Биология. 11 класс

Содержание
  1. Примеры заболеваний, которые вызывают анаэробы
  2. Список используемой литературы
  3. Цель клеточного дыхания
  4. Что такое анаэробные бактерии
  5. Ферментация
  6. Брожение этанола
  7. Анаэробы: друг или враг?
  8. Диагностика
  9. Классификация
  10. Типы клеточного дыхания
  11. Аэробного дыхания
  12. Ферментация
  13. Метаногенез
  14. Виды анаэробной инфекции
  15. Хирургическая инфекция или газовая гангрена
  16. Анаэробные клостридиальные инфекции
  17. В гинекологии
  18. Наличие систем, защищающих клетку от агрессивных форм кислорода
  19. Дыхание у животных
  20. Кожное дыхание
  21. Трахеальное дыхание
  22. Жаберное дыхание
  23. Легочное дыхание
  24. Анаэробная тренировка
  25. Окислительное фосфорилирование
  26. Анаэробное дыхание
  27. Определение анаэробного дыхания
  28. Особенности метаболизма
  29. Общее уравнение дыхания, баланс АТФ
  30. Цикл трикарбоновых кислот
  31. викторина
  32. Дыхание в растениях
  33. Аэробные организмы, значение для человека
  34. Культивирование анаэробных организмов
  35. Типы анаэробного дыхания
  36. Экономическая значимость

Примеры заболеваний, которые вызывают анаэробы

Одно из самых опасных заболеваний – ботулизм. Клостридия размножается в анаэробных условиях. Часто сохраняется в виде спор в консервах, мясе и рыбе, не прошедших полноценную тепловую обработку. В процессе жизнедеятельности она выделяет ботулотоксин, поражающий нервную систему человека. Без своевременного лечения ботулизм может привести к летальному исходу.

Столбняк — еще одно смертельно опасное заболевание. Вызывает его клостридия тетанус. Она находится в земле в виде спор. При попадании в рану переходит в вегетативную форму, продуцирует столбнячный экзотоксин. Он поражает ЦНС. Патология сопровождается сокращениями всех мышц тела человека (повышенный тонус и судороги), нарушением глотания, дыхания, работы сердца. Наблюдается распад эритроцитов, сепсис, поражение сердца, пневмония.

Газовую гангрену вызывает клостридия перфрингенс. Она попадает в рану с пылью, землей. Внутри тканей выделяет ферменты и газ. По этой причине при надавливании на края раны ощущается крепитация и слышен хруст. Ферменты этого микроба вызывают гемолиз эритроцитов. Учитывая особенности бактерий, такие раны необходимо максимально широко раскрывать при первичной хирургической обработке, иссекать все омертвевшие ткани. Раневую поверхность обильно обрабатывают перекисью, применяют гипербарическую оксигенацию (воздействуют кислородом под давлением). Сверху не бинтуют, а оставляют открытыми для доступа кислорода.

Понимание особенностей процессов жизнедеятельности аэробных и анаэробных микроорганизмов помогает успешно использовать их в промышленных процессах, очистке сточных вод, почвы, бороться с заболеваниями, которые они вызывают.

Аэробные и анаэробные бактерии для септика, как выращивать, как занести в септик. Обо всем этом в видео:

  • https://ru-ecology.info/term/19582
  • https://ru.wikipedia.org/wiki/Анаэробные_организмы

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/

Цель клеточного дыхания

Все клетки должны иметь возможность получать и транспортировать энергию для обеспечения жизненных функций. Чтобы клетки продолжали жить, они должны иметь возможность управлять основными механизмами, такими как насосы в клеточных мембранах, которые поддерживают внутреннюю среду клетки таким образом, чтобы она подходила для жизни.

Наиболее распространенной «энергетической валютой» клеток является АТФ – молекула, которая накапливает много энергии в своих фосфатных связях. Эти связи могут быть разорваны, чтобы высвободить эту энергию и вызвать изменения в других молекулах, таких как те, которые необходимы для питания клеточных мембранных насосов.

Поскольку АТФ нестабилен в течение длительных периодов времени, он не используется для длительного хранения энергии. Вместо этого сахара и жиры используются в качестве долгосрочной формы хранения, и клетки должны постоянно обрабатывать эти молекулы, чтобы произвести новый АТФ. Это процесс дыхания.

Процесс аэробного дыхания вырабатывает огромное количество АТФ из каждой молекулы сахара. На самом деле, каждая молекула сахара переваривается растение или клетка животного дает 36 молекул АТФ! Для сравнения, ферментация обычно производит только 2-4 молекулы АТФ.

Анаэробное дыхание процессы, используемые бактериями и архебактериями, дают меньшее количество АТФ, но они могут происходить без кислорода. Ниже мы обсудим, как различные типы клеточного дыхания производят АТФ.

Что такое анаэробные бактерии

Анаэробные бактерии — это микроорганизмы, которые растут в отсутствие кислорода. Бактерии, неспособные переносить кислород, называются обязать анаэробов. Факультативные анаэробы может расти без кислорода. Но они способны использовать кислород, если он доступен в среде, чтобы генерировать больше энергии, чем при обычном анаэробном дыхании. Хоть аэротолерантные бактерии не используйте кислород, они могут выжить в присутствии кислорода. Анаэробные бактерии играют главную роль в циклах питания, таких как цикл азота. Анаэробные бактерии в азотном цикле и их роль показаны в фигура 2.

Рисунок 2: Азотный цикл

Некоторые из обязательных анаэробов используют ферментацию, в то время как другие используют анаэробное дыхание. Аэротолерантные бактерии строго ферментируются, в то время как факультативные анаэробы используют ферментацию, анаэробное дыхание или аэробное дыхание.

Ферментация

Два типа брожения — брожение молочной кислоты и брожение этанола. Оба метода соответствуют гликолизу. Второй шаг — ферментация. Электронная транспортная цепь не используется в процессе ферментации. Химические реакции для каждого типа ферментации показаны ниже.

Брожение этанола

Конечный акцептор электронов анаэробного дыхания не является молекулярным кислородом, как при аэробном дыхании. Различные типы организмов используют различные типы конечных акцепторов электронов. Это могут быть ионы, такие как сера, трехвалентное железо, марганец (IV), кобальт (III) и уран (VI), и такие соединения, как фумарат, сульфат, нитрат или диоксид углерода. Метаногенные бактерии являются одним из таких типов организмов, которые используют углекислый газ в качестве конечного акцептора электронов в отсутствие кислорода. Они производят газообразный метан как побочный продукт. Bacteroides, Clostridium, а также Кишечная палочка Вот некоторые примеры анаэробных бактерий.

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.

Диагностика

Образцы анаэробной культуры должны быть получены путем аспирации или биопсии из участков, которые в норме их не содержат. Доставка в лабораторию должна быть оперативной, а оборудование для транспортировки должно обеспечивать безкислородну среду с углекислым газом, водородом и азотом. Мазки лучше всего транспортировать в анаэробно стерилизованной полутвердой среде, такой как транспортная среда Кэри-Блэр (специальный раствор, содержащий минимум питательных веществ для размножения бактерий, и веществ, способных их убить).

Популярные статьи  Физическая география: история, разделы, дисциплины, объект, предмет и методы исследований

Анаэробные организмы

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.

Классификация

Анаэробные бактерии в свою очередь делятся на 3 группы по переносимости кислорода и потребности в нем:

  • Факультативные – способны расти аэробно или анаэробно, т.е. в присутствии или отсутствии O 2.
  • Микроаэрофилы – требует низкой концентрации кислорода (например, 5%), а для многих из них нужна высокая концентрация CO 2 (например, 10%); при полном отсутствии кислорода растут очень слабо.
  • Облигатные (обязательные, строгие)неспособны к аэробному метаболизму (развиваться при наличии кислорода), но имеют различную переносимость к O 2 (способность выживать некоторое время).

Облигатные анаэробы размножаются на участках с низким окислительно-восстановительным потенциалом (например, в некротической, омертвевшей ткани). Кислород для них токсичен. Существует классификация их по его переносимости:

  • Строгие – выдерживают только ≤0,5% O 2 в воздухе.
  • Умеренные – 2-8% O 2 .
  • Аэротолерантные анаэробы – переносят атмосферный O2 в течение ограниченного времени.

Средний процент кислорода в земной атмосфере – 21.

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!

Виды анаэробной инфекции

Хирургическая инфекция или газовая гангрена

  • нарастающая боль с чувством распирания, поскольку в ране протекает процесс газообразования;
  • зловонный запах;
  • выход из раны гнойной неоднородной массы с пузырьками газа или вкраплениями жира.

Анаэробная хирургическая инфекция встречается нечасто, и ее возникновение напрямую связано с нарушением антисептических и санитарных норм при выполнении хирургических операций.

Анаэробные клостридиальные инфекции

Патоген в этом случае попадает в организм человека из внешней среды. Например, это такие возбудители:

  • столбняка;
  • ботулизма;
  • газовой гангрены;
  • токсикоинфекций, связанных с употреблением некачественной заражённой пищи.

В гинекологии

Проникновению анаэробной инфекции в женский организм способствуют:

  • травмы мягких тканей влагалища и промежности, например, при родах, во время абортов или инструментальных исследований;
  • различные вагиниты, цервициты, эрозия шейки матки, опухоли половых путей;
  • остатки плодных оболочек, плаценты, сгустки крови после родов в матке.

Наличие систем, защищающих клетку от агрессивных форм кислорода

На воздухе могут жить только те микроорганизмы, которые имеют защитные антиоксидантные системы. В процессе преобразования кислорода образуются разные токсичные соединения: супероксидный анион, синглетный кислород, перекись водорода.

Обезвреживают их специальные ферменты – супероксиддисмутаза, каталаза, цитохромы. Последние  имеются у аэробов (их обычно 3). У факультативных анаэробов их меньше (1–2), тогда как у облигатных они совсем отсутствуют.

Многие анаэробные микроорганизмы в присутствии каталазы способны нормально переносить воздействие кислорода. Своего же такого фермента у них нет.

При повышении концентрации кислорода до 40–50 % аэробные организмы прекращают рост. Чистый О2 губительно действует на все живое. Играет роль даже не концентрация молекул свободного кислорода, а соотношение водорода и кислорода. Его называют окислительно-восстановительным показателем. Диапазон условий для оптимального существования бактерий – от 0 до 40. Для анаэробов подходит среда с ОВП менее 14.

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..

Популярные статьи  Землетрясение

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.

Анаэробная тренировка

Анаэробные упражнения выполняются без участия кислорода. Им свойственны высокая интенсивность и кратковременность. При этом усилие делается максимальное. Это серии упражнений, которые разбиваются на короткие подходы и выполняются в быстром темпе.

Анаэробные упражнения дают следующие результаты:

  1. Наращивается сила и выносливость.
  2. Ускоряется процесс жиросжигания, благодаря большому числу затрачиваемых калорий.
  3. Усиливается метаболизм, укрепляются и развиваются мышцы.
  4. При соблюдении специальных рационов, происходит набор мышечной массы.
  5. Именно благодаря анаэробным упражнениям можно создать красивый мышечный рельеф.
  6. Укрепляется опорно-двигательный аппарат.
  7. Повышается иммунитет и улучшается самочувствие.

Но, как и с аэробными, нужно понимать, что все это работает только в комплексе с правильным питанием и при условии регулярных тренировок, построенных по правильной программе.

Окислительное фосфорилирование

Основное количество молекул АТФ вырабатывается по способу окислительного фосфорилирования на последней стадии клеточного дыхания: в электронтранспортной цепи. Здесь происходит окисление НАД∙Н и ФАДН2, восстановленных в процессах гликолиза, β-окисления, цикла Кребса и т.д. Энергия, выделяющаяся в ходе этих реакций, благодаря цепи переносчиков электронов, локализованной во внутренней мембране митохондрий (у прокариот — в цитоплазматической мембране), трансформируется в трансмембранный протонный потенциал. Фермент АТФ-синтаза использует этот градиент для синтеза АТФ, преобразуя его энергию в энергию химических связей. Подсчитано, что молекула НАД∙Н может дать в ходе этого процесса 2.5 молекулы АТФ, ФАДН2 — 1.5 молекулы.

Конечным акцептором электрона в дыхательной цепи аэробов является кислород.

Анаэробное дыхание

Если в электронтранспортной цепи вместо кислорода используется другой конечный акцептор (трёхвалентное железо, нитрат- или сульфат-анион), дыхание называется анаэробным. Анаэробное дыхание свойственно в основном бактериям, которые благодаря этому играют важную роль в биогеохимическом цикле серы, азота и железа. Денитрификация — один из типов анаэробного дыхания — является одним из источников парниковых газов, железобактерии принимают участие в образовании железомарганцевых конкреций. Среди эукариот анаэробное дыхание встречается у некоторых грибов, морских донных беспозвоночных, паразитических червей и протистов — например, фораминифер .

Определение анаэробного дыхания

Угадайте, что общего между болезненностью в мышцах, пивом, хлебом и компостом? Все это объединяет процесс, называемый анаэробным дыханием.

Большинство организмов эволюционировали, чтобы использовать кислород в своем метаболическом процессе, будь то в качестве компонента дыхания или в качестве продукта фотосинтеза. Но на Земле много условий, в которых кислород отсутствует, и тем не менее живые существа все еще находят способ использовать функции и энергию. Как им это удается? Они обходят часть дыхания, в которой участвует кислород, что приводит к различным побочным продуктам процесса.

Анаэробное дыхание – это метаболический процесс, в котором кислород отсутствует, и завершается только стадия гликолиза. Этот процесс происходит в основном у микроорганизмов, но он также может быть временной реакцией на бескислородные или кислородные условия в клетках многоклеточных организмов – даже у нас!

Особенности метаболизма

Аэробные организмы используют в качестве источника энергии глюкозу. Она распадается до пировиноградной кислоты в процессе гликолиза, а затем в присутствии кислорода превращается в воду и углекислоту. При этом распад одной молекулы глюкозы сопровождается образованием 38 молекул АТФ.

Процесс окислительного фосфорилирования происходит у аэробов в митохондриях на мембранах. Здесь сосредоточена цепь из цитохромов, которые передают друг другу электроны вплоть до конечного акцептора – кислорода.

Аэробы способны извлекать энергию при окислении метана, сероводорода, железо- и азотсодержащих веществ, водорода.

У анаэробов происходит только гликолиз, далее пировиноградная кислота подвергается брожению:

  • молочнокислому – бифидо-, лактобактерии, стрептококки;
  • спиртовому – грибы рода Кандида;
  • маслянокислому – клостридии;
  • муравьинокислому – энтеробактерии.

Энергетический выход при этом составляет 2 молекулы АТФ. Ферменты, которые участвуют в этих реакциях, – дегидрогеназы – находятся на мембране клетки и внутри цитоплазмы.

В норме в кишечнике преобладают процессы брожения. При этом pH среды сдвигается в кислую сторону – гнилостная флора не может существовать в таких условиях. При недостаточной активности нормальной микрофлоры активизируются патогенные бактерии кишечника (бацилла перфрингенс, спорогенус), преобладает распад белков, сдвигается pH в щелочную сторону. Этот процесс сопровождают признаки интоксикации, неприятный запах, проблемы с дефекацией.

Общее уравнение дыхания, баланс АТФ

Стадия Выход кофермента Выход АТФ (ГТФ) Способ получения АТФ
Первая фаза гликолиза −2 Фосфорилирование глюкозы и фруктозо-6-фосфата с использованием 2 АТФ из цитоплазмы.
Вторая фаза гликолиза 4 Субстратное фосфорилирование
2 НАДН 3 (5) Окислительное фосфорилирование. Только 2 АТФ образуется из НАДН в электронтранспортной цепи, поскольку кофермент образуется в цитоплазме и должен быть транспортирован в митохондрии. При использовании малат-аспартатного челнока для транспорта в митохондрии из НАДН образуется 3 моль АТФ. При использовании же глицерофосфатного челнока образуется 2 моль АТФ.
Декарбоксилирование пирувата 2 НАДН 5 Окислительное фосфорилирование
Цикл Кребса 2 Субстратное фосфорилирование
6 НАДН 15 Окислительное фосфорилирование
2 ФАДН2 3 Окислительное фосфорилирование
Общий выход 30 (32) АТФ При полном окислении глюкозы до углекислого газа и окислении всех образующихся коферментов.
Популярные статьи  Бактерии сапротрофы и паразиты: в чем разница, описание, жизненный цикл

Цикл трикарбоновых кислот

Ацетил-КоА под действием цитратсинтазы передаёт ацетильную группу оксалоацетату с образованием лимонной кислоты, которая поступает в цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса). В ходе одного оборота цикла лимонная кислота несколько раз дегидрируется и дважды декарбоксилируется с регенерацией оксалоацетата и образованием одной молекулы ГТФ (способом субстратного фосфорилирования), трёх НАДН и ФАДН2.

Суммарное уравнение реакций:

Ацетил-КоА + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Фн + 2H2O + КоА-SH = 2КоА-SH + 3НАДH + 3H+ + ФАДН2 + ГТФ + 2CO2

У эукариот ферменты цикла находятся в свободном состоянии в матриксе митохондрий, только сукцинатдегидрогеназа встроена во внутреннюю митохондриальную мембрану.

викторина

1. Какой из следующих метаболических путей требует кислорода?A. Аэробное клеточное дыхание.B. Анаэробное клеточное дыхание.C. Брожение молочной кислоты.D. Алкогольное брожение.

Ответ на вопрос № 1

верно. Термин «аэробный» относится к кислороду. Все три других процесса требуют отсутствия кислорода, чтобы иметь место.

2. Что из перечисленного не является факультативным анаэробом?A. кишечная палочкаB. Золотистый стафилококкC. Clostridium botulinumD. Человек мышечная клетка

Ответ на вопрос № 2

В верно. C. botulinum является облигатным анаэробом, ответственным за пищевое отравление ботулизмом. E. coli, S. aureus и человеческие мышечные клетки являются факультативными анаэробами, способными переключаться между аэробным и анаэробным дыханием в зависимости от окружающей среды.

3. Где находится наибольшее скопление облигатных анаэробов на планете?A. Болота и болотаB. Умеренные и тропические лесаC. Глубоководное дноD. Луга и сельскохозяйственные почвы

Ответ на вопрос № 3

С верно. Крупнейший в мире Население из обязательных анаэробов обитает в гидротермальных жерлах, найденных вдоль подводных хребтов, которые тянутся на 40 000 миль вдоль краев тектонических плит Земли.

Дыхание в растениях

Растения также дышат. Хотя они производят кислород в процессе фотосинтеза, им также необходимо обменять CO2, который они производят, на кислород извне.

Все части растения дышат: стебель, корни, листья и даже цветы. Части, которые находятся в контакте с воздухом, поглощают кислород через небольшие отверстия в листьях (устьицах) и стволе или стволе (чечевица).

Однако, несмотря на то, что растения могут поглощать кислород через все его части, его основным дыхательным органом являются листья, которые также ответственны за фотосинтез. Оба процесса происходят одновременно в присутствии солнечного света.

В целом, листья отвечают за два дыхательных процесса: обмен углекислого газа на кислород и выброс водяного пара, который происходит при аэробном дыхании, в окружающую среду..

Корни растения также должны дышать, чтобы они поглощали кислород из воздушных карманов, оставленных в земле..

Аэробные организмы, значение для человека

Они могут жить и развиваться только при наличии кислорода. Он необходим для процессов окисления, в результате которых получается энергия в виде молекул АТФ. Она расходуется на процессы жизнедеятельности – передвижение, рост, переваривание пищи, размножение. При отсутствии кислорода такие микроорганизмы гибнут.

К аэробам относятся бактерии, живущие в почве, воздухе, воде, на живых организмах. Они делятся на грамположительные и грамотрицательные. По форме на кокки (в виде шарика), палочки.

Некоторые из них могут провоцировать  развитие болезней у человека:

  • холерный вибрион;
  • микобактерия туберкулеза;
  • палочка туляремии;
  • стафилококк;
  • стрептококк;
  • протей.

Специально выращивают аэробные микроорганизмы в фармацевтической отрасли, нефтеперерабатывающей и добывающей промышленности.

Культивирование анаэробных организмов

Выделение чистой культуры анаэробов схематично

Культивирование анаэробных организмов в основном является задачей микробиологии.

Для культивирования анаэробов применяют особые методы, сущность которых заключается в удалении воздуха или замены его специализированной газовой смесью (или инертными газами) в герметизированных термостатах — анаэростатах .

Другим способом выращивания анаэробов(чаще всего микроорганизмов) на питательных средах — добавление содержащих редуцирующие вещества (глюкозу , муравьинокислый натрий и др.), уменьшающие окислительно-восстановительный потенциал.

Типы анаэробного дыхания

Типы анаэробного дыхания так же разнообразны, как и его акцепторы электронов. Важные виды анаэробного дыхания включают в себя:

  • Молочная кислота ферментация – При таком типе анаэробного дыхания глюкоза расщепляется на две молекулы молочной кислоты с образованием двух АТФ. Это происходит в определенных типах бактерий и некоторых тканях животных, таких как мускул ячейки
  • Алкогольная ферментация – При таком типе анаэробного дыхания глюкоза расщепляется на этанол или этиловый спирт. Этот процесс также производит два АТФ на молекулу сахара. Это происходит у дрожжей и даже у некоторых видов рыб, таких как золотая рыбка,
  • Другие виды брожения – Другие виды брожения выполняются некоторыми бактериями и археями. К ним относятся ферментация пропионовой кислоты, ферментация масляной кислоты, растворитель ферментация, смешанная кислотная ферментация, бутандиоловая ферментация, ферментация на палках, ацетогенез и метаногенез.

Экономическая значимость

Диссимиляционная денитрификация широко используется для удаления нитратов и нитритов из городских сточных вод. Избыток нитратов может привести к эвтрофикации водных путей, в которые сбрасывается очищенная вода. Повышенный уровень нитритов в питьевой воде может вызвать проблемы из-за ее токсичности. Денитрификация превращает оба соединения в безвредный газообразный азот.

Анаэробная денитрификация (система ETC) Русский язык: Модель выше показывает процесс анаэробного дыхания посредством денитрификации , в которой в качестве акцептора электронов используется азот (в форме нитрата, NO 3 — ). NO 3 — проходит через респираторную дегидрогеназу и восстанавливается на каждом этапе от убихинозы через комплекс bc1 через белок АТФ-синтазы. Каждая редуктаза теряет кислород на каждом этапе, поэтому конечным продуктом анаэробного дыхания является N2. 1. Цитоплазма 2. Периплазма Сравните с цепью аэробного транспорта электронов .

Определенные типы анаэробного дыхания также имеют решающее значение для биоремедиации , при которой микроорганизмы превращают токсичные химические вещества в менее вредные молекулы для очистки загрязненных пляжей, водоносных горизонтов, озер и океанов. Например, токсичный арсенат или селенат может быть восстановлен до менее токсичных соединений различными анаэробными бактериями посредством анаэробного дыхания. Уменьшение содержания хлорированных химических загрязнителей , таких как винилхлорид и четыреххлористый углерод , также происходит за счет анаэробного дыхания.

Анаэробное дыхание полезно для выработки электричества в микробных топливных элементах , которые используют бактерии, которые вдыхают твердые акцепторы электронов (например, окисленное железо) для переноса электронов от восстановленных соединений к электроду. Этот процесс может одновременно разрушать отходы органического углерода и производить электричество.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: