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炭水化物のエネルギーへの分解は、さまざまな化学経路によって発生します。これらの経路の一部は好気性であり、一部はそうではありません。酸素ベースの経路は効率が高いため、呼吸法として選択されていますが、嫌気性呼吸が有用な機能、または利点さえある場合が多くあります。
呼吸
呼吸は呼吸と混同しないように、細胞がグルコースなどの複雑な分子の化学結合からエネルギーを放出するプロセスです。呼吸が起こる多くの化学経路があります。これらの経路のいくつかは酸素を必要とし、有酸素呼吸と呼ばれます。酸素を必要としない経路は、嫌気性呼吸と呼ばれます。
解糖
好気性および嫌気性呼吸はどちらも解糖から始まります。解糖はグルコースの分解の最初の段階です。このプロセスにより、主要なエネルギーキャリア分子であるATPの2つの分子が生成されます。解糖は嫌気性プロセスであり、その後に好気性プロセスまたは嫌気性プロセスを続けることができます。
好気呼吸
好気性呼吸は、その効率が高いため、酸素依存性生物にとって最適な呼吸経路です。好気性呼吸中にグルコース1分子は最大32分子のATPに変換できますが、嫌気性呼吸から得られるのはグルコース分子あたり2分子のATPだけです。
嫌気性呼吸
嫌気性呼吸も解糖に続き、ATPの2つの分子を生成し、副産物として乳酸を生成します。乳酸が筋肉組織に蓄積すると、痛みやけいれんを引き起こす可能性があります。
有酸素呼吸の支援
ピルビン酸は解糖の副産物です。嫌気性呼吸はピルビン酸を代謝し、その過程で解糖に必要な酵素を再生し、さらに好気性呼吸を促進します。
嫌気性生命の起源
嫌気性呼吸は、すべての呼吸プロセスの最初のものです。 35億年前、大気中の酸素は不足しており、最初の呼吸化学経路は嫌気性でした。これは正確には利点ではありませんが、嫌気性呼吸の重要性です。
フェイルセーフ機構としての嫌気性呼吸
人間などの酸素を必要とする多細胞生物では、細胞の酸素が枯渇すると、嫌気性呼吸がバックアップとして機能します。筋肉細胞が酸素を補充できるよりも早く消費すると、細胞は筋肉を動かし続けるために嫌気性呼吸を開始します。これは緊急事態で重要になることがあります。
速度
嫌気性呼吸は、好気性呼吸よりも迅速です。
生息地の範囲
嫌気性代謝により、微生物は低酸素または無酸素環境に生息することができ、そうでなければ空の生息地を利用することができます。発酵は無酸素プロセスであり、酵母などの多くの有用な微生物は嫌気性菌です。嫌気性菌も重要な分解者です。廃棄物を分解し、副産物として可燃性ガスを生成する能力は、再生可能エネルギー源に利用できます。