Клеточное дыхание
Клеточное дыхание – это процесс окисления, в результате, которого энергия, выделяемая при распаде органических веществ (как правило, глюкоза), запасается в виде молекул АТФ:
С6H12О6 + 6O2 → 6СO2 + 6Н2О + 38АТФ
Дыхание, осуществляемое в присутствии кислорода называется аэробным (кислородным). У более древних организмов (бактерий) дыхание может происходить без участия кислорода – бескислородное дыхание называют анаэробным.
Для большинства клеток животных организмов характерно кислородное клеточное дыхание, которое протекает в три этапа.
1-ый подготовительный – полимерные органические вещества превращаются в более простые мономеры.
2-ой бескислородный этап – гликолиз – ферментативная реакция расщепления глюкозы на две молекулы пировиноградной кислоты. Осуществляется в цитоплазме.
3-ий кислородный этаппредставляет собой цепь превращений (три стадии), в результате которых образуются неорганические вещества (СO2 и Н2O). Кислородный этап клеточного дыхания проходит в митохондриях.
При полном распаде одной молекулы глюкозы до СО2 и Н2О синтезируется 38 молекул АТФ, что соответствует 55%-му усвоению энергии, которая выделяется при полном окислении глюкозы.
Хемосинтез – синтез органических соединений, за счет энергии, выделяющейся при реакциях окисления неорганических соединений (водорода, сероводорода, аммиака, оксида железа (II) и др.).
На сегодняшнее время открыто несколько типов хемосинтезирующих бактерий: серобактерии, нитрифицирующие, железо- и марганцевые бактерии. В водоемах, вода которых содержит сероводород, живут серобактерии. Энергию, необходимую для синтеза органических соединений из углекислого газа, они получают, окисляя сероводород:
2H2S + O2 → 2H2O + 2S
При недостатке сероводорода серобактерии производят окисление свободной серы до серной кислоты:
2S+3O2 + 2H2O → 2H2SO4
В почве и различных водоемах распространены нитрифицирующие бактерии. Они добывают энергию путем окисления аммиака и азотистой кислоты, поэтому играют очень важную роль в круговороте азота в природе. Аммиак, образующийся при гниении белков в почве или в водоемах, окисляется нитрифицирующими бактериями:
2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O
Дальнейшее окисление образовавшейся азотистой кислоты до азотной кислоты осуществляет другая группа нитрифицирующих микроорганизмов:
2HNO2 + O2 → 2HNO3
Процесс нитрификации происходит в почве и служит источником нитратов. Жизнедеятельность нитрифицирующих бактерий представляет собой один из факторов поддерживающих плодородие почвы.
Брожение – бескислородный ферментативный окислительно-восстановительный процесс превращения органических веществ, посредством которого организмы получают энергию (дыхание без кислорода). Кроме бактерий к брожению способны животные (паразитические черви), растения, грибы-дрожжи, некоторые простейшие.
В результате брожения (спиртовое, молочнокислое, маслянокислое, уксуснокислое) разные органические вещества могут расщепляться с образованием спиртов, молочной кислоты, масляной и уксусной кислот.
Молочнокислое брожение – процесс распада глюкозы до молочной кислоты. Этот вид брожения характерен для молочнокислых бактерий, в присутствии которых происходит скисание молока.
Спиртовое брожение – процесс распада глюкозы, сопровождающийся образованием этилового спирта и углекислого газа. Этот вид брожения происходит в плодах, в других органах растения, находящихся в анаэробной среде.
Вопросы для самоконтроля
1) Можно ли назвать вирусы живыми организмами?
2) Почему бактерии столь разнообразны и многочисленны?
3) Какие структуры клетки эукариот имеют собственные ДНК, о чем это может свидетельствовать?
4) Почему принято считать, что для нормальной работы мозга необходим фосфор?
5) Можно ли отнести паразитические растения к гетеротрофам?