好気性呼吸と嫌気性呼吸

呼吸は通常、食物を酸素で燃やしてアデノシン三リン酸（ATP）というエネルギーを作ることで行われるが、酸素がない状態で行われる嫌気性呼吸というものもある。この2つの主な呼吸には、生化学的経路や生成されるエネルギー量など多くの違いがあります。

好気性呼吸とは？

好気性呼吸とは、生物の細胞内で起こる一連のイベントのことで、酸素の存在下で食物を燃やし、ATPを生成する。 ATPは、細胞内に貯蔵されるエネルギーの中で最も優れた形態である。好気性呼吸の全過程が終わると、廃棄物として二酸化炭素が発生します。呼吸の際に最も消費される呼吸基質は、糖（グルコース）、アミノ酸、脂肪酸である。好気性呼吸のプロセスでは、最終的な電子受容体として酸素を使用します。呼吸プロセス全体では、解糖、ピルビン酸の酸化的脱炭酸、クエン酸サイクル（クレブスサイクル）、酸化的リン酸化が行われる。すべてのプロセスが行われた後、グルコース1分子（C6H12O6）は正味38個のATP分子を生成する。しかし、膜の漏れや、その過程で一部の分子を移動させる手間がかかるため、グルコース1分子の純生産量は30程度に制限されている。この経路の規模は非常に大きく、体内の無数の細胞で好気性呼吸により何兆ものATP分子が作られ、大量の酸素を必要とする一方で、同量の二酸化炭素を発生する。この需要と生産はすべて、吸気と呼気による外呼吸によって維持され、循環系は酸素と二酸化炭素の上下の輸送を促進する。

嫌気性呼吸とは？

呼吸はエネルギーを得るために重要である。しかし、世界のすべての地域に酸素があるわけではないので、生物はそのような環境で生き残るために、さまざまな技術に適応する必要がある。嫌気性呼吸は、他の化学物質を用いて有機物からエネルギーを取り出す方法の一つである。最終的な電子受容体として、硫酸塩や硝酸塩化合物が作用する。また、これらの末端電子受容体は還元電位効率が低く、グルコース1分子あたり数個のATP分子しか作れない。通常、廃棄物は硫化物、亜硝酸塩、メタンなどであり、これらは人間や他のほとんどの動物にとって不快な臭いである。乳酸も嫌気性呼吸によって生じる老廃物の一つである。興味深いことに、人間でも嫌気性呼吸が起こることがあり、特に筋肉を素早く動かすために大量の酸素が必要になる場合に起こります。この場合、乳酸が発生し、筋肉のけいれんを引き起こす。嫌気性呼吸は発酵と同義であり、特に解糖系経路では、発酵の際に生じる廃棄物としてエタノールと二酸化炭素が挙げられる。