substitute for natural gas and as a transportation fuel ( Holm-Nielsen et al., 2009 Pöschl et al., 2010 ). This approach allows an efficient integration of biogas into the energy sector, and it is also observed that the industries are strongly interested in this product, not only in Brazil but in Africa, Europe and throughout the Americas ( Bley Jr., 2015 ). Applications of gaseous fuels developed from shale gas in the United States have been tendered competitively around the world. In Brazil, impacts are already observed on the use of engines relying on 100% natural gas (perfectly replaceable by biomethane), including heavy loads, trucks and buses. Shale gas has accelerated the arrival of the “Age of gas” in the world energy matrix and in Brazil ( Bley Jr., 2015 ).

Currently, the use of biogas as a vehicle fuel is rare. However, one project developed by ITAIPU Binacional, the Itaipu Technology Park Foundation, Scania, Haacke Farm, and the International Center on Renewable Energy-Biogas/CIBiogás-ER has demonstrated the viability to use biomethane as a vehicle fuel ( IEA, 2015 ). A recent initiative is the creation of legislation (Resolution No. 8, Jan 30, 2015) that will allow the development of the biomethane market in Brazil. This legislation was developed by the government’s National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP) and applied to biomethane produced from biodegradable materials originating from agroforestry and organic waste and intended for nationwide use as a fuel for vehicles, in commercial shipping and for residential use. The standard includes obligations regarding quality control to be met by the various economic agents who trade biomethane throughout Brazil ( IEA, 2015 ).

20.4.2 Biohydrogen Production via AF

Another strategy that has been extensively studied is H2 production from the AF process. In particular, hydrogen has attracted great interest due to its high energy content (143 kJ·g −1 ) and clean burning. H2 production via AF can be performed by mixed microbial cultures derived from natural environments or pure cultures selected from H2-producing bacteria. The use of mixed cultures for large-scale processes is considered favorable due to the control and operation of the process being facilitated by the use of nonsterile media, reducing the overall cost. In this approach, H2-consuming microorganisms are inhibited and/or eliminated, allowing the selection of H2-producing microorganisms. This effect is obtained by pretreatment of the inoculum. During pretreatment, the H2-producing-bacteria, such as Clostridium, can form endospores as a result of bacterial stress when in hostile environmental conditions (high temperature, nutrient limitation, extreme acidity and alkalinity), while methanogenic archaea (H2-consuming microorganisms) cannot resist these conditions ( Sá et al., 2013 ). Different chemical (acid, alkali, or organic compounds) and physical (heat, aeration, ultraviolet, ultrasonic, and freezing/thawing) methods of inoculum pretreatment have been reported in the literature to favor H2 production ( Cui and Shen, 2012 Dong et al., 2010 Wang and Wan, 2008 Wang et al., 2011 ).

Studies have shown that microorganisms of the genus Clostridium are primarily responsible for H2 production in inocula with different methods of pretreatment ( Lee et al., 2009 Liu et al., 2009 Ren et al., 2008 ). These microorganisms produce hydrogenase enzymes that catalyze the reversible reaction of hydrogen oxidation (2H + +2e − ↔H2) ( Kirtay, 2011 ). Sá et al. (2013, 2011) have used the level of hydrogenase gene (hyd) expression as an indicator of H2 production in different systems.

A wide variety of materials rich in carbohydrates, lipids, and/or proteins can be used as substrates in the production of H2 by AF. Carbohydrates, such as sucrose and glucose, are easily assimilated by fermentative bacteria. However, sources of pure carbohydrates represent expensive substrates for H2 production in large scale. In this context, the use of waste materials as potential substrates for H2 production has attracted great interest ( Lin et al., 2012 ). Different waste materials have been used for H2 production, such as food waste ( Yong et al., 2015 Gadhe et al., 2014 ), sugarcane vinasse from ethanol production ( Fernandes et al., 2010 Santos et al., 2014 ), dairy industry wastewater ( Karadag et al., 2014 ), lignocellulose hydrolysates ( Chen et al., 2013 Nissila et al., 2014 ), glycerin from biodiesel processing ( Fernandes et al., 2010 ), and palm oil mill effluent ( Chong et al., 2009a,b ), among others.

20.4.3 Sequential Production of H2 ve CH4

The use of waste materials for H2 production has been gaining importance to support environmental sustainability. However, most of the organic fraction remains soluble at the end of the fermentation process ( Peixoto et al., 2012 ). A two-stage process for sequential production of H2 ve CH4 has been considered as an alternative to improve the viability of soluble organic fraction treatment. This system includes the separation of acidogenic and methanogenic processes for the production of H2 ve CH4, sırasıyla. In the first stage (acidogenic process), organic matter is degraded to organic acids and H2, and in the second stage (methanogenic process), organic acids are metabolized to CH4 ve CO2 ( Kiran et al., 2014 ).

The purpose of using a two-stage system for the production of H2 ve CH4 is to optimize each process separately. In addition, previous studies showed that the two-stage process for the production of H2 ve CH4 allows the production of energy with higher efficiency than a single-stage process for CH4 production ( Luo et al., 2011 Liu et al., 2006 ). A recent review showed that the sequential production of H2 ve CH4 has higher energy potential than the production of CH4 in a single-stage process. The authors have shown through calculations of the theoretical energy production that the two-stage process using sucrose, glucose or fructose as a substrate presented approximately 9% more energy than the CH4 production process in a single stage. Values of approximately 14% and 11% were obtained for xylose and glycerol, respectively ( Sá et al., 2014 ).


12 Pros and Cons of Anaerobic Respiration

Respiration takes place in two different ways in cells: either aerobically or anaerobically. The amount of energy that is produced will then be distributed to a number of different needs throughout the body. What makes anaerobic respiration different is that it doesn’t need to have oxygen present for it to begin. There are certain advantages to anaerobic respiration that aerobic respiration cannot provide, but there are certain disadvantages that must also be considered.

Here is a look at some of the key points to consider when evaluating anaerobic respiration today.

What Are the Pros of Anaerobic Respiration?

1. Muscles can respire even when they don’t have oxygen available.
When you’re working out, the amount of oxygen the body needs to aerobically respire increases. Inevitably there won’t be enough oxygen available within the body for every muscle group to be able to have what it needs. Through the process of anaerobic respiration, the muscles can still get the energy it needs to continue working so that the body doesn’t just shut down.

2. It assists aerobic respiration.
A unique component of anaerobic respiration is the fact that it can metabolize pyruvic acid. This acid is used to regenerate the enzymes that the body needs for a process called glycolysis, which starts the respiration process in the first place. If oxygen becomes available, then the body can transition from anaerobic respiration to aerobic respiration, thus completing an energy cycle that can keep the body moving.

3. The body can adapt the energy more quickly.
Anaerobic respiration is an essential part of the human fight or flight reaction. The energy it produces is more readily absorbed when compared to aerobic energy, allowing the cells to start the respiration process for replenishment. This gives people bursts of energy when necessary to respond to any given situation so that reactions can be appropriate.

4. It can create a renewable source of energy.
Certain organisms that are 100% anaerobically inclined will produce gas as a byproduct of their respiration process. This happens most frequently when they are breaking down waste products of some sort. The gas that is produced is often combustible, which means it could potentially be harnessed to create a source of energy that is renewable.

5. People can raise their threshold levels for lactic acid.
With regular high-intensity exercise training sessions, it becomes possible to raise a personal threshold level for lactic acid. Although there are eventually caps on the threshold that exist, people are able to extend their ability to exercise by up to 50% with frequent high-intensity sessions.

6. Only a few minutes of anaerobic exercises are typically necessary to improve respiration rates.
Compared to aerobic exercises, it only takes about 50% of the time to use strength training for maximum benefit. Even resistance machines can help to create these exercises to build up threshold levels. When first getting started, this often means only a few minutes per day need to be dedicated to this process.

What Are the Cons of Anaerobic Respiration?

1. It produces lactic acid as a side effect.
Because there isn’t always oxygen involved in the respiration process, the amount of glucose that is broken down is reduced greatly. According to some estimates, anaerobic respiration only provides 5% of the energy potential from glucose that aerobic respiration is able to provide. Because every action as an equal and opposite reaction, a waste product is created and in this instance it is lactic acid. There is only so much lactic acid that can be stored, which means eventually the body shuts down because it just doesn’t have any room to leave waste products from energy production.

2. Too much of it can cause pain and cramping to occur.
Anaerobic respiration may help to allow muscles to receive the energy that they need, but too much of it causes pain and cramping within the muscle. This is because the lactic acid has built up so much that the muscle affected cannot properly contract any more. It requires rest periods where a person’s circulatory system can filter out the lactic acid for the muscle to recover and that can be a lengthy amount of time. Although stretching out muscles can help filter out some of the lactic acid, it won’t increase the muscle capacity.

3. It is a temporary process for many forms of life.
Although anaerobic respiration is a bit of evolution that may trace back as far as 3.5 billion years, the fact remains that for most forms of life, it is a temporary solution to a lack of oxygen problem. Some living microbes, such as yeast, thrive in oxygen-free environments because they are naturally geared toward the anaerobic process. For humans, without oxygen, eventually the body shuts down. It means this form of respiration is a temporary process that can only provide a limited benefit.

4. It does not provide endurance energy.
Anaerobic energy might be excellent for the fight or flight response, but it doesn’t have the power to endure. Once muscle groups reach their threshold of lactic acid, they stop functioning. That’s the feeling of fatigue that sets in rapidly. Even in well conditioned athletes, the maximum level of energy output from anaerobic respiration that can be produced is about 4 minutes worth of maximum effort.

5. Metabolism rates increase for calorie burning, but not for fat burning.
The problem with anaerobic respiration is where it tends to originate: within the body’s muscle fibers. The cells of the muscle are stimulated by this form of respiration, but it also requires energy for it to happen. This often results in muscle tissues being consumed by the body instead of fat tissues. There is no guarantee that the targeted muscle groups are going to see the consumption either, which means the toning process can become inconsistent without aerobic respiration added from time to time.

6. Working to muscle fatigue increases the chances of an injury.
Even with proper stretching and conditioning, working until the muscles refuse to contract creates more risk for strains, sprains, and tears to occur. People are often encouraged to push out “one more rep” to increase their threshold levels, but that extra rep might take the muscles beyond their capacity. Only listen to your body and you’ll be able to avoid this disadvantage.

The pros and cons of anaerobic respiration show that it is an essential component of life. 3.5 billion years of potential evolution have created a system where a person can max out their energy output for up to 4 minutes. It takes time to develop threshold levels, so be sure to include weight training with running or other forms of aerobic exercise for a maximum level of benefit.


Lesson 4.4 - Anaerobic Pathways: Life Without Oxygen Flashcards Preview

Define Alcohol Fermentation

A process in which pyruvate is decarboxylated, producing a molecule of CO2, ethanol, and an NAD + .

What is a process in which pyruvate is decarboxylated, producing a molecule of CO2, ethanol, and an NAD +​ known as?

Define Lactate Fermentation

A process in which pyruvate reacts with NADH and is converted directly into lactate and regenerates NAD + .

What is a process in which pyruvate reacts with NADH and is converted directly into lactate and regenerates NAD + known as?

Fermentation pathways enable organisms to use _____ as a source of ATP, without an _____ transport chain.

Fermentation pathways enable organisms to use glikoliz as a source of ATP, without an elektron transport chain.

Alcohol fermentation is performed by _____ and has significant commercial value.

Alcohol fermentation is performed by Maya and has significant commercial value.

Lactate fermentation in muscles provides a supplementary source of _____ when energy demands are very high.

Lactate fermentation in muscles provides a supplementary source of ATP when energy demands are very high.

_____ respiration uses inorganic substances other than O2 as terminal electron acceptors in an electron transport chain.

Anaerobic respiration uses inorganic substances other than O2 as terminal electron acceptors in an electron transport chain.

Compare aerobic respiration and fermentation in terms of the amount of ATP that can be generated from a single glucose molecule.

Aerobic respiration and fermentation can generate quite different numbers of molecules of ATP from a single glucose molecule. Cells that rely on fermentation to generate ATP using only glycolysis generate 2 ATP per molecule of glucose. Conversely aerobic respiration uses an electron transport chain and produces approximately 36–38 ATP per molecule of glucose.

Why do cells rely on fermentation rather than glycolysis alone?

If cells relied on glycolysis alone, they would quickly run out of NAD+, a necessary reactant in glycolysis. They rely on fermentation to regenerate the NAD+.

Explain the anaerobic pathway that is used to create a loaf of bread. How does this pathway work?

The alcoholic fermentation pathway is used by bakers to create a loaf of leavened bread. Yeast is mixed with a small amount of sugar and is blended into dough, where oxygen levels are low. As the yeast cells convert the sugar into ethanol and CO2, the gaseous CO2 expands and creates gas bubbles that cause the dough to rise. In the oven, thermal energy evaporates the alcohol and causes further expansion of the bubbles, producing leavened bread.

Do our muscle cells produce alcohol? Given that alcohol and lactate fermentation both yield two ATP molecules for every glucose molecule, do you think it would make any difference which pathway was used? Açıklamak.

No, our muscle cells do not produce alcohol instead they undergo lactate fermentation under anaerobic conditions. Even though they produce the same number of ATP per molecule of glucose, alcohol is toxic. Producing it in large amounts during strenuous exercise would cause a variety of problems for the cell and for the organism as a whole.

Using what you know about lactic acid fermentation, explain why a person could not perform sternuous exercise indefinitely.

Muscle tissue has a lactate threshold, which is the point of lactic acid buildup at which the acid cannot be carried away from muscle tissue as quickly as it is produced. After reaching this threshold, muscle damage would result and a person would eventually be unable to continue exercising.


Videoyu izle: Oksijensiz Solunum (Mayıs Ayı 2022).