Aerobik vs. Anaerobik Prosesler

Tüm canlılar, hücrelerinin normal çalışmasını ve sağlıklı kalmasını sağlamak için sürekli bir enerji kaynağına ihtiyaç duyarlar. Ototrof adı verilen bazı organizmalar, güneş ışığı veya diğer enerji kaynaklarını kullanarak kendi enerjilerini,fotosentez. İnsanlar gibi diğerleri de enerji üretmek için yemek yemeye ihtiyaç duyarlar.

Ancak, bu işlev yapmak için kullanılan enerji hücrelerinin türü değildir. Bunun yerine, kendilerini devam ettirmek için adenozin trifosfat (ATP) adı verilen bir molekül kullanırlar. Bu nedenle, hücrelerin gıdada depolanan kimyasal enerjiyi alıp çalışması için ATP'ye dönüştürmesi için bir yolu olmalıdır. Bu değişikliği yapmak için işlem hücrelerine hücresel solunum denir.

Hücresel solunum aerobik ("oksijenli" anlamına gelir) veya anaerobik ("oksijensiz") olabilir. Hücrelerin ATP'yi oluşturmak için hangi yolu izledikleri, yalnızca aerobik solunum geçirecek yeterli oksijenin bulunup bulunmamasına bağlıdır. Aerobik solunum için yeterli oksijen yoksa, bazı organizmalar anaerobik solunum veya diğer anaerobik süreçleri kullanmaya başvururlar.

Hücresel solunum sürecinde yapılan ATP miktarını en üst düzeye çıkarmak için oksijen mevcut olmalıdır. Ökaryotik türler zamanla geliştikçe, daha fazla organ ve vücut parçası ile daha karmaşık hale geldi. Hücrelerin bu yeni adaptasyonların düzgün çalışmasını sağlamak için mümkün olduğunca fazla ATP oluşturabilmesi gerekli hale geldi.

Erken Dünya atmosferinde çok az oksijen vardı. Ototroflar bol olana ve serbest bırakılana kadar değildi oksijen miktarı aerobik solunumun gelişebileceği bir fotosentez yan ürünü olarak. Oksijen, her hücrenin anaerobik solunuma dayanan eski atalarından çok daha fazla ATP üretmesine izin verdi. Bu işlem, hücre organelinde mitokondri.

Daha ilkel, yeterli miktarda oksijen olmadığında birçok organizmanın geçtiği süreçlerdir. En yaygın olarak bilinen anaerobik işlemler fermantasyon olarak bilinir. Çoğu anaerobik süreç, aerobik solunumla aynı şekilde başlar, ancak oksijen boyunca yol boyunca yarı yolda kalırlar. aerobik solunum işlemini bitirmek için kullanılabilir veya son elektron olarak oksijen olmayan başka bir moleküle katılırlar akseptör. Fermantasyon daha az ATP yapar ve çoğu durumda laktik asit veya alkol yan ürünlerini serbest bırakır. Anaerobik süreçler mitokondride veya hücrenin sitoplazmasında meydana gelebilir.

Laktik asit fermantasyonu, oksijen eksikliği varsa insanların maruz kaldığı anaerobik süreç türüdür. Örneğin, uzun mesafe koşucuları kaslarında laktik asit birikimi yaşarlar çünkü egzersiz için gerekli enerji talebini karşılayacak kadar oksijen almazlar. Laktik asit, zaman geçtikçe kaslarda kramp ve ağrıya bile neden olabilir.

Alkolik fermantasyon insanlarda olmaz. Maya, alkolik fermantasyona uğrayan bir organizmaya iyi bir örnektir. Laktik asit fermantasyonu sırasında mitokondride devam eden aynı süreç alkolik fermantasyonda da gerçekleşir. Tek fark, alkolik fermantasyonun yan ürününün etil alkol.

Alkol fermantasyonu bira endüstrisi için önemlidir. Bira üreticileri, demlemeye alkol eklemek için alkollü fermantasyona tabi tutulacak maya ekler. Şarap fermantasyonu da benzerdir ve şarap için alkol sağlar.

Aerobik solunum ATP üretiminde fermantasyon gibi anaerobik işlemlerden çok daha etkilidir. Oksijen olmadan, Krebs döngüsü ve Elektron taşıma zinciri Hücresel solunumda yedeklenir ve artık çalışmaz. Bu, hücreyi çok daha az verimli fermantasyona zorlar. Aerobik solunum 36 ATP'ye kadar üretebilirken, farklı fermantasyon türleri sadece 2 ATP net kazanca sahip olabilir.

En eski solunum tipinin anaerobik olduğu düşünülmektedir. İlk oksijen miktarı çok az olduğu veya hiç bulunmadığı için ökaryotik hücreler evrimleşti Endosimbiosissadece anaerobik solunuma veya fermantasyona benzer bir şeye maruz kalabilirler. Bununla birlikte, bu bir problem değildi, çünkü bu ilk hücreler tek hücreli idi. Bir seferde sadece 2 ATP üretmek, tek hücrenin çalışmasını sağlamak için yeterliydi.

Çok hücreli ökaryotik organizmalar Dünya'da ortaya çıkmaya başladığında, daha büyük ve daha karmaşık organizmaların daha fazla enerji üretmesi gerekiyordu. Vasıtasıyla Doğal seçilimaerobik solunuma maruz kalabilecek daha fazla mitokondrili organizmalar hayatta kaldı ve üredi, bu olumlu adaptasyonları yavrularına aktardı. Daha eski versiyonlar artık daha karmaşık organizmada ATP talebini karşılayamadı ve yok oldu.