Анаэробное дыхание бактерий

Список используемой литературы

Показать спрятать

Berg J.M., Tymoczko J.L., Stryer L. биохимия, 5-е издание. Нью-Йорк: Ш Фриман; 2002. Раздел 18.6, Регуляция клеточного дыхания определяется прежде всего необходимостью АТФ. Доступно по адресу: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22448/
Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж. И др. Молекулярная биология клетки. 4-е издание. Нью-Йорк: Гарленд Наука; 2002. Ссылки. Доступно по адресу: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26903/
Данн, Дж. & Гридер, М. Х. физиология, Аденозинтрифосфат (АТФ) , В: StatPearls , Остров Сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2020 янв. Доступно по адресу: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK553175/

Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., et al. Молекулярно-клеточная биология. 4-е издание. Нью-Йорк: У. Х. Фриман; 2000. Доступно по адресу: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21475/

Метаболические особенности анаэробных бактерий

Бактерии способные к анаэробному дыханиюАнаэробное дыхание – это такое дыхание микробов, при котором для окисления орган… характеризуются укороченными электротранспортными или дыхательными цепями. Они не содержат всех переносчиков, характерных для дыхательных цепей аэробных бактерийБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр….

Бактерии Bifidobacterium, грамположительные анаэробные палочковидные бактерии

Параллельно в цепях анаэробов цитохромоксидаза заменена соответствующими редуктазами. В обмене веществ строгих анаэробов не функционирует цикл Кребса или он разорван и выполняет только биосинтетические, но не энергетические функции.

Основное количество молекул АТФ при анаэробном дыханииАнаэробное дыхание – это такое дыхание микробов, при котором для окисления орган… синтезируется в процессе мембранного фосфорилирования.

По отношению к молекулярному кислороду бактерииБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр…, для которых характерно анаэробное дыханиеАнаэробное дыхание – это такое дыхание микробов, при котором для окисления орган…, могут являться факультативными или облигатными анаэробамиАнаэробы – это микроорганизмы, в том числе бактерии, энергетические процесс….

Облигатные анаэробы – это сульфатвосстанавливающие и метаногенные бактерииБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр….

Факультативные анаэробы – это денитрифицирующие бактерии и бактерииБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр…, осуществляющие фумаратное дыхание.

Факультативные анаэробы могут переключать свой энергетический метаболизм с аэробного дыхания в присутствии в среде молекулярного кислорода, на анаэробное дыханиеАнаэробное дыхание – это такое дыхание микробов, при котором для окисления орган… в отсутствии молекулярного кислорода.

Обмен веществ и превращение энергии – свойства живых организмов

Обмен веществ является комплексом различных химических преобразований, способствующих сохранению и самовоспроизведению биоструктур. 

Он заключается в поступлении веществ в организм во время питания и дыхания, метаболизме внутри клетки или обмене веществ, вдобавок, в высвобождении конечных продуктов метаболизма.

Метаболизм неотрывно соединён с процессами преобразований определённых видов энергии в другие. К примеру, в начале процесса фотосинтеза световая энергия скапливается в виде энергии химических связей сложных органических молекул, в процессе же дыхания она освобождается и применяется для синтезирования новых молекул, механические и осмотические работы, рассеянные в виде тепла и т. д. 

Поток химических превращений в живых организмах снабжается биологическими катализаторами белковой специфики — ферментами или энзимами. Наряду с остальными катализаторами, энзимы ускоряют течение химических реакций в клетке до нескольких сотен тысяч раз, при этом они не меняют природу или свойства конечных продуктов клетки. Ферменты представляют собой простые или сложные белковые молекулы, которые, помимо части, состоящей из белка, включают небелковый кофактор, по – другому называемый коферментом. Ферментами являются, например: амилаза слюны, которая расщепляет гликаны при длительном жевании и пепсин, который обеспечивает переваривание белков в желудочно-кишечном тракте.

Ферменты различаются с небелковыми катализаторами тем, что имеют высокую специфичность действия, в значительной степени увеличенную скорости реакции, а также возможностью регулирования действия путем смены условий реакции или взаимодействия различных веществ с ними. Кроме того, условия, при которых протекает ферментативный катализ, значительно различаются с теми, при которых происходит неферментативный катализ: оптимальная температура для того, чтобы ферменты могли функционировать в организме человека, составляет 37 ° С, а также необходимо, чтобы давление являлось близким к атмосферному, в то время как кислотность среды может значительно варьироваться. Например, для амилазы необходима щелочная среда, для пепсина же наоборот — кислая. 

Механизм действия ферментов заключается в том, чтобы снизить энергию активации веществ (субстратов), которые вступают в реакцию вследствие образования промежуточных фермент-субстратных комплексов.

Анаэробные прокариоты

Анаэробные микроорганизмы полностью соответствуют своему названию – приставка ан- отрицает значение слова, аэро – это воздух и б- жизнь. Получается – безвоздушная жизнь, организмы, чье дыхание не нуждается в свободном кислороде.

Бескислородные микроорганизмы делятся на две группы:

• факультативно-анаэробные – способные существовать как в среде, содержащей кислород, так и при его отсутствии;
• облигатные микроорганизмы – погибающие при наличии в среде свободного кислорода.

Классификация анаэробных бактерий подразделяет облигатную группу по возможности спорообразования на следующие:

• спорообразующие клостридии – грамположительные бактерии, большинство из которых подвижны, характеризуются интенсивным метаболизмом и большой изменчивостью;
• неклостридиальные анаэробы – грамположительные и отрицательные бактерии, которые являются частью микрофлоры человека.

Свойства клостридий

Спорообразующие анаэробные бактерии в большом количестве встречаются в почве и в желудочно-кишечном тракте животных и человека. Среди них известно более 10 видов, которые являются токсичными для человека. Эти бактерии образуют высокоактивные экзотоксины, специфические для каждого вида.

Хотя инфекционным возбудителем может быть один вид анаэробных микроорганизмов, более характерна интоксикация различными микробными ассоциациями:

• несколькими видами анаэробных бактерий;
• анаэробных и аэробных микроорганизмов (чаще всего клостридии и стафилококки).

Бактериальный посев

Вполне закономерно в привычной нам кислородной среде, что для получения облигатных аэробов необходимо использовать специальное оборудование и микробиологические среды. По сути, культивирование бескислородных микроорганизмов сводится к созданию условий, при которых доступ воздуха к средам, где производится культивирование прокариотов, полностью перекрыт.

Анаэробы: друг или враг?

Понятно, что наша планета населена разнообразными анаэробными организмами. Некоторые из них являются патогенными, вызывая тяжелые инфекции, такие как MRSA, ботулизм и столбняк. Другие полезны, добавляя красоту горячим источникам, ароматизируя сыры и формируя сообщества океана. Для других, таких как кишечная палочка, их состояние зависит от их местоположения: хотя кишечная палочка является необходимым и полезным жителем кишечника человека, она может стать патогенной, если ее принимать внутрь, или каким-либо другим способом. Таким образом, анаэробы являются важными жителями Земли, которые блестяще занимают свои экологические ниши.

Классификационное деление прокариотов

Видовое разнообразие этих безъядерных одноклеточных организмов огромно: наука описала только 10000 видов, а предположительно существует более миллиона видов бактерий. Их классификация крайне сложна и осуществляется, опираясь на общность следующих признаков и свойств:

• морфологических – форма, способ передвижения, способность к спорообразованию и другие);
• физиологических – дыхание кислородом (аэробные) или бескислородный вариант (анаэробные бактерии), по характеру продуктов метаболизма и другие;
• биохимических;
• сходство генетических характеристик.

К примеру, морфологическая классификация по внешнему виду подразделяет все бактерии как:

• палочковидные;
• извилистые;
• шаровидные.

Классификация физиологическая по отношению к кислороду делит все прокариоты на:

• анаэробные – микроорганизмы, дыхание которых не требует наличия свободного кислорода;
• аэробные – микроорганизмы, нуждающиеся в кислороде для своей жизнедеятельности.

Типы клеточного дыхания

Аэробного дыхания

Эукариотические организмы выполняют клеточное дыхание в своих митохондрии – органеллы, которые предназначены для расщепления сахара и очень эффективного производства АТФ. Митохондрии часто называют «электростанцией клетки», потому что они способны вырабатывать так много АТФ!

Аэробное дыхание настолько эффективно, потому что кислород – самый мощный акцептор электронов, найденный в природе. Кислород «любит» электроны – и его любовь к электронам «вытягивает» их через цепь переноса электронов в митохондриях.

Специализированный анатомия митохондрий, которые объединяют все необходимые реагенты для клеточного дыхания в небольшом мембранном пространстве внутри клетки, также способствует высокой эффективности аэробного дыхания.

В отсутствие кислорода большинство эукариотических клеток могут также выполнять различные виды анаэробного дыхания, такие как ферментация молочной кислоты. Однако эти процессы не дают достаточного количества АТФ для поддержания жизнедеятельности клетки, и без кислорода клетки в конечном итоге погибают или перестают функционировать.

Ферментация

Ферментация – это название, данное многим различным типам анаэробного дыхания, которые выполняются различными вид бактерий и архебактерий, а также некоторыми эукариотическими клетками в отсутствие кислорода.

Эти процессы могут использовать различные акцепторы электронов и производить различные побочные продукты. Несколько видов брожения:

• Алкогольная ферментация – Этот тип ферментации, осуществляемый дрожжевыми клетками и некоторыми другими клетками, метаболизирует сахар и производит алкоголь и углекислый газ в качестве побочных продуктов. Вот почему пиво шипучее: во время брожения его дрожжи выделяют как углекислый газ, который образует пузырьки, так и этиловый спирт.
• Брожение молочной кислоты – Этот тип брожения осуществляется человеком мускул клетки в отсутствие кислорода, а некоторые бактерии. Ферментация молочной кислоты фактически используется людьми, чтобы сделать йогурт. Для приготовления йогурта в молоке выращиваются безвредные бактерии. Молочная кислота, вырабатываемая этими бактериями, придает йогурту характерный острый кислый вкус, а также реагирует с молочными белками, образуя густую кремообразную текстуру.
• Пропионовая кислота – Этот тип ферментации выполняется некоторыми бактериями и используется для приготовления швейцарского сыра. Пропионовая кислота отвечает за характерный острый ореховый вкус швейцарского сыра. Пузырьки газа, созданные этими бактериями, ответственны за отверстия, найденные в сыре.
• Acetogenesis – Ацетогенез – это вид ферментации, осуществляемый бактериями, который производит уксусная кислота как его побочный продукт. Уксусная кислота является отличительным ингредиентом в уксусе, который придает ему острый, кислый вкус и запах. Интересно, что бактерии, которые производят уксусную кислоту, используют этиловый спирт в качестве топлива. Это означает, что для производства уксуса сахаросодержащий раствор должен сначала ферментироваться дрожжами для производства спирта, а затем снова ферментироваться бактериями, которые превращают спирт в уксусную кислоту!

Метаногенез

Метаногенез является уникальным типом анаэробного дыхания, которое может быть выполнено только архебактериями. В метаногенезе углевод-источник топлива расщепляется с образованием углекислого газа и метана.

Метаногенез осуществляется некоторыми симбиотическими бактериями в пищеварительном тракте людей, коров и некоторых других животных. Некоторые из этих бактерий способны переваривать целлюлозу, сахар, содержащийся в растениях, который невозможно разрушить при помощи клеточного дыхания. Симбиотические бактерии позволяют коровам и другим животным получать энергию из этих неперевариваемых сахаров!

Дыхание у животных

У животных мы можем найти большие различия в типах дыхания, которые они практикуют. На протяжении истории эволюции у животных развивались различные специализированные органы, которые позволяли им адаптироваться к окружающей среде и дышать максимально эффективно..

В зависимости от основного органа, который животное использует для поглощения кислорода, мы можем в основном найти четыре типа дыхания: кожное дыхание, дыхание трахеи, ветвистое дыхание и легочное дыхание..

Кожное дыхание

Кожное дыхание является наименее сложным типом дыхания животных, поскольку организмы, которые его практикуют, не нуждаются в каком-либо специализированном органе, чтобы практиковать его. Обмен кислорода и углекислого газа происходит непосредственно через кожу.

Обычно этот тип дыхания встречается у мелких животных с очень тонкой кожей и поэтому позволяет без проблем проходить через дыхательные пути. Некоторые из животных, которые практикуют это — улитки, жабы и черви.

Трахеальное дыхание

Дыхание трахеи практикуется под искусством: насекомые, паукообразные, ракообразные … Оно характеризуется появлением трубок, называемых трахеями, которые связаны друг с другом и снаружи. Эти трахеи отвечают за транспортировку кислорода к клеткам животного..

Трахеи связаны с наружными отверстиями, называемыми дыхальцами, через которые происходит обмен кислорода и углекислого газа. Одной из самых любопытных особенностей этого типа дыхания является то, что он не требует вмешательства какого-либо типа системы кровообращения..

Жаберное дыхание

Ветвистое дыхание — это дыхательная система, используемая водными животными. Этот тип организмов осуществляет обмен кислорода и углекислого газа через органы, называемые жабрами, которые способны отфильтровывать растворенный в воде кислород..

Как только кислород поглощается из воды, жабры передают его в кровь, которая затем транспортирует его во все клетки и ткани организма животного. Оказавшись в клетках, митохондрии используют кислород для получения энергии.

Благодаря функционированию этой системы животным, которые выполняют ветвистое дыхание, требуется система кровообращения, чтобы кислород достигал всех клеток их тела..

Легочное дыхание

Легкое дыхание является наиболее сложной формой дыхания животных и характерно для млекопитающих, рептилий и птиц. Самая замечательная особенность этого типа дыхания — появление специализированных органов, называемых легкими, которые отвечают за обмен газов с внешней средой..

У человека дыхательная система делится на две части: верхнюю и нижнюю.

• Верхняя дыхательная система состоит из ноздрей, носовой полости, глотки и гортани.
• Нижняя дыхательная система состоит из трахеи, бронхов, бронхиол и альвеол.

У людей воздух проходит через ноздри и проходит через всю дыхательную систему в бронхи, где ток разделяется между двумя легкими. Попав в каждое легкое, воздух достигает альвеол, которые отвечают за обмен диоксида углерода на кислород.

Распределение сахара при анаэробном дыхании

При анаэробном дыхании сахар распадается по схеме: С₆Н₁₂О₆ → 2С₂Н₅ОН+2СО₂ + 48ккал Как видно, углерод сахара лишь частично окисляется до углекислого    газа,    а    остальной    углерод    восстанавливается до этилового спирта, так как кислород извне не поступает, а пре­вращение сахара происходит только за счет перераспределения кислорода, находящегося в его молекуле.

Энергии в случае ана­эробного дыхания выделяется всего 48 ккал, тогда как при пол­ном окислении — 686 ккал, (подробнее: Процесс дыхания растений). Такая разница объясняется тем, что в спирте остается большое количество потенциальной энергии, поскольку окисление идет не до конца.

Анаэробные усло­вия

Однако растения не могут жить долго в анаэробных усло­виях. Для того чтобы получить такое же количество энергии, которое оно имеет при дыхании, при анаэробном ды­хании растение должно затратить очень большое количество запасного вещества. Поэтому в анаэробных условиях растения быстро погибают от истощения и, кроме того, от отравления спиртом, накапливающимся в тканях.

Поэтому процесс анаэроб­ного дыхания для высших растений — только временная замена кислородного дыхания. Анаэробное дыхание наблюдается у растений, длитель­ное время находящихся при избытке влаги в почве, при образо­вании корки на поверхности почвы и хранении зерна в больших кучах.

Анаэробное дыхание для микроорганизмов

Для многих низших растений (микроорганизмов) анаэробное дыхание служит основным процессом добывания необходимой для жизни энергии и может поддерживать их жизнь неограни­ченное время. В этом случае анаэробное дыхание называется брожением. Микроорганизмы используют для брожения не собственные запасы питательных веществ, как это имеет место у высших растений, а питательные вещества из окружающей их среды.

Анаэробное дыхание у растений сходно со спиртовым бро­жением. В анаэробных условиях под воздействием ряда фермен­тов образуются промежуточные продукты те же, что и при бро­жении, в частности пировиноградная кислота. В аэробных усло­виях пировиноградная кислота полностью окисляется до углекислоты и воды, а в анаэробных условиях при спиртовом брожении она распадается до С0₂ и спирта.

На схеме показано взаимоотношение между нормальным ды­ханием — аэробным и анаэробным — спиртовым брожением. Аэробное и анаэробное дыхание

Как видно из схемы, процессы дыхания и брожения одина­ковы до образования пировиноградной кислоты. При дыхании для образования пировиноградной кислоты не требуется уча­стия кислорода, т.е. эта фаза дыхания является анаэробной. При доступе кислорода и наличии системы окислительных фер­ментов пировиноградная кислота окисляется до конца.

При спиртовом брожении с участием фермента карбоксилазы кар­боксил пировиноградной кислоты разрушается, выделяется углекислота и образуется уксусный альдегид, которому при участии фермента дегидрогеназы передаются 2 атома водорода и он вос­станавливается в этиловый спирт. Таким образом, конечными продуктами спиртового брожения являются спирт и углекислота.    

Рейтинг: 5/5 — 2
голосов

Связь дыхания и фотосинтеза

Все организмы, животные и растения должны получать энергию для поддержания основных биологических функций для выживания и размножения. Растения преобразуют энергию солнечного света в сахар в процессе, называемом фотосинтезом. Фотосинтез использует энергию света для преобразования молекул воды и углекислого газа в глюкозу (молекулу сахара) и кислород. Кислород высвобождается или «выдыхается» из листьев, в то время как энергия, содержащаяся в молекулах глюкозы, используется во всем растении для роста, формирования цветов и развития плодов.

Внутри листа есть несколько структур, которые играют важную роль в движении питательных веществ и воды по всему растению.

Листья содержат воду, которая необходима для преобразования световой энергии в глюкозу посредством фотосинтеза. Листья имеют две структуры, которые сводят к минимуму потерю воды, кутикулу и устьица. Кутикулы являются восковым покрытием на верхнюю и нижнюю часть листьев, которые предотвращают испарение воды в атмосферу.

Хотя кутикула обеспечивает важную защиту от чрезмерной потери воды, листья не могут быть непроницаемыми, поскольку они также должны пропускать углекислый газ (для использования при фотосинтезе) и кислород. Эти газы попадают в лист и выходят из него через отверстия на нижней стороне, называемые устьицами. После того, как углекислый газ попадает в лист через устьицы, он попадает в клетки мезофилла, где происходит фотосинтез и строится глюкоза.

Связь между фотосинтезом и клеточным дыханием такова, что продукты одной системы являются реагентами другой. Фотосинтез включает использование энергии солнечного света, воды и углекислого газа для производства глюкозы и кислорода. Клеточное дыхание использует глюкозу и кислород для производства углекислого газа и воды. 

Люди, животные и растения зависят от цикла клеточного дыхания и фотосинтеза для выживания. Кислород, вырабатываемый растениями во время фотосинтеза, – это то, что люди и животные вдыхают, чтобы кровь транспортировалась в клетки для дыхания. Углекислый газ, образующийся во время дыхания, выделяется из организма и поглощается растениями, чтобы помочь обеспечить энергию, необходимую для роста и развития. Это бесконечный цикл, который поддерживает жизнь на земле.

Процесс фотосинтеза используется растениями и другими фотосинтезирующими организмами для производства энергии, тогда как процесс клеточного дыхания расщепляет энергию для использования. Несмотря на различия между этими двумя процессами, есть некоторые сходства. 

Например, оба процесса синтезируют и используют АТФ, универсальную энергию.

• В процессе фотосинтеза АТФ производится с помощью энергии света (фотофосфорилирования) и используется для создания органических молекул
• При клеточном дыхании АТФ образуется путем расщепления органических молекул (окислительное фосфорилирование)

Относительные скорости фотосинтеза, которые производят молекулы газа и дыхания, влияют на общую продуктивность растений. Там, где активность фотосинтеза превышает дыхание, рост растений протекает на высоком уровне. Там, где дыхание превышает фотосинтез, рост замедляется.

И фотосинтез, и дыхание увеличиваются с повышением температуры, но в определенный момент скорость фотосинтеза выравнивается, в то время как частота дыхания продолжает расти. Это может привести к истощению накопленной энергии. Чистая первичная продуктивность – количество биомассы, созданной зелеными растениями. Она может использоваться для остальной части пищевой цепи – представляет собой баланс фотосинтеза и дыхания, рассчитанный путем вычитания энергии, потерянной для дыхания, из общей химической энергии, производимой фотосинтезом.

Процессы, происходящие при дыхании растений

Во время дыхания в разных частях растений происходит очень мало газообмена. Поэтому каждая часть заботится о своих собственных потребностях в энергии.

Корни, стебли и листья растений обмениваются газами для дыхания отдельно. Как мы все знаем, листья имеют крошечные поры, называемые устьицами, которые используются для обмена газов. Кислород, всасываемый через устьицы, используется клетками в листьях для расщепления глюкозы на углекислый газ и воду.

Дыхание в корнях

Корни, подземная часть растений поглощает воздух из воздушных пространств, присутствующих между частицами почвы. Таким образом, кислород, поглощаемый через корни, используется для высвобождения энергии, которая впоследствии используется для транспортировки минералов и солей из почвы.

Дыхание в стеблях

В случае стебля воздух рассеивается в устьицах и проходит через различные части клетки для дыхания. Диоксид углерода, образующийся на этой стадии, также диффундирует через устьица. У высших или древесных растений газообразный обмен осуществляется чечевицами.

Дыхание в листьях

Листья содержат крошечные поры, называемые устьицами. Обмен газов происходит через устьица в процессе диффузии. Каждая стома контролируется ячейками охраны. Открытие и закрытие стомы помогают в обмене газами между атмосферой и внутренней частью листьев.

Какие условия необходимы для дыхания растений?

Дыхание состоит из ряда реакций, которые происходят главным образом в митохондриях растительных клеток. В дополнение к типу растений, несколько факторов окружающей среды влияют на скорость дыхания растительной клетки.

Возраст ткани / Стадия жизни

У более молодой ткани частота дыхания выше, чем у более старой. Таким образом, верхушка корня и молодые листья имеют более высокую частоту дыхания, чем более старые корневые сегменты и листья.

Когда семя впервые впитывает воду, частота дыхания клеток быстро возрастает, но выравнивается примерно через 20 минут.

Созревшие плоды вызывают всплеск дыхательной активности, который достигает кульминации, когда плоды достигают максимальной зрелости.

Температура

Частота дыхания в растительной клетке уменьшается при понижении температуры до тех пор, пока дыхание почти или полностью не остановится при низких температурах. Дыхание увеличивается с ростом температуры, пока не будут достигнуты очень высокие температуры, что приведет к ухудшению состояния тканей.

Температура сильно влияет на дыхание для поддержания (гораздо больше, чем клетки, предназначенные для роста растений). У растений в умеренном климате частота дыхания зимой значительно ниже, чем в теплое лето.

Частоту дыхания фруктов можно контролировать, храня фрукты в прохладных, сухих местах. Более низкие температуры хранения могут замедлить дыхание и созревание фруктов.

Кислород

Дыхание замедляется с уменьшением доступного кислорода. В условиях, когда кислорода нет, как, например, в плохо дренируемой почве, происходит анаэробное дыхание (брожение). Анаэробное дыхание приводит к образованию углекислого газа, некоторого количества энергии и этанола. Этот тип дыхания также используется для создания спиртов.

Частота дыхания для большинства растений достигает пика при нормальном уровне кислорода в атмосфере.

Если, например, корни дерева затоплены в течение длительных периодов времени, они не могут поглощать кислород и преобразовывать глюкозу для поддержания клеточных метаболических процессов. В результате заболачивание и чрезмерное орошение могут лишить корни кислорода, убить корневую ткань, повредить деревья и снизить урожайность.

Углекислый газ

Двуокись углерода, один из отходов дыхания, также влияетелен. Чем выше концентрация углекислого газа, тем ниже частота дыхания.

Повреждения

Дыхание усиливается как непосредственно зараженными, так и окружающими клетками, когда ткань растения повреждена или заражена. Часто, когда в яблоке есть червячная дыра, маленький коричневый синяк окружает его – это указывает на усиление дыхания в области вокруг поврежденных клеток.

Недостаток воды

Сухая ткань имеет более низкую частоту дыхания, чем гидратированная. Хотя засуха оказывает гораздо большее влияние на процесс фотосинтеза в растительных клетках, недостаток доступной воды также отрицательно влияет на дыхание.

Доступные сахара

Листья верхнего купола часто видят более высокие частоты дыхания.

Увеличение доступных сахаров в результате фотосинтеза обычно приводит к увеличению частоты дыхания. Частота дыхания в листьях верхнего купола будет выше, чем в листьях нижнего купола, потому что верхушки производят больше сахара.

Аэрофильные микроорганизмы

Аэробами называют микроорганизмы, чье дыхание невозможно без свободного кислорода воздуха, а их культивирование проходит на поверхности питательных сред.

По степени зависимости от кислорода все аэробы делят на:

• облигатные (аэрофилы) – способны развиваться только при высокой концентрации кислорода в воздухе;
• факультативно-аэробные микроорганизмы, развивающиеся и при пониженном количестве кислорода.

Свойства и особенности аэробов

Аэробные бактерии обитают в почве, воде и воздухе и активно участвуют в круговороте веществ. Дыхание бактерий, которые являются аэробами, осуществляется путем прямого окисления метана (СН₄), водорода (Н₂), азота (N₂), сероводорода (Н₂S), железа (Fe).

К облигатным аэробным микроорганизмам, которые являются патогенными для человека, относятся туберкулезная палочка, возбудители туляремии и холерный вибрион. Всем им для жизнедеятельности необходимо высокое содержание кислорода. Факультативно-аэробные бактерии, такие как сальмонелла, способны осуществлять дыхание при весьма незначительном количестве кислорода.

Аэробные микроорганизмы, осуществляющие свое дыхание в кислородной атмосфере, способны существовать в весьма широком диапазоне при парциальном давлении от 0,1 до 20 атм.

Выращивание аэробов

Культивирование аэробов подразумевает использование подходящей питательной среды. Необходимыми условиями являются также количественный контроль кислородной атмосферы и создание оптимальных температур.

Дыхание и рост аэробов проявляется в виде образования мути в жидких средах или, в случае плотных сред, в виде образования колоний. В среднем для выращивания аэробов в условиях термостатирования потребуется о 18 до 24 часов.

Биологическое окисление

Клеточное дыхание включает в себя множество окислительно-восстановительных реакций, в которых происходит перемещение водорода и электронов от одних соединений (или атомов) к другим. При потери электрона каким-либо атомом происходит его окисление; при присоединении электрона — восстановление. Окисляемое вещество — это донор, а восстанавливаемое — акцептор водорода и электронов. Окислительно-восстановительные реакции, протекающие в живых организмах носят название биологического окисления, или клеточного дыхания.

Обычно при окислительных реакциях происходит выделение энергии. Причина этого кроется в физических законах. Электроны в окисляемых органических молекулах находятся на более высоком энергетическом уровне, чем в продуктах реакции. Электроны, переходя с более высокого на более низкий энергетический уровень, высвобождают энергию. Клетка умеет фиксировать ее в связях молекул АТФ — универсальном «топливе» живого.

Наиболее распространенным в природе конечным акцептором электронов является кислород, который восстанавливается. При аэробном дыхании в результате полного окисления органических веществ образуются углекислый газ и вода.

Биологическое окисление протекает по-этапно, в нем участвуют множество ферментов и соединения, переносящие электроны. При ступенчатом окислении электроны перемещаются по цепи переносчиков. На определенных этапах цепи происходит выделение порции энергии, достаточной для синтеза АТФ из АДФ и фосфорной кислоты.

Биологическое окисление весьма эффективно по-сравнению с различными двигателями. Около половины выделяющейся энергии в конечном итоге фиксируется в макроэргических связях АТФ. Другая часть энергии рассеивается в виде тепла. Поскольку процесс окисления ступенчатый, то тепловая энергия выделяется понемногу и не повреждает клетки. В то же время она служит для поддержания постоянной температуры тела.

Подведение итогов

Живые существа могут находить довольно удивительные способы выжить, и анаэробное дыхание является одним из примеров этого. Анаэробное дыхание – это метаболический процесс, в котором кислород отсутствует, и завершается только стадия гликолиза. Это происходит у микроорганизмов, но также является временной реакцией на отсутствие кислорода в клетках многоклеточных организмов, таких как человек. Некоторые примеры анаэробного дыхания включают спиртовое брожение, молочнокислое брожение и разложение органических веществ. Уравнение: глюкоза + ферменты = диоксид углерода + этанол / молочная кислота.

Хотя анаэробное дыхание не производит столько энергии, сколько аэробное, он выполняет свою работу. В следующий раз, когда вы получите пользу от короткого всплеска энергии, которую ваши мышцы дают вам во время бега, вы можете поблагодарить альтернативный путь анаэробного дыхания, на который способны многие клетки.

Мне нравитсяНе нравится

Подведнеи итогов

Аэробные организмы – это организмы, которым для выработки энергии необходим кислород. Хотя некоторые аэробные организмы, например животные, вдыхают кислород через легкие или жабры, другие организмы, такие как растения, грибы и бактерии, также являются аэробными. Все аэробные организмы используют клеточное дыхание для производства энергии. Они делают это, используя глюкозу (сахар) и кислород для образования аденозинтрифосфата или АТФ и диоксида углерода. Растения, которые производят собственный кислород в процессе, называемом фотосинтезом, получают кислород через свои устьицы. Грибы обладают структурами, похожими на корни, называемые гифами, для получения кислорода из почвы. Одноклеточные бактерии поглощают кислород непосредственно из окружающей среды.

Мне нравится1Не нравится