Як дихають бактерії? Аероби і анаероби. Особливості дихання прокаріотів
Практично всі живі організми на Землі потребують процесі дихання. Кисень є одним з найбільш поширених окислювачів в дихального ланцюга тварин, рослин, протистов, багатьох бактерій. Однак не всім відомо, наскільки наш організм відрізняється за складністю будови від маленьких клітин мікроорганізмів. Виникає питання: як дихають бактерії? Чи відрізняється їх спосіб отримання енергії від нашого?
Чи всі бактерії дихають киснем?
Не всі знають, що кисень не завжди є обов`язковим компонентом в ланцюзі дихання. Він грає, перш за все, роль акцептора електронів, а тому цей газ добре окислюється і взаємодіє з протонами водню. АТФ - це та причина, по якій всі живі організми дихають. Однак багато видів бактерій обходяться без кисню, і все одно отримують такий заповітний джерело енергії, як аденозинтрифосфат. Як дихають бактерії такого типу?
Процес дихання в нашому організмі протікає протягом двох стадій. Перша з них - анаеробна - не вимагає наявності кисню в клітині, і для неї необхідні тільки джерела вуглецю і акцептори протонів водню. Друга стадія - аеробне - протікає виключно в присутності кисню і характеризується великою кількістю поетапних реакцій.
У бактерій, що не засвоюють кисень і не використовують його для дихання, протікає тільки анаеробна стадія. За її закінченню мікроорганізми також отримують АТФ, однак його кількість дуже сильно відрізняється від того, яке отримуємо ми після проходження відразу двох стадій дихання. Виходить, що не всі бактерії дихають киснем.
АТФ - універсальний джерело енергії
Для будь-якого організму важливо підтримувати свою життєдіяльність. Тому потрібно було в процесі еволюції знайти джерела енергії, які при використанні зможуть дати достатньо ресурсів для протікання всіх необхідних реакцій в клітині. Спочатку з`явилося бродіння у бактерій: так називається етап гліколізу або анаеробний етап дихання прокаріотів. І тільки потім у більш досконалих багатоклітинних організмів розвинулися пристосування, завдяки яким, за участю атмосферного кисню ККД дихання помітно збільшувалася. Так з`явився аеробний етап клітинного дихання.
Як дихають бактерії? 6 клас шкільного курсу біології показує, що для будь-якого організму важливо отримання певної частки енергії. В процесі еволюції вона стала запасатися в спеціально синтезованих для цього молекулах, які називаються аденозинтрифосфат.
АТФ є макроергічних речовина, основою якого є пентозного вуглецеве кільце, азотистих основ (аденозин). Від нього відходять фосфорні залишки, між якими і утворюються високоенергетичні зв`язку. При руйнуванні однієї з них вивільняється в середньому близько 40 кДж, а одна молекула АТФ здатна зберігати в собі максимум три фосфорних залишку. Так, якщо АТФ розпадається до АДФ (аденозіддіфосфат), то клітина отримує 40 кДж енергії в процесі дефосфорилирования. І, навпаки, запасання відбувається шляхомфосфорилювання АДФ до АТФ з витратою енергії.
Гліколіз дає клітині бактерії 2 молекули аденозинтрифосфату, коли аеробний етап дихання по завершенню може забезпечити клітку відразу 36 молекулами цієї речовини. Тому на питання «Як дихають бактерії?» Відповідь можна дати наступний: процес дихання для багатьох прокаріотів полягає в утворенні АТФ без наявності і витрати кисню.
Як дихають бактерії? типи дихання
По відношенню до кисню все прокаріоти поділяються на кілька груп. Серед них:
- Облігатні анаероби.
- Факультативні анаероби.
- Облігатні аероби.
Перша група складається тільки з тих бактерій, які не можуть жити в умовах доступу кисню. О2 для них токсичний і веде до загибелі клітини. Прикладами таких бактерій можуть служити чисто симбіотичні прокаріоти, які проживають всередині іншого організму в умовах відсутності кисню.
Друга група об`єднує такі види прокаріотів, які активно розмножуються і ростуть при відсутності кисню, однак, його невелика процентний вміст у навколишньому середовищі не веде до летальних наслідків. До таких бактеріям відносяться сапрофіти і деякі паразити.
Як дихають бактерії третьої групи? Ці прокаріоти відрізняються тим, що вони можуть жити в умовах повного аеролізаціі. Якщо недостатньо кисню в повітрі, такі клітини швидко гинуть, оскільки для дихання їм життєво необхідний О2.
Чим бродіння відрізняється від кисневого дихання?
Бродіння у бактерій - це той же самий процес гліколізу, який у різних видів прокаріотів може давати різні продукти реакції. наприклад, молочнокисле бродіння призводить до утворення побічного продукту молочної кислоти, спиртове бродіння - етанолу і вуглекислого газу, олійно-кисле - олійною (бутанової) кислоти і т. д.
Кисневе дихання - це повна ланцюг процесів, які починаються з етапу гліколізу з утворенням піровиноградної кислоти, і закінчуються виділенням СО2, Н2О і енергії. Останні реакції проходять в умовах присутності кисню.
Як дихають бактерії? Біологія (6 клас) шкільного курсу мікробіології
У школі нам давали лише найпростіші знання про те, як відбувається процес дихання прокаріотів. Мітохондрій у цих мікроорганізмів немає, проте, є Мезосома - випинання мембрани цитоплазми всередину клітини. Але ці структури грають не саму ключову роль в диханні бактерій.
Оскільки бродіння - це різновид гліколізу, то воно протікає в цитоплазмі прокаріотів. Там же знаходяться численні ферменти, необхідні для проведення всього ланцюжка реакцій. У всіх бактерій без винятку спочатку утворюються дві молекули піровиноградної кислоти, як у людини. І тільки потім вони перетворюються в інші побічні продукти, які залежать від типу бродіння.
висновок
Світ прокаріотів, незважаючи на видиму простоту клітинної організації, сповнений складних і часом непояснених моментів. Сьогодні маємо відповідь, як дихають бактерії насправді, адже не всім з них необхідний кисень. Навпаки, більшість пристосувалося використовувати інший, менш практичний спосіб отримання енергії - бродіння.
