Типы дыхания живых существ

Что такое дыхание растений?

Дыхание растений представляет собой серию ферментативных реакций, которые позволяют растениям превращать накопленную энергию углеводов, вырабатываемых в процессе фотосинтеза, в форму энергии, которую они могут использовать для ускорения роста и метаболических процессов.

Посредством фотосинтеза растения превращают солнечный свет в потенциальную энергию в виде химических связей углеводных молекул. Однако, чтобы использовать эту накопленную энергию для обеспечения жизненно важных процессов – от роста и размножения до заживления поврежденных структур – растения должны преобразовать ее в пригодную для использования форму. Это преобразование происходит посредством клеточного дыхания, основного биохимического пути, также обнаруженного у животных и других организмов.

Как животные и люди, растения тоже дышат

Растения нуждаются в кислороде для дыхания, которые в свою очередь выделяют углекислый газ. В отличие от животных и людей, растения не имеют каких-либо специализированных структур для газообразного обмена и по сравнению с животными и людьми корни растений, стебли и листья дышат с очень низкой скоростью.

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.

Источники энергии

• Аденозинтрифосфат (АТФ) — нуклеотид, содержащийся в каждой клетке живых организмов. Функции: накопление и перенос энергии. Используется телом для создания максимального усилия в мышечных волокнах в течение 2–3 секунд. Процесс выделения энергии обусловлен расщеплением фосфатной составляющей АТФ на три молекулы.
• Креатинфосфат — органическое соединение, находящееся в скелетных мышцах, миокарде и нервной ткани. Используются для выброса энергии при силовых нагрузках. Запасаемое количество креатинфосфата рассчитано примерно на 15–20 секунд силовой работы. После этого организм использует другие энергетические источники.
• Анаэробный гликолиз — химический процесс, состоящий из нескольких ферментативных реакций, результатом которых становится расщепление глюкозы до пирувата и выделение энергии. Этот процесс помогает мышцам спортсмена работать с максимальным усилием в течение 1–2 минут.
• Аэробный гликолиз имеет ту же функцию, что и анаэробный, только протекает при участии большого объема кислорода. Предназначение процесса — обеспечить мышечное усилие, необходимое спортсмену. Выделяемое количество энергии рассчитано примерно на 1–2 минуты интенсивной физической работы.

Во время аэробных и анаэробных процессов образуется не только пируват, но и лактат. Данное вещество долгое время считалось побочным при расщеплении глюкозы. Но современные научные исследования показали, что лактатные соединения постепенно накапливается в печени в виде гликогена. Последний же используется мышцами тела для получения глюкозы. Таким образом, лактат играет важную роль в восстановлении энергетического баланса в организме.

Аэробные и анаэробные процессы

Аэробные процессы клеточного дыхания могут происходить только при наличии кислорода. Когда клетке необходимо высвободить энергию, цитоплазма (вещество между ядром клетки и ее мембраной) и митохондрии (органеллы в цитоплазме, которые помогают в метаболических процессах) инициируют химические обмены, которые запускают распад глюкозы. Этот сахар разносится по крови и хранится в организме как быстрый источник энергии. При расщеплении глюкозы на аденозинтрифосфат (АТФ) выделяется углекислый газ (CO2), побочный продукт, который необходимо удалить из организма. У растений в процессе высвобождения энергии при фотосинтезе используется CO2 и выделяется кислород в качестве побочного продукта.

В анаэробных процессах кислород не используется, поэтому продукт пирувата — АТФ — это один из видов пирувата — остается на месте, чтобы расщепляться или катализироваться другими реакциями, такими как то, что происходит в мышечной ткани или при ферментации. Молочная кислота, которая накапливается в мышечных клетках, когда аэробные процессы не справляются с потребностями в энергии, является побочным продуктом анаэробного процесса. Такие анаэробные разрушения обеспечивают дополнительную энергию, но накопление молочной кислоты снижает способность клетки к дальнейшей переработке отходов; в больших масштабах, скажем, в организме человека это приводит к усталости и болезненности мышц. Клетки восстанавливаются, вдыхая больше кислорода и за счет циркуляции крови — процессов, которые помогают уносить молочную кислоту.

В следующем 13-минутном видео обсуждается роль АТФ в организме человека. Чтобы перейти к информации об анаэробном дыхании, щелкните здесь (5:33); для аэробного дыхания щелкните здесь (6:45).

Ферментация

Когда молекулы сахара (в первую очередь глюкоза, фруктоза и сахароза) расщепляются при анаэробном дыхании, производимый ими пируват остается в клетке. Без кислорода пируват не полностью катализирует выделение энергии. Вместо этого ячейка использует более медленный процесс удаления носителей водорода, создавая различные отходы. Этот более медленный процесс называется брожением. Когда дрожжи используются для анаэробного расщепления сахаров, отходами являются спирт и CO2. В результате удаления CO2 остается этанол — основа для алкогольных напитков и топлива. Фрукты, сахарные растения (например, сахарный тростник) и зерно используются для ферментации с дрожжами или бактериями в качестве анаэробных процессоров. При выпечке выбросы CO2 в результате ферментации вызывают рост хлеба и других хлебобулочных изделий.

Цикл Кребса

Цикл Кребса также известен как цикл лимонной кислоты и цикл трикарбоновой кислоты (ТСА). Цикл Кребса — ключевой процесс производства энергии в большинстве многоклеточных организмов. Наиболее распространенная форма этого цикла использует глюкозу в качестве источника энергии.

Во время процесса, известного как гликолиз, клетка превращает глюкозу, молекулу с 6 атомами углерода, в две молекулы с 3 атомами углерода, называемые пируватами.Эти два пирувата выделяют электроны, которые затем объединяются с молекулой, называемой НАД +, с образованием НАДН и двух молекул аденозинтрифосфата (АТФ).

Эти молекулы АТФ являются настоящим «топливом» для организма и преобразуются в энергию, в то время как молекулы пирувата и НАДН проникают в митохондрии. Именно здесь 3-углеродные молекулы распадаются на 2-углеродные молекулы, называемые ацетил-КоА и CO2. В каждом цикле Ацетил-КоА расщепляется и используется для восстановления углеродных цепей, высвобождения электронов и, таким образом, образования большего количества АТФ. Этот цикл более сложен, чем гликолиз, и он также может расщеплять жиры и белки для получения энергии.

Как только доступные свободные молекулы сахара истощаются, цикл Кребса в мышечной ткани может начать расщеплять молекулы жира и белковые цепи, чтобы питать организм. В то время как расщепление молекул жира может быть положительным (снижение веса и холестерина), чрезмерное его использование может нанести вред организму (организму нужен жир для защиты и химических процессов). Напротив, расщепление белков организма часто является признаком голода.

Примеры комплексных упражнений совмещающих аэробную и анаэробную нагрузки

•  Кикбоксинг.
•  20-30-ти минутная тренировка с чередованием легкой пробежки и спринтерских забегов.

При занятиях на тренажерах или со свободным весом (гантели, штанга) общее правило таково:Аэробное упражнение — выполняйте больше повторов с меньшим весом и сокращайте перерыв между подходами. Признаками, указывающими на аэробную тренировку, будут ускорение пульса (до 90% от максимума) и потоотделение. Вычислить максимальный пульс можно вычитая свой возраст из 220. Например, если Вам 30, то Ваш максимальный пульс будет равен 190 (220-30). Соответственно, Ваш пульс во время выполнения аэробного упражнения должен подниматься не выше 170

Кроме повышения частоты пульса, обратите внимание на учащение дыхания. Если дыхание не учащается, значит Вы тренируетесь недостаточно интенсивно. А если не в состоянии говорить, значит следует снизить интенсивность тренировки.Анаэробное упражнение — увеличьте вес, сократите количество повторов и не забывайте отдыхать в перерывах между подходами

А если не в состоянии говорить, значит следует снизить интенсивность тренировки.Анаэробное упражнение — увеличьте вес, сократите количество повторов и не забывайте отдыхать в перерывах между подходами.

Типы тренировок

В зависимости от источников энергии для мышц, а также частоты пульса и целей занятий, спортивные дисциплины могут быть либо аэробными, либо анаэробными. Рассмотрим каждый тип.

Аэробный тренинг

Упражнения либо полноценные спортивные занятия, выполняемые со сравнительно низкой интенсивностью. В данном случае кислород выступает как основной элемент поддержания энергетического баланса. Во время таких тренировок происходит учащенное аэробное дыхание, что укрепляет сердечно-сосудистую и легочную системы.

Помимо избавления от лишних килограммов, кардио обладает следующими преимуществами:

• повышение выносливости организма;
• улучшение пищеварения;
• нормализация сна;
• поддержание уровня «полезного» холестерина;
• укрепление миокарда;
• повышение тонуса мышц;
• облегчение депрессивных состояний.

Кардио-тренинг очень разнообразен. Связано это с его эффективностью в отношении похудения и подтяжки мышц. Существуют целые дисциплины, построенные именно на аэробных упражнениях. Примерами таких физических нагрузок являются:

• бег;
• езда на велосипеде;
• спортивная ходьба;
• работа на кардиотренажерах;
• аэробика;
• аквафитнес.

К преимуществам также можно отнести доступность для широкого круга. Независимо от подготовки и возраста любой желающий сможет подобрать подходящий тип тренировки. Например, пожилые люди, чтобы предохранить коленные суставы, используют орбитрек. А тем, у кого имеются проблемы с позвоночником, подойдут занятия в бассейне или на велоэргометре.

У аэробных тренировок имеются медицинские противопоказания. Чаще всего они связаны с заболеваниями органов дыхания и сердца

Но, помимо этого, следует с осторожностью использовать кардионагрузки людям с ожирением. Нежелательно заниматься во время беременности, после операций на брюшной полости, при травмах опорно-двигательной системы

Анаэробный тренинг

Упражнения или полноценные спортивные занятия, проводимые с высокой интенсивностью. Работа мышц происходит благодаря процессам анаэробного гликолиза, то есть в условиях низкого потребления кислорода.

Анаэробные тренировки в большинстве случаев являются силовыми. Поэтому их главные функции:

• повышение силовых характеристик спортсмена;
• увеличение мышечной массы;
• развитие взрывной скорости.

Само занятие строится из комплексных нагрузок на все тело. Структура каждого подхода: 6–10 повторений в базовых упражнениях и 10–12 — в изолирующих.

Помимо повышения силы и увеличения мышечной массы, анаэробная нагрузка обладает следующими положительными свойствами:

• укрепление связок, сухожилий, суставов;
• формирование гармонично развитой фигуры;
• сокращение жировых отложений;
• ускорение обменных процессов;
• стимуляция гормональной системы;
• избавление от депрессии.

Как правило, тренировочная программа для новичков составляется так, чтобы анаэробные упражнения воздействовали на все части тела за одно посещение фитнес-зала. Профессионалы занимаются по другому принципу — сплит (разделение нагрузок) — каждая тренировка направлена на проработку двух-трех больших мышц. Это позволяет более качественно развивать мускулатуру.

Люди, далекие от спорта, предполагают, что анаэробным тренингом называют занятия в тренажерном зале: пауэрлифтинг, бодибилдинг. Это верно лишь наполовину. К силовым тренировкам также относят:

• кроссфит;
• ВИИТ;
• табата-протокол;
• плиометрику;
• гиревой спорт;
• армреслинг;
• тяжелую атлетику;
• воркаут.

Так как большинство упражнений в силовых дисциплинах выполняются с отягощениями, это накладывают определенные требования к здоровью спортсмена. Во-первых, не должно быть незалеченных травм или генетических отклонений (например, сколиоза). Во-вторых, недопустимо выполнять силовые упражнения при сердечной недостаточности.

Способы и примеры регуляции дыхания

• Регулярное дыхание. Вдохи похожи по амплитуде, продолжительности, форме волны и частоте.
• Нерегулярное дыхание. Вдохи различаются по одному или нескольким из следующих параметров: амплитуда, продолжительность, форма волны и частота.Гипопноэ. дыхание с уменьшенным дыханием (приливным) объемом и/или частотой.
• Апноэ. Остановка дыхания.

Цикл дыхания

Наши дыхательные жизненно важные показатели меняются не только в течение одного дня в зависимости от нашей деятельности, но и в течение всей нашей жизни.

Перед рождением эмбрион, а затем плод получают кислород из крови матери через плаценту. Изменение количества гемоглобина происходит для того, чтобы эмбрион мог получать кислород из крови в более низкой концентрации, чем он найдет в воздухе после рождения. Новорожденный должен переключиться с получения кислорода из крови на получение его с помощью вдыхания воздуха легкими.

У младенцев частота сердечных сокращений и дыхания намного выше, чем у взрослых: они делают около 40 вдохов в минуту, потому что у них меньше легкие. Частота сердечных сокращений и дыхания замедляется с возрастом, отчасти потому, что легкие становятся менее способными расширяться и сокращаться.

Становясь с возрастом менее эластичными, все наши мышцы (не только скелетные, но также гладкие мышцы и сердечная мышца) снижают скорость, с которой они расширяются и сокращаются.

Когда живые существа умирают, одним из признаков смерти является прекращение дыхания. Кислород перестает поступать в кровь, и поскольку АТФ израсходован, организм не может больше его синтезировать. У человека заканчивается энергия, и все процессы в организме прекращаются.

В мозге разность потенциалов (измеряемая в вольтах) становится одинаковой внутри и снаружи нейронов, и электрическая активность прекращается. Мозг прекращает всякую деятельность, включая непроизвольную активность, необходимую для поддержания жизни.

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!

Анаэробное дыхание

Клеточное дыхание — это процесс, при котором биологическое топливо окисляется в присутствии высокоэнергетического неорганического акцептора электронов (такого как кислород) для производства большого количества энергии, чтобы стимулировать массовое производство АТФ.

Анаэробное дыхание используется некоторыми микроорганизмами, у которых ни кислород (аэробное дыхание), ни производные пирувата (ферментация) не являются конечными акцепторами электронов с высокой энергией. Скорее неорганический акцептор, такой как сульфат (SO42-), нитрат (NO3–), или сера (S) используется.Такие организмы обычно встречаются в необычных местах, таких как подводные пещеры или поблизости от них. гидротермальные источники на дне океана.

В июле 2019 года было проведено научное исследование Кидд Майн в Канаде обнаружил серодышащие организмы которые живут на глубине 7900 футов под поверхностью и дышат серой, чтобы выжить. Эти организмы также примечательны тем, что потребляют такие минералы, как пирит в качестве источника пищи.

Уровни образования лактата

Низкий уровень лактата помогает мышцам вырабатывать АТФ, используемый для восполнения энергии. Следовательно, подготовленный спортсмен, достигший аэробного порога, может переносить нагрузки длительное время (до 6 часов). АП в среднем соответствует пульсовой зоне 110-120 ударов в минуту.

В качестве примера можно привести спринтерский бег на 100 метров. Во время ускорения спортсмен разгоняет пульс до 160–180 ударов в минуту. При движении усиленно вырабатывается молочная кислота. Атлет максимально выкладывается на треке, но при этом расходует большую часть энергии.

Оба пороговых значения используются для выявления предельных возможностей профессиональных спортсменов. Для анализа применяется медицинская аппаратура. На основе результатов составляется индивидуальная программа подготовки атлета.

Уравнение клеточного дыхания

Уравнение аэробного дыхания

Уравнение аэробного дыхания показывает, что глюкоза соединяется с кислородом и АДФ с образованием углекислого газа, воды и АТФ:

C6H12O6 (глюкоза) + 6O2 + 36 АДФ (обедненная АТФ) + 36 Pi (фосфатные группы) → 6CO2 + 6H2O + 36 АТФ

Вы можете видеть, что, как только он полностью разрушен, молекулы углерода глюкозы выдыхаются как шесть молекул углекислого газа.

Уравнение брожения молочной кислоты

В молочной кислоте ферментация, один молекула глюкозы расщепляется на две молекулы молочной кислоты. Химическая энергия, которая хранилась в разорванных глюкозных связях, перемещается в связи между ADP и фосфатная группа.

C6H12O6 (глюкоза) + 2 АДФ (обедненная АТФ) + 2 Pi (фосфатные группы) → 2 CH3CHOHCOOH (молочная кислота) + 2 АТФ

Уравнение алкогольного брожения

Алкогольная ферментация похожа на ферментацию молочной кислоты тем, что кислород не является конечным акцептором электронов. Здесь вместо кислорода клетка использует преобразованную форму пируват принять последние электроны. Это создает этиловый спирт, который содержится в алкогольных напитках. Пивовары и дистилляторы используют дрожжевые клетки для создания этого спирта, который очень хорош в этой форме брожения.

C6H12O6 (глюкоза) + 2 АДФ (обедненный АТФ) + 2 Pi (фосфатные группы) → 2 C2H5OH (этиловый спирт) + 2 СО2 + 2 АТФ

Анаэробный против Аэробного Дыхания

сходства

Как аэробное, так и анаэробное дыхание являются методами сбора энергии из таких источников пищи, как жиры или сахара. Оба процесса начинаются с расщепления молекулы сахара с шестью углеродами на 2 три углерода пируват молекулы в процессе, называемом гликолизом. Этот процесс потребляет две молекулы АТФ и создает четыре АТФ, что приводит к чистому увеличению двух АТФ на молекулу сахара, которая расщепляется.

Как при аэробном, так и при анаэробном дыхании две молекулы пирувата подвергаются другой серии реакций, в которых используются цепи переноса электронов для генерирования большего количества АТФ.

Именно эти реакции требуют акцептора электронов – будь то кислород, сульфат, нитрат и т. Д. – чтобы привести их в движение.

Многие бактерии и археи могут выполнять только анаэробное дыхание. Многие другие организмы могут выполнять либо аэробное, либо анаэробное дыхание, в зависимости от наличия кислорода.

Люди и другие животные полагаются на аэробного дыхания остаться в живых, но может продлить жизнь или работу своих клеток в отсутствие кислорода посредством анаэробного дыхания.

Различия

После гликолиза и аэробные, и анаэробные клетки направляют две молекулы пирувата через серию химических реакций, чтобы генерировать больше АТФ и извлекать электроны для использования в их цепи переноса электронов.

Тем не менее, что это за реакции и где они происходят, зависит от аэробного и анаэробного дыхания

Во время аэробного дыхания электронная транспортная цепь и большинство химических реакций дыхания происходят в митохондрии, Система мембран митохондрий делает процесс намного более эффективным, концентрируя химические реагенты дыхания вместе в одном небольшом пространстве.

Напротив, анаэробное дыхание обычно происходит в цитоплазма, Это потому, что большинство клеток, которые осуществляют исключительно анаэробное дыхание, не имеют специализированных органелл. Последовательность реакций при анаэробном дыхании обычно короче, и вместо кислорода используется конечный акцептор электронов, такой как сульфат, нитрат, сера или фумарат.

Анаэробное дыхание также производит меньше АТФ для каждой перевариваемой молекулы сахара, чем аэробное дыхание, что делает его менее эффективным методом генерирования клеточной энергии. Кроме того, он производит различные отходы, включая, в некоторых случаях, алкоголь!

• Облигатные аэробы – организмы, которые не могут выжить без кислорода. Например, люди являются обязательными аэробами.
• Облигатные анаэробы – организмы, которые не могут выжить в присутствии кислорода. Определенный вид Из бактерий являются облигатные анаэробы, такие как Clostridium tetani, вызывающий столбняк.
• Аэротолерантные организмы – организмы, которые могут жить в присутствии кислорода, но не используют его для роста. Например, бактерия Streptococcus, вызывающая воспаление горла.
• Факультативные аэробики – организмы, которые могут использовать кислород для роста, но также могут выполнять анаэробное дыхание. Например, Saccharomyces cerevisiae – дрожжи, используемые в пивоварении.

Ученые могут классифицировать микробы таким способом, используя простую экспериментальную установку с тиогликолятным бульоном. Эта среда содержит диапазон концентраций кислорода, создающих градиент. Это происходит из-за присутствия тиогликолата натрия, который потребляет кислород, и постоянной подачи кислорода из воздуха; в верхней части трубки будет присутствовать кислород, а в нижней части кислород не будет присутствовать.