Η αναερόβια αναπνοή είναι μια ανεξάρτητη από το οξυγόνο διαδικασία αναπνοής, που σημαίνει ότι όταν δεν υπάρχει οξυγόνο στο περιβάλλον μέσω αυτής της διαδικασίας, ένας οργανισμός μπορεί να παράγει ενέργεια. Εδώ θα συζητήσουμε όλες τις πιθανές πτυχές σχετικά με την αναερόβια αναπνοή στη ζύμη.
Όταν απουσιάζει το οξυγόνο στο περιβάλλον, η μαγιά αρχίζει να αναπνέει αναερόβια. Σε αυτή τη διαδικασία τα μόρια ζάχαρης ή γλυκόζης υφίστανται γλυκόλυση και διασπώνται σε πυροσταφυλικό. Το πυροσταφυλικό διασπάται περαιτέρω, παράγοντας μια μικρή ποσότητα ενέργειας με αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα. Αυτό το είδος αναπνοής είναι γνωστό ως αναερόβια αναπνοή στη ζύμη.
Η κοινή μαγιά ή Saccharomyces cerevisiae είναι ένα από τα πιο δημοφιλή εμπορικά είδη ζύμης για το ρόλο της στη διαδικασία ζύμωσης. Η μαγιά έχει την ικανότητα να αναπνέει τόσο με αερόβιο όσο και με αναερόβιο τρόπο, αλλά όταν απουσιάζει το οξυγόνο στο περιβάλλον η μαγιά αρχίζει να αναπνέει αναερόβια. Είναι επίσης γνωστό ως μαγιά μπέκερ.
Αναερόβια Αναπνοή από Wikimedia Commons
Πώς συμβαίνει η αναερόβια αναπνοή στη ζύμη ?
Η μαγιά είναι μονοκύτταρη ευκαρυωτικοί μύκητες, ικανό να προχωρήσει στην κυτταρική αναπνοή τόσο με αερόβιο όσο και με αναερόβιο τρόπο.
Όταν υπάρχει οξυγόνο στο κυτταρικό περιβάλλον, η μαγιά πηγαίνει για αερόβια διαδικασία αναπνοής και παράγει περισσότερη ενέργεια. Αλλά εάν απουσιάζει το οξυγόνο στο περιβάλλον η μαγιά αρχίζει να ζυμώνει. Για τη διαδικασία αναερόβιας αναπνοής το μόριο της γλυκόζης (μόριο 6 άνθρακα) υφίσταται γλυκόλυση και διασπάται σε 2 μόρια πυροσταφυλικού (μόριο 3 άνθρακα). Αργότερα το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε οργανική αλκοόλη Αιθανόλη (μόριο 2- άνθρακα), μια ομάδα καρβοξυλίου απελευθερώνεται ως μόριο διοξειδίου του άνθρακα και μια μικρή ποσότητα ενέργειας απελευθερώνεται.
Καθώς σε αυτή τη διαδικασία τα μόρια οξυγόνου δεν εμπλέκονται σε άλλα ανόργανα μόρια όπως τα θειικά, οι νιτρικές ομάδες χρησιμεύουν ως δέκτης ηλεκτρονίων και απελευθερώνουν ενέργεια. Αυτό το είδος της διαδικασίας φωσφορυλίωσης είναι λιγότερο αποτελεσματικό από τη διαδικασία οξειδωτικής φωσφορυλίωσης. Ως εκ τούτου, λιγότερη ποσότητα ενέργειας που παράγεται.
Πού συμβαίνει η αναερόβια αναπνοή στη ζύμη;
Η μαγιά είναι ένα μονοκύτταρο ευκαρυωτικό είδος μυκήτων. Έχοντας την ικανότητα να αναπνέει και στα δύο αερόβια και αναερόβια τρόπος.
Η αναερόβια αναπνοή στη ζύμη εμφανίζεται στο Κυτταρικό κυτταρόπλασμα του οργανισμού.
Στη διαδικασία αερόβιας αναπνοής το πρώτο βήμα λαμβάνει χώρα η γλυκόλυση στο κυτταρόπλασμα και τα επόμενα βήματα από το σχηματισμό ακετυλο-CoA έως την οξειδωτική φωσφορυλίωση όλα εμφανίζονται στη μήτρα των μιτοχονδρίων.
Πότε εμφανίζεται η αναερόβια αναπνοή στον άνθρωπο και τη ζύμη;
Υπάρχουν δύο κύρια είδη διεργασιών αναερόβιας αναπνοής, όπως η παραγωγή γαλακτικού οξέος και η ζύμωση αλκοόλης.
Στον άνθρωπο βρίσκεται η διαδικασία παραγωγής γαλακτικού οξέος και στα κύτταρα ζυμομύκητα η διαδικασία ζύμωσης αλκοόλης.
Στον άνθρωπο διαπιστώνεται διαδικασία παραγωγής γαλακτικού οξέος. Κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης ή σκληρής εργασίας ο μυϊκός ιστός στερείται επαρκούς οξυγόνου στο κυτταρικό περιβάλλον. Για να ξεπεραστεί αυτό τα μυϊκά κύτταρα αρχίζουν να αναπνέουν αναερόβια και να παράγουν ενέργεια. Σε αυτή τη διαδικασία η Γλυκόζη υφίσταται γλυκόλυση και μετατρέπεται σε πυροσταφυλικό. Το πυροσταφυλικό διασπάται περαιτέρω σε γαλακτικό οξύ και απελευθερώνει ενέργεια.
Γλυκόζη → Γαλακτικό Οξύ + Ενέργεια
C6H12O6 → Γ3H6O3 + Ενέργεια (2ATP)
Παραγωγή γαλακτικού οξέος από Wikimedia Commons
Στη μαγιά όταν το οξυγόνο απουσιάζει στο περιβάλλον, αρχίζει να αναπνέει μέσω της διαδικασίας ζύμωσης. Σε αυτή τη διαδικασία τα μόρια ζάχαρης ή γλυκόζης υφίστανται γλυκόλυση και διασπώνται σε πυροσταφυλικό. Το πυροσταφυλικό διασπάται περαιτέρω, παράγοντας μια μικρή ποσότητα ενέργειας (γενικά 2 μόρια ATP) μαζί με αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα.
Γλυκόζη → Αιθανόλη + Διοξείδιο του Άνθρακα + Ενέργεια
C6H12O6 → Γ2H5OH + CO2 + ενέργεια (2ATP)
Αλκοόλ Ζύμωση από Wikimedia Commons
Αναερόβια αναπνοή στην εξίσωση ζύμης;
Η εξίσωση της αναερόβιας αναπνοής στη ζύμη-
Γλυκόζη → Αιθανόλη + Διοξείδιο του Άνθρακα + Ενέργεια
C6H12O6→ Γ2H5OH + CO2+ ενέργεια (2ATP)
Η εξίσωση αναφέρει ότι σε έναν κύκλο αναερόβιας αναπνοής ένα μόριο γλυκόζης (μόριο 6 άνθρακα) σπάει και παράγει μικρή ποσότητα ενέργειας γενικά 2 μόρια ATP ή τριφωσφορικής αδενοσίνης μαζί με ένα μόριο αιθανόλης (2 - μόριο άνθρακα) και ένα μόριο διοξείδιο του άνθρακα (1-μόριο άνθρακα).
Αναερόβια αναπνοή σε πείραμα ζύμης;
Η χρήση του Saccharomyces cerevisiae ή της κανονικής μαγιάς είναι πολύ δημοφιλής οικονομικά λόγω της ικανότητάς του να παράγει αλκοόλ από τη μέθοδο αναερόβιας αναπνοής. Ας δείξουμε την αναερόβια αναπνοή στη μαγιά μέσα από ένα απλό πείραμα.
Αρχή
Η κοινή μαγιά ή saccharomyces cerevisiae είναι α μονοκύτταροι ευκαρυωτικοί μύκητες ικανό να αναπνέει αναερόβια απουσία μορίων οξυγόνου. Κατά τη διαδικασία της αναερόβιας αναπνοής η μαγιά διασπά τα μόρια της γλυκόζης και παράγει κάποια ποσότητα ενέργειας μαζί με οργανική αλκοόλη (αιθανόλη) και διοξείδιο του άνθρακα (CO2). Αυτή η διαδικασία είναι επίσης γνωστή ως διαδικασία ζύμωσης.
C6H12O6 → Γ2H5OH + CO2 + ενέργεια (2ATP)
Απαιτούμενα υλικά
- Ζύμη
- 60g νερό
- 30 γρ Γλυκόζη
- Θραύστης
- Φιάλη
- Θερμόμετρο
- Φελλός με δύο τρύπες
- Καυστήρας φλόγας
- Ασβεστόνερο ή Ca(OH)2 (υδατικό διάλυμα υδροξειδίου του ασβεστίου)
- Δοκιμαστικός σωλήνας
- Υγρή παραφίνη
- Σωλήνας παράδοσης
Διαδικασία
- Ρίξτε το νερό σε ένα ποτήρι ζέσεως και προσθέστε σε αυτό σκόνη γλυκόζης.
- Ζεσταίνουμε μέσω καυστήρα.
- Ψύξτε το βρασμένο νερό χωρίς να το ανακινήσετε.
- Προσθέστε τη μαγιά στο νερό
- Το μεταφέρετε στη φιάλη
- Προσθέστε υγρή παραφίνη στη φιάλη
- Κλείστε το άνοιγμα της φιάλης με φελλό δύο οπών.
- Τοποθετήστε ένα θερμόμετρο στη φιάλη από μια τρύπα του φελλού.
- Εισαγάγετε έναν σωλήνα παροχής μέσα από την άλλη οπή.
- Προσαρμόστε ένα άλλο άκρο του σωλήνα παροχής σε δοκιμαστικό σωλήνα
- Γεμίστε τον δοκιμαστικό σωλήνα με ασβεστόνερο
- Σημειώστε την αρχική θερμοκρασία από την ένδειξη του θερμομέτρου.
Αποτέλεσμα
Αφού περάσουμε 24 ώρες βλέπουμε ότι η θερμοκρασία του διαλύματος Γλυκόζης αυξάνεται. Το ασβεστόνερο στον δοκιμαστικό σωλήνα μετατρέπει το χρώμα του σε λευκό γαλακτώδες χρώμα. Μετά το άνοιγμα του φελλού της φιάλης αναδύεται μια αλκοολική μυρωδιά από το διάλυμα.
Ανάλυση
Η αυξανόμενη θερμοκρασία του διαλύματος δείχνει την παραγωγή ενέργειας στο διάλυμα. Το γαλακτώδες λευκό χρώμα του ασβεστόνερου σημαίνει την απελευθέρωση CO2 ή διοξειδίου του άνθρακα από το διάλυμα γλυκόζης. Η αλκοολική μυρωδιά υποδηλώνει την παραγωγή αιθανόλης στο διάλυμα του δείγματος.
Σημαίνει ότι η μαγιά απουσία οξυγόνου (βραστό νερό) περιλαμβάνει αναερόβια αναπνοή που παράγει ενέργεια μαζί με αιθανόλη και απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα CO2 από αυτήν.
Για να μάθετε περισσότερα για τους αναερόβιους οργανισμούς, διαβάστε το άρθρο μας στο 10+ Παραδείγματα Αναερόβιων Βακτηρίων: Λεπτομερείς Επεξηγήσεις
Αναερόβια αναπνοή σε προϊόντα μαγιάς;
Κατά την αναερόβια αναπνοή μαζί με την ενέργεια παράγονται και κάποια υποπροϊόντα της αντίδρασης.
Τα προϊόντα που παράγονται κατά την αναερόβια αναπνοή στη ζύμη είναι 2 μόρια ATP ή τριφωσφορική αδενοσίνη, ένα μόριο αιθανόλης (C2H5ΟΗ) και ένα μόριο διοξειδίου του άνθρακα (CO2).
Οδός αναερόβιας αναπνοής στη ζύμη
Η οδός αναερόβιας αναπνοής δεν είναι τόσο περίπλοκη όσο η οδός αερόβιας αναπνοής. Δεν περιλαμβάνει τόσα πολλά βήματα όπως ο σχηματισμός Acetyl-CoA, ο κύκλος Krebs, κ.λπ. Η αναερόβια οδός αναπνοής είναι πολύ απλή και παράγει ενέργεια μαζί με οργανικές ενώσεις γενικά.
Η οδός της αναερόβιας αναπνοής στη ζύμη περιλαμβάνει δύο βήματα αντίστοιχα-
Γλυκόλυση
Το πρώτο βήμα στην αναερόβια αναπνοή είναι το ίδιο με την αερόβια αναπνοή που είναι η γλυκόλυση. Σε αυτή τη διαδικασία το μόριο της γλυκόζης (μόριο 6 άνθρακα) σπάει και παράγει κάποια ποσότητα ενέργειας, γενικά 2 μόρια ATP μαζί με 2 μόρια πυροσταφυλικού οξέος ή πυροσταφυλικού (μόριο 3 άνθρακα).
Μεταβατική αντίδραση
Είναι το δεύτερο και τελευταίο βήμα στην αναερόβια αναπνοή. Σε αυτή τη διαδικασία το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε κάποια οργανική ένωση, στην περίπτωση της ζύμης μετατρέπεται σε αιθανόλη και παράγει λιγότερη ποσότητα ενέργειας (2 ATP), απελευθερώνοντας διοξείδιο του άνθρακα από αυτό.
Για να μάθετε περισσότερα διαβάστε το άρθρο μας για την αναερόβια αναπνοή: Είναι Αναερόβια Αναπνοή Ζύμωσης: Τι, Γιατί, Αναλυτικά Γεγονότα
Πώς διαφέρει η αναερόβια αναπνοή σε κύτταρα ζυμομύκητα και ανθρώπινα;
Οι διαδικασίες αναερόβιας αναπνοής στα κύτταρα ζυμομύκητα και στα ανθρώπινα κύτταρα είναι διαφορετικές μεταξύ τους.
Στα κύτταρα ζυμομύκητα η διαδικασία αναερόβιας αναπνοής είναι γενικά η διαδικασία ζύμωσης που παράγει αιθανόλη ή κάποια άλλη αλκοόλη ως υποπροϊόν.
Στην περίπτωση των ανθρώπινων κυττάρων, η αναερόβια αναπνοή είναι γενικά μια διαδικασία παραγωγής γαλακτικού οξέος κατά την οποία το γαλακτικό οξύ παράγεται ως το υποπροϊόν της αντίδρασης που προκαλεί πόνο στους μύες.
Για να μάθετε περισσότερα διαβάστε το άρθρο μας για την αναερόβια αναπνοή 4+ Παραδείγματα Αναερόβιας Αναπνοής: Λεπτομερείς Επεξηγήσεις
Συνολικά μπορούμε να πούμε ότι η αναερόβια αναπνοή της μαγιάς παίζει πολύ σημαντικό ρόλο οικονομικά. Συζητάμε επίσης το μονοπάτι και τα βήματα της διαδικασίας αναερόβιας αναπνοής στη ζύμη. Βλέπουμε τη διαφορά μεταξύ της αναερόβιας αναπνοής στη ζύμη και στα ανθρώπινα κύτταρα. Ελπίζω ότι θα είναι καλά ενημερωτικό για εσάς.
