Anaerobní dýchání u kvasinek: co, jak, kdy, kde, cesta a několik faktů

by

Anaerobní dýchání je proces dýchání nezávislý na kyslíku, což znamená, že když v prostředí není přítomen kyslík, organismus může produkovat energii. Zde probereme všechny možné aspekty týkající se anaerobního dýchání u kvasinek. 

Když v prostředí chybí kyslík, začnou kvasinky dýchat anaerobně. V tomto procesu molekuly cukru nebo glukózy podléhají glykolýze a rozkládají se na pyruvát. Pyruvát se dále rozkládá a produkuje malé množství energie s etanolem a oxidem uhličitým. Tento druh dýchání je u kvasinek známý jako anaerobní dýchání. 

Běžné kvasinky nebo Saccharomyces cerevisiae jsou jedním z komerčně nejoblíbenějších druhů kvasinek pro svou roli v procesu fermentace. Kvasinky mají schopnost dýchat aerobním i anaerobním způsobem, ale když v prostředí chybí kyslík, začnou kvasinky dýchat anaerobně. Je také známý jako bekerovy kvasnice.

Anaerobní Dýchání V Kvasinkách

Anaerobní dýchání z Wikimedia Commons

Jak probíhá anaerobní dýchání u kvasinek  ?

Kvasinky jsou jednobuněčné eukaryotické houbyschopné provádět buněčné dýchání aerobním i anaerobním způsobem.

Když je v buněčném prostředí přítomen kyslík, kvasinky přecházejí na proces aerobního dýchání a produkují více energie. Pokud však v prostředí chybí kyslík, začnou kvasnice kvasit. Pro proces anaerobního dýchání prochází molekula glukózy (6-uhlíková molekula) glykolýzou a rozkládá se na 2 molekuly pyruvátu (3-uhlíková molekula). Později se pyruvát přemění na organický alkohol Ethanol (2-uhlíková molekula), jedna karboxylová skupina se uvolní jako molekula oxidu uhličitého a uvolní se malé množství energie.

Protože v tomto procesu molekuly kyslíku nejsou zapojeny do jiných anorganických molekul, jako je síran, dusičnanové skupiny slouží jako akceptor elektronů a uvolňují energii. Tento druh procesu fosforylace je méně účinný než proces oxidativní fosforylace. Tedy menší množství vyrobené energie. 

Kde se v kvasinkách vyskytuje anaerobní dýchání?

Kvasinky jsou jednobuněčné eukaryotické houby. Mít schopnost dýchat v obou aerobní a anaerobní způsob.

Anaerobní dýchání u kvasinek probíhá v buněčné cytoplazmě organismu. 

V procesu aerobního dýchání probíhá první krok glykolýza v cytoplazmě a pozdější kroky od tvorby acetyl-CoA po oxidativní fosforylaci. se vyskytují v matrix mitochondrií.

Kdy nastává anaerobní dýchání u člověka a kvasinek?

Existují dva hlavní druhy anaerobních respiračních procesů, jako je produkce kyseliny mléčné a alkoholová fermentace. 

U člověka se nachází proces produkce kyseliny mléčné a v buňkách kvasinek se nachází proces alkoholového kvašení. 

U člověka se nachází proces produkce kyseliny mléčné. Během intenzivního cvičení nebo tvrdé práce postrádá svalová tkáň dostatek kyslíku v buněčném prostředí. K překonání tohoto stavu začnou svalové buňky anaerobně dýchat a produkovat energii. V tomto procesu glukóza podléhá glykolýze a přeměňuje se na pyruvát. Pyruvát se dále rozkládá na kyselinu mléčnou a uvolňuje energii. 

Glukóza → Kyselina mléčná + Energie

C6H12O6    → C3H6O3 + Energie (2ATP)

Obrázek 07 05 02 1

Výroba kyseliny mléčné z Wikimedia Commons

V kvasinkách, když v prostředí chybí kyslík, začnou dýchat procesem fermentace. V tomto procesu molekuly cukru nebo glukózy podléhají glykolýze a rozkládají se na pyruvát. Pyruvát se dále rozkládá a produkuje malé množství energie (obvykle 2 molekuly ATP) spolu s etanolem a oxidem uhličitým.

Glukóza → Ethanol + Oxid uhličitý + Energie

C6H12O6   → C2H5OH + CO2 + energie (2ATP)

obrázky 11 1

Alkohol Fermentace z Wikimedia Commons

Anaerobní dýchání v rovnici kvasinek?

Rovnice anaerobního dýchání u kvasinek 

Glukóza → Ethanol + Oxid uhličitý + Energie

C6H12O6→ C.2H5OH + CO2+ energie (2ATP)

Rovnice říká, že v jednom cyklu anaerobního dýchání se jedna molekula glukózy (6-uhlíková molekula) rozbije a vyprodukuje malé množství energie obecně 2 molekuly ATP nebo adenosintrifosfátu spolu s jednou molekulou ethanolu (2-uhlíková molekula) a jednou molekulou oxid uhličitý (1-uhlíková molekula).

Anaerobní dýchání v experimentu s kvasinkami?

Využití Saccharomyces cerevisiae neboli normálních kvasinek je ekonomicky velmi oblíbené pro jejich schopnost produkovat alkohol anaerobní respirační metodou. Ukažme si anaerobní dýchání u kvasinek jednoduchým experimentem.

Zásada

Běžné kvasinky nebo saccharomyces cerevisiae jsou a jednobuněčné eukaryotické houby schopné anaerobně dýchat bez přítomnosti molekul kyslíku. Během procesu anaerobního dýchání kvasinky rozbíjejí molekuly glukózy a produkují určité množství energie spolu s organickým alkoholem (etanolem) a oxidem uhličitým (CO2). Tento proces je také známý jako proces fermentace. 

C6H12O6   → C2H5OH + CO2 + energie (2ATP)

Potřebné materiály

  • kvasnice
  • 60 g vody
  • 30 g glukózy
  • Breaker
  • Baňka
  • Teploměr
  • Korek se dvěma dírkami
  • Hořák plamene
  • Vápenná voda popř Ca (OH) 2 (vodný roztok hydroxidu vápenatého)
  • Zkumavka
  • Tekutý parafín
  • Dodací trubice

Postup

  • Nalijte vodu do kádinky a přidejte do ní glukózový prášek.
  • Zahřejte ho přes hořák.
  • Převařenou vodu ochlaďte bez třepání.
  • Do vody přidejte droždí
  • Přeneste do baňky
  • Do baňky přidejte tekutý parafín
  • Otvor baňky uzavřete zátkou se dvěma otvory.
  • Z jednoho otvoru korku vložte do baňky teploměr.
  • Druhým otvorem prostrčte aplikační hadičku.
  • Upravte druhý konec aplikační zkumavky do zkumavky
  • Naplňte zkumavku vápennou vodou
  • Poznamenejte si počáteční teplotu z údajů na teploměru. 

Výsledek

Po 24 hodinách vidíme, že teplota roztoku glukózy se zvyšuje. Vápenná voda ve zkumavce změní svou barvu na bílou mléčnou barvu. Po otevření korku baňky vychází z roztoku alkoholový zápach. 

Analýza

Zvyšující se teplota roztoku ukazuje na produkci energie v roztoku. Mléčně bílá barva vápenné vody znamená uvolňování CO2 nebo oxidu uhličitého z roztoku glukózy. Alkoholový zápach ukazuje na produkci ethanolu v roztoku vzorku. 

Znamená to, že kvasinky v nepřítomnosti kyslíku (převařená voda) zahrnují anaerobní dýchání produkující energii spolu s etanolem a uvolňují z něj oxid uhličitý CO2.

Chcete-li se dozvědět více o anaerobních organismech, přečtěte si náš článek o 10+ Příklady anaerobních bakterií: Podrobné vysvětlení

Anaerobní dýchání v kvasinkových produktech?

Během anaerobního dýchání spolu s energií vznikají také některé vedlejší produkty reakce.

Produkty produkované během anaerobního dýchání v kvasinkách jsou 2 molekuly ATP nebo adenosintrifosfátu, jedna molekula etanolu (C2H5OH) a jedna molekula oxidu uhličitého (CO2). 

Cesta anaerobního dýchání u kvasinek 

Cesta anaerobního dýchání není tak složitá jako cesta aerobního dýchání. Nezahrnuje tolik kroků, jako je tvorba acetyl-CoA, Krebsův cyklus atd. Cesta anaerobního dýchání je velmi jednoduchá a obecně produkuje energii spolu s organickými sloučeninami. 

Cesta anaerobního dýchání u kvasinek zahrnuje dva kroky, resp.

Glykolýza

První krok v anaerobním dýchání je stejný jako u aerobního dýchání, což je glykolýza. V tomto procesu se molekula glukózy (6-uhlíková molekula) rozbije a produkuje určité množství energie, obvykle 2 molekuly ATP spolu se 2 molekulami kyseliny pyrohroznové nebo pyruvátu (molekula se 3 uhlíky). 

Přechodová reakce

Je to druhý a poslední krok anaerobního dýchání. Při tomto procesu se pyruvát přemění na nějakou organickou sloučeninu, v případě kvasinek se přemění na etanol a produkuje méně energie (2 ATP), přičemž se z něj uvolňuje oxid uhličitý.  

Chcete-li vědět více, přečtěte si náš článek o anaerobním dýchání: Je fermentace anaerobní dýchání: co, proč, podrobná fakta

Jak se liší anaerobní dýchání u kvasinek a lidských buněk?

Anaerobní dýchací procesy v kvasinkových buňkách a v lidských buňkách se navzájem liší. 

V kvasinkových buňkách je proces anaerobního dýchání obecně proces fermentace, který produkuje ethanol nebo nějaký jiný alkohol jako vedlejší produkt.

V případě lidských buněk je anaerobní dýchání obecně procesem produkce kyseliny mléčné, při kterém je kyselina mléčná produkována jako vedlejší produkt reakce způsobující bolest svalů.

Chcete-li vědět více, přečtěte si náš článek o anaerobním dýchání 4+ Příklady anaerobního dýchání: Podrobné vysvětlení

Celkově lze říci, že anaerobní dýchání kvasinek hraje ekonomicky velmi významnou roli. Diskutujeme také cestu a kroky procesu anaerobního dýchání u kvasinek. Vidíme rozdíl mezi anaerobním dýcháním v kvasinkách a v lidských buňkách. Doufám, že to pro vás bude dobře informativní.

Také čtení: