Co to jest oddychanie beztlenowe?
W biologii oddychanie beztlenowe jest procesem metabolicznym, w którym komórki wytwarzają energię chemiczną bez użycia tlenu. Jest to rodzaj oddychania komórkowego, niezbędna część metabolizmu i źródło całego wzrostu, reprodukcji i naprawy zachodzącej w komórkach. Glikoliza, która przekształca cukier w cząsteczki energii, jest głównym rodzajem szlaku beztlenowego występującego w większości organizmów. Metabolizm beztlenowy ułatwia ważną wymianę chemiczną między organizmami a środowiskiem, na przykład cykl azotowy.
Wszystkie żywe organizmy zużywają energię do napędzania wzrostu i rozmnażania. Oddychanie komórkowe jest rodzajem metabolizmu komórkowego, który pobiera energię biochemiczną z różnych odżywczych substancji chemicznych i przekształca ją w ATP, uniwersalną cząsteczkę przenoszącą energię. Oddychanie beztlenowe jest rodzajem oddychania komórkowego zachodzącego w komórkach, które nie wykorzystują cząsteczek tlenu w metabolizmie. Podstawowym szlakiem chemicznym oddychania beztlenowego - oprócz ekstremalnych bakterii spożywających metale - jest glikoliza, która dzieli cząsteczkę prostej glukozy cukrowej na dwie cząsteczki kwasu pirogronowego, wytwarzając w ten sposób dwie cząsteczki ATP.
Oddychanie tlenowe - przy użyciu tlenu - jest bardziej powszechne niż beztlenowe w większości organizmów wyższych, które skutecznie wykorzystują tlen do oddychania. Wytwarza znacznie więcej cząsteczek ATP - 38 - niż glikoliza, która daje tylko dwie. Jednak w najwcześniejszych okresach ewolucji życia na Ziemi w atmosferze nie było wystarczającej ilości tlenu, aby komórki mogły się metabolizować, więc polegały na różnych innych cząsteczkach, aby wytwarzać energię beztlenowo. Organizmy pierwotne, w tym najstarsze żyjące bakterie i stworzenia żyjące w gorących źródłach i na dnie oceanu, wciąż polegają na tym; wiele z nich umrze pod wpływem tlenu.
Ludzie i inne zwierzęta stosują oddychanie tlenowe i beztlenowe. Ta ostatnia jest ważna podczas krótkich skoków aktywności mięśniowej, która napędza ruch przy użyciu glikolizy i wytwarza kwas mlekowy. Jeśli nagromadzi się ten kwas, powstaje ból mięśni i skurcze. Niektóre drożdże wykorzystują specjalny rodzaj oddychania beztlenowego - fermentację - w swoim metabolizmie. Fermentacja trawi cukry i daje alkohol etylowy i niektóre gazy jako produkt uboczny; z tego powodu powstaje chleb, ponieważ procesy biochemiczne w drożdżach zmieniają reakcje chemiczne w cieście.
Elementarna wymiana azotu, siarki i węgla na powierzchni ziemi i w atmosferze jest moderowana przez oddychanie beztlenowe. Na przykład białka i inne biologicznie niezbędne związki zawierają dużo azotu, który jest uwalniany z powrotem do atmosfery przez bakteryjny metabolizm beztlenowy. Kiedy niektóre bakterie metabolizują paliwa bez tlenu, uwalniają również metan. Chociaż funkcja ta jest przydatna w mikrobiologii i przemyśle naftowym, problemem jest nadmierna produkcja metanu, ponieważ jest to tak samo gaz cieplarniany, jak dwutlenek węgla, związany ze zmianami klimatu.