W komórkach organizmu człowieka zachodzi przede wszystkim proces oddychania tlenowego. Jednak w niektórych komórkach, w sytuacji niewystarczającej podaży tlenu, metabolizm musi przejść na tor beztlenowy. Oddychanie beztlenowe u człowieka zachodzi np. w komórkach mięśni w podczas intensywnego wysiłku fizycznego.
Co to jest oddychanie beztlenowe?
Oddychanie beztlenowe to proces zachodzący w komórkach polegający na rozkładzie związków organicznych bez udziału tlenu. Zamiast tlenu zużywane są inne związki, takie jak azotyny czy siarczany. Przykładowa reakcja oddychania beztlenowego wygląda następująco:
C6H12O6 2CO2+ 2C2H5OH + energia (ATP), gdzie:
- C6H12O6 – glukoza;
- CO2 – dwutlenek węgla;
- C2H5OH – etanol.
Produktem są więc inne związki organiczne, jak np. etanol czy kwas mlekowy.
Oddychanie beztlenowe a oddychanie wewnątrzkomórkowe
Oddychanie wewnątrzkomórkowe składa się z ciągu reakcji chemicznych. Pierwszym etapem oddychania tlenowego i oddychania beztlenowego jest glikoliza. Końcowym produktem glikolizy jest pirogronian, który w warunkach tlenowych przechodzi do mitochondriów komórek, gdzie wchodzi w cykl kwasu cytrynowego (cykl Krebsa), a końcowymi reakcjami są składowe łańcucha oddechowego.
W warunkach beztlenowych zachodzi oddychanie beztlenowe, kiedy to pirogronian zostaje przekształcony np. w mleczan. Taki proces u człowieka ma miejsce w mięśniach w stanie nadmiernego wysiłku oraz w erytrocytach (pozbawionych mitochondriów). Efektem oddychania beztlenowego w komórkach mięśniowych w stanach nadmiernego wysiłku fizycznego i nadmiernego gromadzenia się mleczanu w mięśniu są zakwasy.
W wyniku procesu oddychania beztlenowego dochodzi do powstania 2 cząsteczek ATP (adenozynotrifosforanu), czyli jest to proces mniej wydajny energetycznie w porównaniu z oddychaniem tlenowym, w którym powstaje 36 cząsteczek ATP. Oznacza to, że w wyniku oddychania beztlenowego wydziela się niewiele energii.
Efektami oddychania tlenowego są woda i dwutlenek węgla. Tymczasem oddychanie beztlenowe prowadzi do powstania związków organicznych, jak np. kwas mlekowy oraz dwutlenku węgla.
Oddychanie beztlenowe a fermentacja
U niektórych organizmów oddychanie beztlenowe to naturalny proces trwający przez całe życie. Dotyczy to np. mikroorganizmów, które wyłącznie oddychają beztlenowo. Oczywiście te mikroorganizmy mogą również bytować w organizmie człowieka, np. w przewodzie pokarmowym. Fermentacja, będąca reakcją oddychania beztlenowego, może być mlekowa, alkoholowa czy np. octowa. Jeśli produktem fermentacji jest kwas mlekowy, jest to fermentacja mlekowa. U drożdży w wyniku procesu oddychania beztlenowego powstaje etanol, co określa się mianem fermentacji alkoholowej.
Oddychanie beztlenowe a przemysł
Fermentacja mlekowa wykorzystywana jest w przemyśle, w produkcji żywności. Fermentacja mlekowa ma zastosowanie w przemyśle mleczarskim, warzywnym, mięsnym oraz w piekarskim. Fermentacja alkoholowa wykorzystywana jest w produkcji alkoholu, w procesach kandyzowania owoców czy w piekarnictwie.
Zobacz, jak wygląda pierwsza pomoc przy zaburzeniach oddychania:
