Was ist anaerobe Atmung?
In der Biologie ist anaerobe Atmung der Stoffwechselprozess, durch den Zellen chemische Energie produzieren, ohne Sauerstoff zu verwenden. Es ist eine Art der Zellatmung, ein wesentlicher Bestandteil des Stoffwechsels und die Quelle allen Wachstums, der Fortpflanzung und der Reparatur, die in Zellen stattfinden. Die Glykolyse, die Zucker in Energiemoleküle umwandelt, ist der Haupttyp des anaeroben Weges, der in den meisten Organismen zu finden ist. Der anaerobe Stoffwechsel erleichtert wichtige chemische Austausche zwischen Organismen und der Umwelt, wie den Stickstoffkreislauf.
Alle lebenden Organismen verbrauchen Energie, um Wachstum und Fortpflanzung zu fördern. Die Zellatmung ist eine Art Zellstoffwechsel, der aus verschiedenen Nährstoffen biochemische Energie gewinnt und in ATP, das universelle Energietransfermolekül, umwandelt. Anaerobe Atmung ist die Art der Zellatmung, die in Zellen auftritt, die keine Sauerstoffmoleküle in ihrem Stoffwechsel verwenden. Der primäre chemische Weg der anaeroben Atmung ist - abgesehen von extrem metallaufnehmenden Bakterien - die Glykolyse, die ein Molekül der einfachen Zuckerglukose in zwei Moleküle Brenztraubensäure aufteilt und dabei zwei Moleküle ATP produziert.
Die aerobe Atmung - unter Verwendung von Sauerstoff - ist bei den meisten höheren Organismen, die für die Atmung effizient auf Sauerstoff angewiesen sind, üblicher als die anaerobe. Es produziert viel mehr ATP - 38 Moleküle - als die Glykolyse, die nur zwei ergibt. In den frühesten Phasen der Entwicklung des Lebens auf der Erde gab es jedoch nicht genügend Sauerstoff in der Atmosphäre, um von den Zellen metabolisiert zu werden, sodass sie sich auf verschiedene andere Moleküle stützten, um Energie anaerob zu produzieren. Darauf verlassen sich noch immer primitive Organismen, darunter die ältesten überlebenden Bakterien und Lebewesen, die in heißen Quellen und auf dem Meeresboden leben. Viele davon sterben, wenn sie Sauerstoff ausgesetzt werden.
Menschen und andere Tiere atmen sowohl aerob als auch anaerob. Letzteres ist wichtig bei kurzen Muskelausbrüchen, die die Bewegung durch Glykolyse anregen und Milchsäure produzieren. Wenn sich diese Säure ansammelt, entstehen Muskelschmerzen und Krämpfe. Einige Hefen bauen eine spezielle Art der anaeroben Atmung - die Fermentation - in ihren Stoffwechsel ein. Fermentation verdaut Zucker und liefert Ethylalkohol und einige Gase als Nebenprodukt; dies ist der grund, warum brot aufsteigt, da biochemische prozesse in hefe die chemischen reaktionen im teig verändern.
Der elementare Austausch von Stickstoff, Schwefel und Kohlenstoff an der Erdoberfläche und in der Atmosphäre wird durch anaerobe Atmung gemildert. So enthalten Proteine und andere biologisch essentielle Verbindungen viel Stickstoff, der durch den bakteriellen anaeroben Stoffwechsel in die Atmosphäre zurückgeführt wird. Wenn einige Bakterien Brennstoffe ohne Sauerstoff metabolisieren, setzen sie auch Methangas frei. Während diese Funktion in der Mikrobiologie und in der Erdölindustrie von Nutzen ist, ist die übermäßige Methanproduktion ein Problem, da es ebenso ein Treibhausgas ist wie Kohlendioxid, das mit dem Klimawandel zusammenhängt.