Aerobic vs. Anaerobic Respiration
Share
Pernafasan aerobik, satu proses yang menggunakan oksigen, dan respirasi anaerobik, satu proses yang tidak menggunakan oksigen, adalah dua bentuk pernafasan sel. Walaupun sesetengah sel mungkin melibatkan hanya satu jenis pernafasan, kebanyakan sel menggunakan kedua-dua jenis, bergantung kepada keperluan organisma. Pernafasan selular juga berlaku di luar makro-organisma, sebagai proses kimia - sebagai contoh, dalam penapaian. Secara umum, pernafasan digunakan untuk menghapuskan produk sisa dan menjana tenaga.
Carta perbandingan
Perbezaan - Persamaan -| Pernafasan aerobik | Pernafasan Anaerobic | |
|---|---|---|
| Definisi | Pernafasan aerobik menggunakan oksigen. | Pernafasan anaerobik adalah pernafasan tanpa oksigen; proses ini menggunakan rangkaian pengangkutan elektron pernafasan tetapi tidak menggunakan oksigen sebagai penerima elektron. |
| Sel yang menggunakannya | Pernafasan aerobik berlaku di kebanyakan sel. | Pernafasan anaerobik berlaku kebanyakannya dalam prokariot |
| Jumlah tenaga yang dikeluarkan | Tinggi (36-38 molekul ATP) | Lebih rendah (Antara 36-2 molekul ATP) |
| Tahap | Glikolisis, kitaran Krebs, Rantaian Pengangkutan Elektron | Glikolisis, kitaran Krebs, Rantaian Pengangkutan Elektron |
| Produk | Karbon dioksida, air, ATP | Karbon dixoide, spesies dikurangkan, ATP |
| Tapak reaksi | Cytoplasm dan mitokondria | Cytoplasm dan mitokondria |
| Reaktan | glukosa, oksigen | glukosa, penerima elektron (bukan oksigen) |
| pembakaran | lengkap | tidak lengkap |
| Pengeluaran Etanol atau Asid Laktik | Tidak menghasilkan etanol atau asid laktik | Menghasilkan etanol atau asid laktik |
Kandungan: Aerobic vs Anaerobic Respiration
- 1 Aerobic vs. Anaerobic Processes
- 1.1 Fermentasi
- 1.2 Kitaran Krebs
- 2 Latihan Aerobik dan Anaerobik
- 3 Evolusi
- 4 Rujukan
Aerobic vs. Anaerobic Processes
Proses aerobik dalam respirasi selular hanya boleh berlaku jika oksigen hadir. Apabila sel perlu melepaskan tenaga, sitoplasma (bahan antara nukleus sel dan membrannya) dan mitokondria (organel dalam sitoplasma yang membantu proses metabolik) memulakan pertukaran kimia yang melancarkan pecahan glukosa. Gula ini dibawa melalui darah dan disimpan di dalam badan sebagai sumber tenaga yang cepat. Pecahan glukosa ke dalam adenosin trifosfat (ATP) membebaskan karbon dioksida (CO2), produk sampingan yang perlu dikeluarkan dari tubuh. Dalam tumbuhan, proses pengeluaran fotosintesis tenaga menggunakan CO2 dan mengeluarkan oksigen sebagai hasil sampingannya.
Proses anaerobik tidak menggunakan oksigen, jadi produk pyruvate - ATP adalah sejenis piruvat - kekal di tempat untuk dipecahkan atau dikatalisis oleh reaksi lain, seperti apa yang berlaku dalam tisu otot atau dalam penapaian. Asid laktik, yang terbentuk di dalam sel-sel otot sebagai proses aerobik gagal memenuhi permintaan tenaga, merupakan hasil sampingan proses anaerob. Kerosakan anaerobik sedemikian memberikan tenaga tambahan, tetapi pembentukan asid laktik mengurangkan kapasiti sel untuk mengolah sampah; secara besar-besaran, katakanlah, tubuh manusia, ini menyebabkan keletihan dan kesakitan otot. Sel-sel pulih dengan bernafas dalam lebih banyak oksigen dan melalui peredaran darah, proses yang membantu mengangkut asid laktik.
Video 13 minit berikut membincangkan peranan ATP dalam tubuh manusia. Untuk maju ke maklumat mengenai respirasi anaerobik, klik di sini (5:33); untuk pernafasan aerobik, klik di sini (6:45).
Penapaian
Apabila molekul gula (terutamanya glukosa, fruktosa, dan sukrosa) pecah dalam respirasi anaerob, piruvat yang dihasilkannya kekal di dalam sel. Tanpa oksigen, piruvat tidak dikelaskan sepenuhnya untuk pembebasan tenaga. Sebaliknya, sel menggunakan proses yang lebih perlahan untuk mengeluarkan pembawa hidrogen, menghasilkan produk sisa yang berbeza. Proses perlahan ini dipanggil penapaian. Apabila ragi digunakan untuk pecahan anaerobik gula, produk buangan adalah alkohol dan CO2. Penyingkiran CO2 daun etanol, asas untuk minuman beralkohol dan bahan api. Buah-buahan, tumbuhan manis (mis., Tebu), dan biji-bijian semuanya digunakan untuk penapaian, dengan yis atau bakteria sebagai pemproses anaerobik. Dalam penaik, pelepasan CO2 dari penapaian adalah yang menyebabkan roti dan produk bakar lain meningkat.
Kitaran Krebs
Kitaran Krebs juga dikenali sebagai kitaran asid sitrik dan kitaran asid tricarboxylic (TCA). Kitaran Krebs adalah proses penghasilan tenaga utama dalam kebanyakan organisma multiselular. Bentuk yang paling biasa kitaran ini menggunakan glukosa sebagai sumber tenaga.
Semasa proses yang dikenali sebagai glikolisis, sel menukarkan glukosa, molekul 6-karbon, menjadi dua molekul 3-karbon yang dipanggil piruvat. Kedua-dua elektron melepaskan pyruvate yang kemudian digabungkan dengan molekul yang dipanggil NAD + untuk membentuk NADH dan dua molekul adenosin triphosphat (ATP).
Molekul ATP ini adalah "bahan bakar" yang benar untuk organisma dan ditukarkan menjadi tenaga manakala molekul pyruvate dan NADH memasuki mitokondria. Di situlah molekul 3-karbon dipecah menjadi molekul 2-karbon yang dipanggil Acetyl-CoA dan CO2. Dalam setiap kitaran, Acetyl-CoA dipecahkan dan digunakan untuk membina semula rantai karbon, untuk melepaskan elektron, dan seterusnya menghasilkan lebih banyak ATP. Kitaran ini lebih kompleks daripada glikolisis, dan juga boleh memecahkan lemak dan protein untuk tenaga.
Sebaik sahaja molekul gula bebas yang tersedia akan habis, kitaran Krebs dalam tisu otot dapat mula memecah molekul lemak dan rantai protein untuk memicu organisma. Walaupun pecahan molekul lemak boleh memberi manfaat positif (berat badan yang lebih rendah, kolesterol yang lebih rendah), jika dibawa lebih berlebihan, ia boleh membahayakan tubuh (badan memerlukan lemak untuk perlindungan dan proses kimia). Sebaliknya, pemecahan protein badan sering menjadi tanda kelaparan.
Latihan Aerobik dan Anaerobik
Pernafasan aerobik adalah 19 kali lebih berkesan untuk melepaskan tenaga daripada pernafasan anaerobik kerana proses aerobik mengekstrak kebanyakan molekul glukosa dalam bentuk ATP, manakala proses anaerobik meninggalkan kebanyakan sumber-sumber penjanaan ATP dalam produk sisa. Pada manusia, proses aerobik bergerak untuk merangsang tindakan, sementara proses anaerobik digunakan untuk usaha yang melampau dan berterusan.
Latihan aerobik, seperti berlari, berbasikal, dan melompat tali, sangat baik untuk membakar gula berlebihan dalam badan, tetapi untuk membakar lemak, latihan aerobik mesti dilakukan selama 20 minit atau lebih, memaksa badan untuk menggunakan pernafasan anaerobik. Walau bagaimanapun, letupan pendek latihan, seperti larian, bergantung kepada proses anaerobik untuk tenaga kerana laluan aerobik lebih perlahan. Latihan anaerob lain, seperti latihan rintangan atau angkat berat, sangat baik untuk membina jisim otot, satu proses yang memerlukan memecahkan molekul lemak untuk menyimpan tenaga pada sel yang lebih besar dan lebih banyak yang terdapat dalam tisu otot.
Evolusi
Evolusi pernafasan anaerobik sangat mendahului bahawa pernafasan aerobik. Dua faktor membuat perkembangan ini menjadi pasti. Mula-mula, Bumi mempunyai tahap oksigen yang jauh lebih rendah apabila organisma uniselular pertama berkembang, dengan kebanyakan relung ekologi hampir keseluruhannya kekurangan oksigen. Kedua, respirasi anaerobik menghasilkan hanya 2 molekul ATP setiap kitaran, cukup untuk keperluan uniselular, tetapi tidak mencukupi untuk organisma multiselular.
Pernafasan aerobik hanya berlaku apabila paras oksigen di udara, air, dan permukaan tanah menjadikannya banyak digunakan untuk proses pengurangan oksidasi. Bukan sahaja pengoksidaan menghasilkan hasil ATP yang lebih besar, sebanyak 36 molekul ATP setiap kitaran, ia juga boleh berlaku dengan pelbagai bahan reduktif yang lebih luas. Ini bermakna bahawa organisma boleh hidup dan tumbuh lebih besar dan menduduki lebih banyak relung. Pemilihan semulajadi akan memihak kepada organisma yang boleh menggunakan pernafasan aerobik, dan mereka yang boleh melakukannya dengan lebih cekap untuk berkembang lebih besar dan menyesuaikan diri dengan cepat ke persekitaran yang baru dan berubah.
Rujukan
- Wikipedia: Pernafasan selular
