מה זה אירובי לעומת אנאירובי בביולוגיה?

גופך מורכב מעשרות טריליוני תאים, שכל אחד מהם זקוק לדלק כדי לתפקד כראוי ולשמור על בריאותך. אתה מתדלק את גופך על ידי נטילת אוויר, מים ומזון - אך לא ניתן להשתמש במזון שאתה אוכל מייד להנעת התאים שלך. במקום זאת, לאחר שהמזון שלך עוכל, והויטמינים וחומרים המזינים האחרים בו הופצו לתאים שלך, יש לנקוט צעד נוסף כדי להמיר חומרים מזינים לעוצמה של תאים. תהליך זה מכונה נשימה תאית (בקיצור נשימה): כאשר אנשים דנים ברעיון של אירובי לעומת אנאירובי ב ביולוגיה, הם מתייחסים לרוב לשני סוגים שונים של נשימה תאית - ולתאים המסוגלים לכל סוג של נשימה.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

על מנת לתפקד כראוי, תאים הופכים חומרים מזינים לדלק המכונה אדנוזין טריפוספט (ATP) בתהליך הנשימה התאית. תהליך זה מתחיל בגליקוזיס, המפרק את הגלוקוז ל- ATP, אך נוכחות חמצן מגדילה את כמות ה- ATP שתא יכול לייצר במחיר פגיעה קלה בתא. אם תא משתמש בנשימה אירובית לעומת אנאירובית, תלוי אם יש חמצן; נשימה אירובית משתמשת בחמצן, בעוד שנשימה אנאירובית אינה עושה זאת.

התאים בכל אורגניזם חי דורשים אנרגיה כדי לבצע את עבודתם, בין אם זה מגן על הגוף מפני מזיקים חיידקים, פירוק מזון בתוך הקיבה או וודא שהמוח יכול לזכור ולהשתמש במידע ביעילות. אנרגיה תאית נישאת בתוך אריזות של אדנוזין טריפוספט, מולקולה הנוצרת מגלוקוז (סוכר). אדנוזין טריפוספט, המכונה גם ATP, מתפקד כמו ערכות סוללות לתאים בתוך אורגניזם; ניתן לשאת חבילות של ATP ברחבי הגוף ולהשתמש בהן להפעלת תפקודי התא, וברגע שנוצרו מולקולות ATP והשתמשו בהן, ניתן "לטעון" אותן די בקלות. אבל ATP לוקח קצת מאמץ ליצור. כדי להכין אותו, נדרש תא לעבור את תהליך הנשימה התאית.

על כל התאים לעבור נשימה תאית על מנת לתפקד. הנשימה התאית הפשוטה ביותר היא התהליך שעושה תא כדי לפרק את החומרים המזינים והסוכרים שהוא נושא - חומרים מזינים סוכרים המסופקים על ידי המזון שאוכלים - על מנת להפוך אותם לחבילות של ATP שניתן להשתמש בהן להנעת התא ככל שהוא מתנהל עֲבוֹדָה. בעוד שהנשימה תתרחש במקומות שונים, תלוי בסוג התא, כל התאים מתחילים את תהליך הנשימה עם גליקוזיס, סדרה של תגובות כימיות המפרקות את הגלוקוז. מה שקורה לאחר גליקוזיס יהיה תלוי בקשר התא עם חמצן והאם חמצן קיים.

בביולוגיה חמצן הוא דבר מוזר. רוב האורגניזמים זקוקים לו כדי לשרוד, ומשתמשים בו לעיבוד אנרגיה בצורה יעילה יותר. עם זאת, במקביל, חמצן יכול להיות מאכל; באותו אופן שהוא עלול לגרום להחלדה של מתכת, יותר מדי חמצן בתא יכול לגרום להתפרקות התא ולהתפרק אם החמצן אינו מנוצל מספיק מהר. מסיבה זו, תאים מסווגים לעיתים קרובות כארובי אנאירובי. אם תא הוא אירובי או אנאירובי תלוי אם תא זה יכול לעבד חמצן או לא - וכתוצאה מכך, באיזה סוג נשימה התא משתמש. תא עם ביולוגיה אנאירובית, למשל, ישתמש בנשימה אנאירובית, בעוד שתא עם ביולוגיה אירובית ישתמש בנשימה האירובית המוגברת בחמצן. עיקר הנשימה תתרחש לאחר תחילת הגליקוזיס, והיא מובחנת על ידי שימוש בחמצן כדי לפרק את תוצרי הגליקוזיס או לא.

לאחר התרחשות הגליקוזיס, הגלוקוזה בתא מתפרקת לקומץ תוצרי לוואי כימיים. חלקם שימושיים ואילו אחרים אינם שימושיים. בנשימה אנאירובית משתמשים באתנול או בחומצה לקטית כדי לעבד את תוצרי הלוואי הללו לשניים מולקולות של ATP וכמה מוצרים פחות שימושיים - אך בנשימה אירובית משתמשים בחמצן לעיבוד במקום זאת. כתוצאה מכך, ניתן לפרק את תוצרי הלוואי המיוצרים על ידי גליקוזיס, מה שמוביל ליצירת ארבע מולקולות ATP. זה הופך את הנשימה האירובית ליעילה יותר, אך היא עלולה להוביל לסיכון להתמוטטות תאים כתוצאה מהצטברות חמצן. בסופו של דבר, עם זאת, ATP מיוצר תמיד.