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Vergleich der aeroben vs. anaeroben Atmung

Vergleich der aeroben vs. anaeroben Atmung


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Die folgenden Grafiken vergleichen den Glukoseabbau in Hefen (unter anaeroben bzw. aeroben Bedingungen)

Meine Frage ist, warum sieht die erste nicht wie eine gerade Linie aus wie die zweite? Folgen sie nicht tatsächlich ähnlichen Prozessen?


Ich denke, der Grund, warum die Glukosekonzentration im aeroben Fall schneller ist als im anaeroben, wird von Chris perfekt erklärt. Zusammenfassen:-

Der Energiebedarf des Organismus bleibt in beiden Zuständen mehr oder weniger konstant. Da die aerobe Atmung mehr Energie pro Glukose erzeugt (38ATP), dauert es länger, bis die gleiche Konzentration der Glukose aufgebraucht ist, als bei der anaeroben Atmung, bei der weniger Energie freigesetzt wird.(2ATP)

Die Nichtlinearität bei anaerober Atmung kann wahrscheinlich so erklärt werden:
Im aeroben Fall wird Glucose zu Wasser und Kohlendioxid oxidiert, die beide den Atmungsprozess nicht beeinflussen. Der erste Schritt der Glykolyse, die Phosphorylierung von Glucose, hat eine sehr negative Änderung der freien Energie, ist also praktisch irreversibel. Daher beeinflusst ein Abfall der Glukosekonzentration die Energiefreisetzungsrate nicht und daher bleibt die Energiefreisetzungsrate konstant, was zu einem linearen Diagramm führt. Im anaeroben Fall ist das Endprodukt jedoch nicht metabolisierter Ethylalkohol. Die Umwandlung der durch Glykolyse gebildeten Brenztraubensäure zu Ethylalkohol ist nicht so stark irreversibel (geringere Änderung der freien Energie) und wird bei hohen Produktkonzentrationen erheblich reversibel. Dies bedeutet, dass der produzierte Ethylalkohol die Geschwindigkeit des Glukosestoffwechsels beeinflusst und ihn durch negative Rückkopplung verlangsamt (Prinzip von Le Chatelier). Dies verringert die Geschwindigkeit der Glucoseverwertung bei niedrigen Glucosekonzentrationen, d. h. hohen Konzentrationen von Ethylalkohol. Dies verringert den Steigungswert bei niedrigeren Glucosekonzentrationen im Graphen und erzeugt somit die Nichtlinearität.


Ihre Grafiken zeigen zwei Dinge: Ab der gleichen Konzentration (150 mM/l) ist die Metabolisierung von Glukose unter anaeroben Bedingungen nicht linear. Die andere Beobachtung ist, dass die Glukose unter aeroben Bedingungen viel langsamer metabolisiert wird. Dies liegt daran, dass unter anaeroben Bedingungen 2 Moleküle ATP aus der Metabolisierung eines Moleküls Glukose erzeugt werden (für alle Details zu den biochemischen Stoffwechselwegen siehe den Artikel "Ethanol Fermentation" in der Wikipedia) während für die vollständige Atmung eines Moleküls Glukose unter aeroben Bedingungen erzeugt 32 Moleküle ATP (2 aus der Glykolyse und 30 aus dem Zitronensäurezyklus).

Um also genügend Energie zu erzeugen, muss die Hefe die Glukose viel schneller metabolisieren, wenn die Bedingungen anaerob sind, was die Form des Graphen erklärt, während der Graph unter aeroben Bedingungen linear bleibt. Die Metabolisierung beginnt in beiden Fällen mit der Glykolyse, verläuft aber danach anders. Aerobe Bedingungen produzieren Wasser und CO₂, während die anaeroben Bedingungen Ethanol und CO₂ produzieren.


Ich denke, unter anaeroben Bedingungen fermentieren sie, was sich von der Atmung unterscheidet. Die Atmung produziert viel mehr ATP aus einem einzelnen Glukosemolekül, da der biochemische Weg anders ist und mehr Schritte umfasst, von denen jeder ein wenig Energie produziert.

Beachten Sie auch, dass in der Grafik rechts die X-Achse bis 6 reicht. Das bedeutet, dass die Glukose links viel schneller verarbeitet wird. Vielleicht liegt das daran, dass Mitochondrien zahlreich sind und den Zucker schneller verarbeiten können?

Was die Kurve angeht, kann ich nur denken, dass die Fermentation so langsam ist, dass das produzierte ATP von der Zelle in der gleichen Geschwindigkeit verbraucht wird. Bei der Atmung wird das ATP in großen Mengen produziert und beginnt sich somit anzusammeln, was den Prozess zur Verlangsamung reguliert. Aber vielleicht übersehe ich hier etwas Wichtiges.


Unterschied zwischen aerober und anaerober Atmung

Aerobic bezeichnet den Begriff ‘in Gegenwart von Sauerstoff’ während das Wort anaerob bezeichnet die ‘Abwesenheit von Sauerstoff’. Also die Atmung, die im Anwesenheit von Sauerstoff wird als aerobe Atmung bezeichnet, andererseits wird die Atmung im Abwesenheit von Sauerstoff ist als anaerobe Atmung bekannt.

Dementsprechend heißt die chemische Reaktion, bei der das Nährstoffmolekül mit dem Ziel der Energiegewinnung zerlegt wird Atmung. Also die Energie, die der Körper benötigt, um gute Leistungen zu erbringen, die durch die chemische Reaktion erzeugt wird. Dieser Vorgang findet in den Mitochondrien oder im Zytoplasma der Zelle entweder aerob oder anaerob statt.

Im Folgenden werden wir die wichtigen Punkte betrachten, die die aerobe Atmung von der anaeroben Atmung unterscheiden.


Aerobe und anaerobe Atmung und ihre Unterschiede verstehen

Es gibt zwei Hauptarten der Atmung: aerob und anaerob. Dieser Artikel wird Ihnen ein gutes Verständnis dieser beiden Prozesse vermitteln und auch die wichtigsten Unterschiede zwischen ihnen auflisten.

Es gibt zwei Hauptarten der Atmung: aerob und anaerob. Dieser Artikel wird Ihnen ein gutes Verständnis dieser beiden Prozesse vermitteln und auch die wichtigsten Unterschiede zwischen ihnen auflisten.

Der aerobe Atmungsprozess ist das Gegenteil des Prozesses der Photosynthese. Aufgrund des Fehlens von Licht stoppt der Prozess der Photosynthese nachts, aber die aerobe Atmung findet jederzeit statt.

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Die Atmung ist ein Prozess der Energiefreisetzung durch den Abbau von Energiemolekülen, die aus der Nahrung gewonnen werden. Dieser Prozess wird von allen Arten von Lebewesen durchgeführt, um die Energie zu produzieren, die für die Durchführung verschiedener Stoffwechselaktivitäten wie Wachstum, Reparatur und Fortbewegung erforderlich ist.

Die aerobe und anaerobe Atmung erfolgt auf zellulärer Ebene. Lassen Sie uns einen Blick darauf werfen, wie diese beiden Prozesse ablaufen und was die Unterschiede zwischen ihnen sind.

Aerobes Atmungsverfahren

Die aerobe Atmung erfolgt in Gegenwart von Sauerstoff. Es kommt in allen Pflanzen, Tieren und einigen prokaryotischen Organismen vor. Der Prozess beinhaltet eine chemische Reaktion, die zum Abbau von Energiemolekülen führt, die aus Kohlenhydraten (hauptsächlich Glukose), Proteinen und Lipiden gewonnen werden. Wenn ein Glucosemolekül in Gegenwart von Sauerstoff abgebaut wird, wird Energie sowie Kohlendioxid und Wasser als Nebenprodukte der Reaktion freigesetzt. Die erzeugte Energie wird in Form von Adenosintriphosphat (ATP)-Moleküle, um die verschiedenen Stoffwechselprozesse durchzuführen. Sauerstoff, der ein gutes Oxidationsmittel ist, fungiert in diesem Prozess als Elektronenrezeptor.

Hier ist die chemische Reaktionsgleichung:

Glukose + Sauerstoff → Kohlendioxid + Wasser + Energie (ATP)

Durch die obige chemische Reaktion werden etwa 2900 KJ Energie freigesetzt. Beim Abbau eines einzelnen Glukosemoleküls mit Hilfe von Sauerstoff entstehen etwa 38 ATP-Moleküle. Diese Energie wird im Körper zur späteren Verwendung gespeichert.

Etwas tiefer in den Prozess einsteigend, kann die aerobe Atmung in drei Hauptphasen unterteilt werden:

  • Glykolyse: In diesem Stadium sind einige der ATP-Moleküle, einige Kohlenstoffmoleküle, bekannt als Pyruvat oder Brenztraubensäure, und einige NADH-Moleküle werden erzeugt. Sauerstoff spielt in dieser Phase keine Rolle.
  • Krebs Zyklus: In dieser Phase werden ungenutzte Kohlenstoffmoleküle verwendet, um eine weitere Reihe chemischer Reaktionen zu initiieren, um mehr NADH-Moleküle und ein weiteres Molekül namens FADH2 zu produzieren.
  • Elektronentransportphosphorylierung: In dieser Phase werden zusätzliche ATP-Moleküle unter Verwendung des Rests der Reaktantenmoleküle erzeugt.

Anaerober Atmungsprozess

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Anaerobe Atmung bezieht sich auf die Art der Atmung, die ohne Sauerstoff stattfindet. Diese Form der Atmung wird in Bakterien, Hefen, einigen Prokaryonten und Muskelzellen durchgeführt. Dabei entstehen durch den Abbau von Glucosemolekülen Energie, Kohlendioxid und Milchsäure bzw. Alkohol. Es verwendet andere Elektronenakzeptoren als Sauerstoff und beinhaltet die Prozesse der Glykolyse und Fermentation. Anaerobe Atmung wird im Fall von Hefezellen allgemein als Fermentation bezeichnet. Hier ist die chemische Gleichung für die anaerobe Atmung.

Die Reaktion kann auf eine der beiden folgenden Arten erfolgen:

Die obige chemische Reaktion erzeugt 2 ATP-Moleküle durch den Abbau eines Glucosemoleküls mit Kohlendioxid und Ethanol oder Milchsäure als Nebenprodukte. Durch das Fehlen von Sauerstoff wird das Glukosemolekül nur teilweise abgebaut, wodurch weniger Energie erzeugt wird. Bei Hefezellen entsteht Ethanol, bei Muskelzellen als Nebenprodukt Milchsäure. Milchsäure ist eine giftige Chemikalie, die Krämpfe verursacht.

Die Unterschiede

  • Die aerobe Atmung erfordert Sauerstoff, während die anaerobe Atmung in Abwesenheit von Sauerstoff stattfindet.
  • Die meisten Pflanzen- und Tierzellen verwenden aerobe Atmung. Andererseits führen anaerobe Bakterien, Hefezellen, Prokaryonten und Muskelzellen eine anaerobe Atmung durch.
  • Die aerobe Atmung ist effizienter als die anaerobe Atmung. Für ein Glukosemolekül produziert die aerobe Atmung 38 ATP-Moleküle, während die anaerobe Atmung nur 2 ATP-Moleküle produziert.
  • Die aerobe Atmung findet normalerweise in den Mitochondrien statt, während die anaerobe Atmung im Zytoplasma stattfindet.
  • Bei der aeroben Atmung sind die Endprodukte Kohlendioxid und Wasser. Bei der anaeroben Atmung sind die Endprodukte Ethylalkohol oder Milchsäure und Kohlendioxid.
  • Die aerobe Atmung braucht länger, um Energie freizusetzen. Anaerobe Atmung ist ein viel schnellerer Prozess.

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Anaerober Elektronentransport in H. pylori

Fumarat-Atmung

Die durch das Enzym Fumaratreduktase katalysierte Reduktion von Fumarat kann ein wichtiger Energietransduktionsweg in anaeroben Bakterien sein (33). Bei fakultativen Anaerobiern wird das Enzym spezifisch durch niedrige Sauerstoffspannungen und in E coli dies wird durch die globale Regulierungsbehörde Fnr vermittelt. Mendz und Hazell (37) identifizierten ursprünglich eine Vielzahl von Produkten des Fumaratstoffwechsels in H. pylori Zellen oder Lysate unter Verwendung von Kernspinresonanz(NMR)-Techniken. Unter ihren Versuchsbedingungen war das Hauptprodukt des Fumaratstoffwechsels Malat, das anschließend in Pyruvat umgewandelt wurde. Bei weiterer Inkubation wurden die Endprodukte als Succinat, Acetat, Lactat, Alanin und Formiat identifiziert. Die Produktion von Succinat deutete auf eine Fumarat-Reduktase-Aktivität hin und lieferte erste Hinweise darauf, dass H. pylori kann über anaerobe Atmung ATP erzeugen. Unter Verwendung von 13 C-NMR und kürzeren Inkubationszeiten haben Chalk et al. (11) zeigten, dass das Hauptendprodukt des Fumaratmetabolismus unter anaeroben Inkubationsbedingungen Succinat war, was wiederum auf eine aktive Fumaratreduktase hinweist, und sie stellten auch die vorübergehende Akkumulation von Malat fest. Fumarat wird transportiert in H. pylori Zellen durch einen oder mehrere C4-Dicarboxylat-Träger, höchstwahrscheinlich in Antiport mit Succinat (38) in ähnlicher Weise wie die Dcu-Systeme von E coli, von denen Homologe in der H. pylori 26695- und J99-Genomsequenzen.

Das Fumarat-Reduktase-Enzym aus H. pylori wird von Kelly und Hughes in Kapitel 12 dieses Buches ausführlicher diskutiert, aber die Anordnung der FrdABC-Proteine ​​in der Atmungskette ist in Abb. 1 dargestellt. Aus Sicht des Elektronentransports ist die Funktion der Fumaratatmung in H. pylori ist nicht ganz klar, da es (noch) keine Beweise für anaerobes Wachstum gibt, das durch die Fumaratreduktion unterstützt wird. Ein frdA Mutante wies im Vergleich zum Wildtyp eine stark verlängerte Lag-Phase auf, was auf eine wichtige physiologische Rolle unter den üblichen mikroaeroben Kulturbedingungen schließen lässt (21). Fumaratreduktase könnte zur Energieeinsparung beitragen H. pylori und kann auch alternative Funktionen haben, z. B. als Teil eines Mechanismus zum Redox-Balancing (siehe Kapitel 12).

Nachweis für die Verwendung anderer anaerober Elektronenakzeptoren

Abgesehen von Fumarat gibt es keine direkten experimentellen Beweise dafür, dass H. pylori ist in der Lage, andere Elektronenakzeptoren als Sauerstoff zu verwenden. H. pylori besitzt keine Gene für eine Nitratreduktase. Es gibt jedoch ein Gen (HP0407/jhp974), das für eine potentielle N- oder S-Oxid-Oxidoreduktase (17) kodiert, die, obwohl von Tomb et al. (61) ähnelt einer Reihe von Molybdopterin-haltigen Enzymen, die als periplasmatische Reduktasen für alternative Oxidationsmittel wie Dimethylsulfoxid oder Trimethylamin fungieren n-Oxid.


Unterschied zwischen aerober und anaerober Atmung

Sauerstoff

Aerobic Atmung: Aerobe Atmung erfolgt in Gegenwart von Sauerstoff.

Anaerobe Atmung: Die anaerobe Atmung erfolgt in Abwesenheit von Sauerstoff.

Arten von Pflanzen und Tieren

Aerobe Atmung: Aerobe Atmung findet sich bei allen höheren Pflanzen und Tieren.

Anaerobe Atmung: Anaerobe Atmung findet sich meist bei Mikroorganismen, selten aber bei höheren Organismen.

Auftreten

Aerobic Atmung: Die aerobe Atmung findet nur innerhalb der Zelle statt.

Anaerobe Atmung: Anaerobe Atmung kann überall auftreten.

Lokalisierung innerhalb von Cell

Aerobic Atmung: Die aerobe Atmung erfolgt im Zytoplasma und in den Mitochondrien.

Anaerobe Atmung: Anaerobe Atmung findet nur im Zytoplasma statt.

Dauerhafte/vorübergehende Natur

Aerobic Atmung: Aerobe Atmung erfolgt kontinuierlich in Gegenwart von Sauerstoffgas.

Anaerobe Atmung: Anaerobe Atmung findet bei Mikroorganismen kontinuierlich statt. Bei höheren Tieren tritt es jedoch in Abwesenheit von Sauerstoff auf.

Schritte

Aerobic Atmung: Die aerobe Atmung erfolgt durch Glykolyse, Pyruvatoxidation, TCA-Zyklus, Elektronentransportkette und ATP-Synthese.

Anaerobe Atmung: Die anaerobe Atmung erfolgt durch Glykolyse und unvollständigen Abbau von Pyruvat.

Effizienz

Aerobic Atmung: Die aerobe Atmung erzeugt 36 ATPs pro Glukosemolekül.

Anaerobe Atmung: Anaerobe Atmung erzeugt 2 ATPs pro Glukosemolekül.

Toxizität

Aerobic Atmung: Aerobe Atmung ist für den Organismus ungiftig.

Anaerobe Atmung: Aerobe Atmung ist für höhere Organismen giftig.

Endprodukte

Aerobic Atmung: Endprodukte bei der aeroben Atmung sind Kohlendioxid und Wasser.

Anaerobe Atmung: Endprodukte der Fermentation in Hefe sind Ethanol und Kohlendioxid. Bei Tieren ist das Endprodukt Milchsäure. Bakterien produzieren als Endprodukte Methan und Schwefelwasserstoff.

Oxidation

Aerobic Atmung: Das Substrat wird während der aeroben Atmung vollständig zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert.

Anaerobe Atmung: Substrat wird während der anaeroben Atmung unvollständig oxidiert.

Abschluss

Die Zellatmung erfolgt auf zwei Wegen, die als aerobe Atmung und anaerobe Atmung bekannt sind. Die aerobe Atmung findet hauptsächlich bei höheren Tieren und Pflanzen statt. Anaerobe Atmung tritt bei Mikroorganismen wie parasitären Würmern, Hefen und einigen Bakterien auf. Sowohl bei der aeroben als auch bei der anaeroben Atmung wird Glucose als Substrat verwendet. Die aerobe Atmung erfolgt in Gegenwart von Sauerstoff, wobei das Substrat vollständig oxidiert wird, wobei anorganische Endprodukte, Kohlendioxid und Wasser entstehen. Im Gegensatz dazu erfolgt die anaerobe Atmung in Abwesenheit von Sauerstoff, wodurch das Substrat unvollständig oxidiert wird, was zu organischen Endprodukten wie Ethanol führt. Da die anaerobe Atmung das Substrat unvollständig oxidiert, ist die Ausbeute an ATP im Vergleich zu ihrer Ausbeute bei der aeroben Atmung sehr gering. Aerobe Atmung liefert 36 ATPs, aber anaerobe Atmung liefert nur 2 ATPs pro Glukosemolekül. Dies ist der Unterschied zwischen aerober Atmung und anaerober Atmung.

Referenz:
1. Cooper, Geoffrey M. “Metabolic Energy.” Die Zelle: Ein molekularer Ansatz. 2. Auflage. U.S. National Library of Medicine, 01. Januar 1970. Web. 07. April 2017.
2. Jurtshuk, Peter und Jr. “Bakterischer Stoffwechsel.” Medizinische Mikrobiologie. 4. Auflage. U.S. National Library of Medicine, 01. Januar 1996. Web. 07. April 2017.
3. “Aerobic Respiration and Anaerobic Respiration – Pass My Exams: Einfache Prüfungsrevisionsnotizen für GSCE Biology.” Aerobic Respiration and Anaerobic Respiration – Pass My Exams: Einfache Prüfungsrevisionsnotizen für GSCE Biology. N.S., N.D. Netz. 07. April 2017.

Bild mit freundlicher Genehmigung:
1. “Aerobic Pathways” Von Boumphreyfr – Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. � Aerobic versus Anaerobic Respiration” Von OpenStax College – Anatomie und Physiologie, Connexions-Website. 19. Juni 2013. (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia


Was ist aerobe Atmung?

Die aerobe Atmung findet in den Mitochondrien statt und kann als Abbau von Glukose in Gegenwart von Sauerstoff beschrieben werden, um mehr Energie zu produzieren. Sauerstoff ist eine sehr wichtige Voraussetzung um zu produzieren Energie/ ATP (Adenosintriphosphat). Obwohl dabei Fette, Proteine ​​und Kohlenhydrate als Reaktionspartner verbraucht werden, ist dies die bevorzugte Methode zum Pyruvatabbau bei der Glykolyse und erfordert, dass Pyruvat in die Mitochondrien gelangt, um durch den Kreb-Zyklus vollständig oxidiert zu werden. Die Produkte dieses Prozesses sind Kohlendioxid und Wasser, aber die übertragene Energie wird verwendet, um Bindungen in ADP zu brechen, da die dritte Phosphatgruppe hinzugefügt wird, um ATP zu bilden, durch Phosphorylierung auf Substratebene. NADH und FADH2.

In aeroben Zellen laufen die Elektronentransportkette und die meisten chemischen Reaktionen der Atmung in den Mitochondrien ab. Das Membransystem der Mitochondrien macht den Prozess viel effizienter, indem es die chemischen Reaktionspartner der Atmung an einem kleinen Ort konzentriert. Menschen und andere Tiere sind auf die aerobe Atmung angewiesen, um am Leben zu bleiben, können jedoch die Lebensdauer oder Leistungsfähigkeit ihrer Zellen in Abwesenheit von Sauerstoff verlängern, indem sie Formen der anaeroben Atmung verwenden.

Was Sie über aerobe Atmung wissen müssen

  • Aerobe Atmung kann als der Abbau von Glukose in Gegenwart von Sauerstoff beschrieben werden, um mehr Energie zu produzieren.
  • Es ist ein permanenter Prozess, der sich während des gesamten Lebens von Pflanzen und Tieren fortsetzt.
  • Die aerobe Atmung findet im Zytoplasma und in den Mitochondrien statt.
  • Aerobe Atmung ist bei Tieren, Menschen und höheren Pflanzen weit verbreitet.
  • Die Endprodukte der aeroben Atmung sind ATP, Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2Ö).
  • Die aerobe Atmung umfasst die Glykolyse, die Atmungskette (Elektronentransport und oxidative Phosphorylierung) und den Kreb-Zyklus, der auch als (Tricarbonsäurezyklus oder Zitronensäurezyklus) bezeichnet wird.
  • Die bei der aeroben Atmung freigesetzte Energiemenge ist sehr hoch (zwischen 36 und 38 ATP). Dies liegt daran, dass die Glucose vollständig oxidiert ist.
  • Es benötigt Sauerstoff und Glukose, um Energie zu produzieren.
  • Herz und Gehirn benötigen aerobe Atmung, um Energie zu erhalten, um einen Menschen am Leben zu erhalten.
  • Die aerobe Atmung ist ein langer Prozess zur Energiegewinnung.
  • Der Prozess der aeroben Atmung ist für Pflanzen und Tiere ungiftig.

Es gibt zwei Arten der Zellatmung (siehe Zellatmung Konzept): aerob und anaerob. Eine tritt in Gegenwart von Sauerstoff auf (Aerobic), und einer tritt in Abwesenheit von Sauerstoff auf (anaerob). Beide beginnen mit Glykolyse – die Spaltung von Glukose.

Glykolyse (siehe “Glykolyse”-Konzept) ist ein anaerob Prozess – es braucht keinen Sauerstoff, um fortzufahren. Dieser Prozess produziert eine minimale Menge an ATP. Der Krebs-Zyklus und der Elektronentransport benötigen Sauerstoff, um fortzufahren, und in Gegenwart von Sauerstoff produzieren diese Prozesse viel mehr ATP als die Glykolyse allein.

Wissenschaftler glauben, dass sich die Glykolyse vor den anderen Stadien der Zellatmung entwickelt hat. Dies liegt daran, dass die anderen Stadien Sauerstoff benötigen, die Glykolyse jedoch nicht, und es gab keinen Sauerstoff in der Erdatmosphäre, als sich das Leben vor etwa 3,5 bis 4 Milliarden Jahren entwickelte. Zellatmung, die ohne Sauerstoff abläuft, nennt man anaerobe Atmung.

Dann, vor etwa 2 oder 3 Milliarden Jahren, wurde der Atmosphäre durch frühe photosynthetische Bakterien (Cyanobakterien) allmählich Sauerstoff hinzugefügt. Danach könnten Lebewesen Sauerstoff verwenden, um Glukose abzubauen und ATP herzustellen. Heutzutage stellen die meisten Organismen ATP mit Sauerstoff her. Sie folgen der Glykolyse mit dem Krebs-Zyklus und dem Elektronentransport, um mehr ATP herzustellen als durch die Glykolyse allein. Die Zellatmung, die in Gegenwart von Sauerstoff abläuft, wird als bezeichnet aerobe Atmung.


Wie vergleichen sich aerobe und anaerobe Atmung bei Hefe?

Hefe kann sowohl anaerobe Atmung (Fermentation) als auch aerobe Atmung durchführen. Beide produzieren Kohlendioxid, die Fermentation produziert eine viel geringere Menge an ATP. Bei der Fermentation entsteht Ethanol.

Erläuterung:

Fermentation - produziert ein Netto von 2 ATP (aus Glykolose), Ethanol und Kohlendioxid.

Aerobe Atmung - produziert 36-38 ATP, Kohlendioxid und Wasser.

Hier ist ein Video, das ein Experiment zeigt, bei dem Hefe eine Lösung von Zuckerwasser fermentiert. Hefezellen können je nach Umgebungsbedingungen entweder Fermentation oder aerobe Atmung durchführen.

Hier ist ein Video, das sowohl die aerobe als auch die anaerobe Atmung zusammenfasst.

Beide Videos von: Noel Pauller


4.4 Anaerobe Atmung

Heutzutage verwenden die meisten Lebewesen Sauerstoff, um aus Glukose ATP herzustellen. Viele Lebewesen können jedoch auch ohne Sauerstoff ATP herstellen. Dies gilt für einige Pflanzen und Pilze, aber auch für viele Bakterien. Diese Organismen verwenden aerobe Atmung, wenn Sauerstoff vorhanden ist, aber wenn Sauerstoff knapp ist, verwenden sie stattdessen anaerobe Atmung. Bestimmte Bakterien können nur anaerobe Atmung verwenden. Tatsächlich können sie in Gegenwart von Sauerstoff möglicherweise überhaupt nicht überleben.

Fermentation

Hier ist ein Video, das Apfelwein-Fermentationsblasen zeigt:

Milchsäuregärung

In Milchsäuregärung, Brenztraubensäure aus Glykolyse wandelt sich in Milchsäure um. Dies wird gezeigt in Abbildung unter. Dabei bildet sich NAD+ aus NADH. NAD + wiederum lässt die Glykolyse weiterlaufen. Dies führt zu zusätzlichen ATP-Molekülen. Diese Art der Fermentation wird von den Bakterien im Joghurt durchgeführt. Es wird auch von Ihren eigenen Muskelzellen verwendet, wenn Sie sie hart und schnell trainieren.

Haben Sie schon einmal ein Rennen gefahren und bemerkt, dass sich Ihre Muskeln danach müde und wund anfühlen? Dies liegt daran, dass Ihre Muskelzellen die Milchsäuregärung zur Energiegewinnung verwendet haben. Dadurch baut sich Milchsäure in den Muskeln auf. Es ist die Ansammlung von Milchsäure, die die Muskeln müde und wund macht. Gut, dass dies kein Lehrbuch ist, oder vielleicht fühlen sich deine Arme gerade wund an. Juhu Technologie!

Alkoholische Gärung

In alkoholische Gärung, Brenztraubensäure wandelt sich in Alkohol und Kohlendioxid um. Dies wird gezeigt in Abbildung unter. NAD + bildet sich auch aus NADH, wodurch die Glykolyse weiterhin ATP produzieren kann. Diese Art der Fermentation wird von Hefen und einigen Bakterien durchgeführt. Es wird zur Herstellung von Brot, Wein und Biokraftstoffen verwendet.

Haben deine Eltern schon mal Mais in den Benzintank ihres Autos getan? Sie taten es, wenn sie ethanolhaltiges Gas verwendeten. Ethanol wird durch alkoholische Gärung der Glucose in Mais oder anderen Pflanzen hergestellt. Diese Art der Fermentation erklärt auch, warum Brotteig aufgeht. Hefen in Brotteig verwenden alkoholische Gärung und produzieren Kohlendioxidgas. Das Gas bildet im Teig Blasen, wodurch sich der Teig ausdehnt. Die Blasen hinterlassen auch nach dem Backen kleine Löcher im Brot, wodurch das Brot leicht und flauschig wird. Siehst du die kleinen Löcher in der Brotscheibe in Abbildung unter?

PS Wenn du in Zukunft meinen Chemie in der Küche Kurs machst (der nicht einmal ein Lehrbuch hat oder Mathe erfordert, YAY!), kannst du selbstgebackenes Brot backen und essen, und das zählt als SCHULARBEIT!

Aerobe vs. anaerobe Atmung: Ein Vergleich

Aerobe Atmung ist heute nützlich, da die Atmosphäre zu 21 % aus Sauerstoff besteht. Gott hat jedoch auch einige anaerobe Organismen geschaffen, um an Orten leben zu können, an denen es nicht sehr viel Sauerstoff gibt.

Vorteile der aeroben Atmung

Ein großer Vorteil der aeroben Atmung ist die Menge an Energie, die sie freisetzt. Ohne Sauerstoff können Organismen Glukose einfach in zwei Pyruvatmoleküle aufspalten. Dadurch wird nur genug Energie freigesetzt, um zwei ATP-Moleküle herzustellen. Mit Sauerstoff können Organismen Glukose bis hin zu Kohlendioxid abbauen. Dadurch wird genug Energie frei, um bis zu 38 ATP-Moleküle zu produzieren. Somit setzt die aerobe Atmung viel mehr Energie frei als die anaerobe Atmung.

Vorteile der anaeroben Atmung

Ein Vorteil der anaeroben Atmung liegt auf der Hand. Es lässt Organismen an Orten leben, an denen es wenig oder keinen Sauerstoff gibt. Zu diesen Orten gehören tiefes Wasser, Boden und der Verdauungstrakt von Tieren wie dem Menschen (siehe Abbildung unter).

Ein kurzes Video über E. Coli:

Ein weiterer Vorteil der anaeroben Atmung ist ihre Geschwindigkeit. Es produziert sehr schnell ATP. So erhalten Ihre Muskeln beispielsweise die Energie, die sie für kurze intensive Aktivitätsschübe benötigen (siehe Abbildung unter). Aerobe Atmung hingegen produziert langsamer ATP.

Die Muskeln dieser Hürdenläufer müssen anaerobe Atmung zur Energiegewinnung nutzen. Es gibt ihnen die Energie, die sie für die kurzfristige, intensive Aktivität dieses Sports brauchen.

Sehen Sie sich dieses Video zum Thema Fermentation an:

Zusammenfassung der Lektion

  • Fermentation ist ein Weg, um ATP aus Glukose ohne Sauerstoff herzustellen. Es gibt zwei Arten der Gärung: Milchsäuregärung und alkoholische Gärung.
  • Die Milchsäuregärung wandelt Brenztraubensäure in Milchsäure um und bildet NAD + . Das NAD + ermöglicht die Fortsetzung der Glykolyse, sodass mehr ATP gebildet werden kann.
  • Die Alkoholgärung wandelt Brenztraubensäure in Ethanol und Kohlendioxid um und bildet NAD + . Auch hier ermöglicht das NAD + der Glykolyse, weiterhin ATP zu produzieren.
  • Die aerobe Atmung produziert viel mehr ATP als die anaerobe Atmung. Die anaerobe Atmung erfolgt jedoch schneller.

Fragen zur Unterrichtsüberprüfung

Abrufen

2. Nennen Sie zwei Arten der Fermentation.

3. Was ist der Hauptvorteil der aeroben Atmung? Von anaerober Atmung?

4. Nach welchem ​​Verfahren wird aus lebenden Pflanzenprodukten Kraftstoff für Kraftfahrzeuge hergestellt? Was ist das Abfallprodukt dieses Prozesses?

Konzepte anwenden

5. Tanya ist im Highschool-Track-Team und läuft den 100-Meter-Sprint. Marissa ist im Cross-Country-Team und läuft 5-Kilometer-Rennen. Erklären Sie, welche Art von Atmung die Muskelzellen in den Beinen jedes Läufers verwenden.

Denke kritisch

6. Vergleichen und kontrastieren Sie die Milchsäuregärung und die alkoholische Gärung. Fügen Sie Beispiele für Organismen hinzu, die jede Art von Fermentation verwenden.

7. Erkläre, warum Brotteig aufgeht, wenn er an einem warmen Ort beiseite gestellt wird.

Punkte, die man beachten sollte

Zwei wichtige Funktionen von Zellen sind die Herstellung von Nahrung und deren Verwendung zur Energiegewinnung. Photosynthese und Zellatmung sind die Prozesse, die diese Funktionen ausführen. Andere wichtige Funktionen von Zellen sind das Wachstum und die Teilung.


Unterschied zwischen aerober Atmung und anaerober Atmung

Atmung ist im Allgemeinen die Bildung von Energie in Form von Adenosintriphosphat (ATP) durch das Verbrennen von Nahrung mit Sauerstoff, aber es gibt eine andere Art der Atmung, die in Abwesenheit von Sauerstoff stattfindet, die anaerobe Atmung genannt wird. Es gibt viele Unterschiede zwischen diesen beiden Hauptarten der Atmung, einschließlich der biochemischen Wege sowie der produzierten Energiemenge.

Was ist aerobe Atmung?

Gemäß der Definition ist aerobe Atmung eine Reihe von Ereignissen, die in den Zellen von Organismen stattfinden, um ATP durch das Verbrennen von Nahrung in Gegenwart von Sauerstoff zu produzieren. ATP ist die beste Form, um Energie in Zellen zu speichern. Nach dem gesamten Prozess der aeroben Atmung entsteht Kohlendioxid als Abfallprodukt. Zucker (Glukose), Aminosäuren und Fettsäuren gehören zu den am häufigsten konsumierten Atmungssubstraten bei der Atmung. Der aerobe Atmungsprozess verwendet Sauerstoff als letzten Elektronenakzeptor. Der gesamte Atmungsprozess umfasst vier Hauptschritte, die als Glykolyse, oxidative Decarboxylierung von Pyruvat, Zitronensäurezyklus (Krebs-Zyklus) und oxidative Phosphorylierung bekannt sind. Nachdem alle Prozesse stattgefunden haben, würde eine Nettomenge von 38 ATP-Molekülen aus einem Glucosemolekül (C 6 h 12 Ö 6 ). Aufgrund von undichten Membranen und Bemühungen, einige Moleküle während des Prozesses zu bewegen, beschränkt sich die Nettoproduktion jedoch auf etwa 30 ATP-Moleküle aus einem Glukosemolekül. Das Ausmaß dieses Weges ist enorm, es werden Billionen von ATP-Molekülen durch aerobe Atmung in all den unzähligen Zellen im Körper produziert, und es wird eine riesige Menge Sauerstoff benötigt, während die gleiche Menge Kohlendioxid produziert wird. All diese Anforderungen und Produktionen werden durch die äußere Atmung des Ein- und Ausatmens aufrechterhalten, wobei das Kreislaufsystem erleichtert wird, sowohl Sauerstoff als auch Kohlendioxid nach oben und unten zu transportieren.

Was ist anaerobe Atmung?

Die Atmung ist wichtig, um Energie zu gewinnen, jedoch haben nicht alle Orte der Welt Sauerstoff, und das erfordert von den Organismen, sich mit verschiedenen Techniken anzupassen, um in solchen Umgebungen zu leben. Anaerobe Atmung ist eine solche Methode zur Gewinnung von Energie aus organischen Materialien unter Verwendung anderer Chemikalien, nämlich. Sulfat- oder Nitratverbindungen als letzten Elektronenakzeptor im Prozess. Außerdem sind diese terminalen Elektronenakzeptoren in ihren Reduktionspotentialen weniger effizient und könnten nur ein paar ATP-Moleküle pro Glucosemolekül produzieren. Die Abfallprodukte sind in der Regel Sulfide, Nitrite oder Methan und das sind unangenehme Gerüche für Menschen und die meisten anderen Tiere. Milchsäure ist ein weiterer Abfall, der durch die anaerobe Atmung erzeugt wird. Es ist interessant zu wissen, dass auch im menschlichen Körper eine anaerobe Atmung stattfinden könnte, insbesondere wenn ein hoher Sauerstoffbedarf für schnelle Muskelbewegungen besteht. In solchen Fällen wird Milchsäure produziert, die Muskelkrämpfe verursacht. Anaerobe Atmung ist ein Synonym für Fermentation, insbesondere auf dem glykolytischen Weg, aber Ethanol und Kohlendioxid werden bei der Fermentation als Abfallprodukte gebildet.

Was ist der Unterschied zwischen Aerobe Atmung und anaerobe Atmung?

• Sauerstoff ist an der aeroben Atmung beteiligt, jedoch nicht an der anaeroben Atmung.

• Die Energiegewinnungseffizienz ist bei der aeroben Atmung viel höher als bei der anaeroben Atmung.

• Bei Organismen ist die aerobe Atmung häufiger als die anaerobe Atmung.

• Die Abfallprodukte unterscheiden sich je nach Art des terminalen Elektronenakzeptors bei der anaeroben Atmung, während Kohlendioxid der Hauptabfall bei der aeroben Atmung ist.

• Die aerobe Atmung trägt zur Aufrechterhaltung des atmosphärischen Sauerstoffgehalts bei, während die anaerobe Atmung zur Aufrechterhaltung des Kohlenstoffkreislaufs, des Stickstoffkreislaufs und vieler anderer beiträgt.



Bemerkungen:

  1. Thain

    Du hast nicht recht. Ich bin versichert. Ich kann die Position verteidigen. Schreib mir per PN.

  2. Nicage

    Ziemlich gute Idee

  3. Ahearn

    Ich denke, dass Sie nicht Recht haben. Ich bin versichert. Ich kann die Position verteidigen.Schreiben Sie mir in PM, wir werden reden.

  4. Vihn

    Bemerkenswert und die Alternative?

  5. Walton

    Ich bestätige. Ich schließe mich allen oben genannten an. Über dieses Thema können wir sprechen. Hier oder am Nachmittag.

  6. Agamedes

    Ich denke, es ist eine gute Idee.

  7. Fenrisho

    Dies ist eine häufige Konditionalität



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