كيف تتنفس البكتيريا؟ الهوائية واللاهوائية. ملامح تنفس بدائيات النوى

تحتاج جميع الكائنات الحية على الأرض تقريبًا إلى عملية التنفس. الأكسجين هو أحد أكثر العوامل المؤكسدة شيوعًا في الحيوانات والنباتات والطلائعيات والعديد من البكتيريا. ومع ذلك ، لا يعرف الجميع كيف يختلف جسمنا في التعقيد الهيكلي عن الخلايا الصغيرة للكائنات الحية الدقيقة. السؤال الذي يطرح نفسه: كيف تتنفس البكتيريا؟ هل طريقتهم في الحصول على الطاقة تختلف عن طريقتنا؟

هل تتنفس كل البكتيريا الأكسجين؟

لا يعلم الجميع أن الأكسجين ليس دائمًا مكونًا أساسيًا في سلسلة الجهاز التنفسي. إنه يلعب ، أولاً وقبل كل شيء ، دور متقبل الإلكترون ؛ لذلك ، يتأكسد هذا الغاز جيدًا ويتفاعل مع بروتونات الهيدروجين. ATP هو سبب تنفس جميع الكائنات الحية. ومع ذلك ، فإن العديد من أنواع البكتيريا تعمل بدون أكسجين ، ولا تزال تتلقى مثل هذا المصدر الثمين للطاقة مثل الأدينوزين ثلاثي الفوسفات. كيف تتنفس البكتيريا من هذا النوع؟

تستمر عملية التنفس في أجسامنا على مرحلتين. أولها - اللاهوائي - لا يتطلب وجود الأكسجين في الخلية ، ولا يتطلب سوى مصادر الكربون ومستقبلات بروتون الهيدروجين. المرحلة الثانية - الهوائية - تستمر حصريًا في وجود الأكسجين وتتميز بعدد كبير من التفاعلات التدريجية.

في البكتيريا التي لا تمتص الأكسجين ولا تستخدمه للتنفس ، تحدث فقط المرحلة اللاهوائية. في نهاية ذلك ، تتلقى الكائنات الحية الدقيقة أيضًا ATP ، لكن مقدارها يختلف تمامًا عن الكمية التي نتلقاها بعد المرور بمرحلتين من التنفس في وقت واحد. اتضح أن ليس كل البكتيريا تتنفس الأكسجين.

ATP هو مصدر عالمي للطاقة

من المهم لأي كائن حي أن يحافظ على نشاطه الحيوي. لذلك ، في عملية التطور ، كان من الضروري العثور على مصادر الطاقة التي ، عند استخدامها ، يمكن أن توفر موارد كافية لجميع التفاعلات الضرورية التي تحدث في الخلية. أولاً ، ظهر التخمر في البكتيريا: هذا هو اسم مرحلة تحلل السكر أو المرحلة اللاهوائية للتنفس بدائية النواة. وعندها فقط طورت الكائنات الحية متعددة الخلايا الأكثر تقدمًا تكيفات ، بفضل مشاركة الأكسجين الجوي ، زادت كفاءة التنفس بشكل ملحوظ. هكذا ظهرت المرحلة الهوائية

كيف تتنفس البكتيريا؟ يُظهر الصف السادس من مقرر علم الأحياء المدرسي أنه من المهم لأي كائن حي أن يتلقى قدرًا معينًا من الطاقة. في عملية التطور ، بدأ تخزينه في جزيئات تم تصنيعها خصيصًا لهذا الغرض ، والتي تسمى أدينوزين ثلاثي الفوسفات.

ATP عبارة عن مادة كبيرة ، أساسها عبارة عن حلقة كربون خماسية ، وهي قاعدة نيتروجينية (أدينوزين). تخرج منه بقايا الفوسفور ، والتي تتشكل بينها روابط عالية الطاقة. عندما يتم تدمير أحدها ، يتم إطلاق حوالي 40 كيلو جول في المتوسط ​​، ويكون جزيء ATP قادرًا على تخزين ثلاث بقايا من الفوسفور كحد أقصى. لذلك ، إذا انكسر ATP إلى ADP (ثنائي فوسفات الأدينوسيد) ، فإن الخلية تتلقى 40 كيلو جول من الطاقة في عملية نزع الفسفرة. على العكس من ذلك ، يحدث التخزين عن طريق فسفرة ADP إلى ATP مع إنفاق الطاقة.

يعطي التحلل الجلدي الخلية البكتيرية 2 جزيئات من الأدينوزين ثلاثي الفوسفات ، عندما يمكن للمرحلة الهوائية من التنفس ، عند الانتهاء ، تزويد الخلية على الفور بـ 36 جزيء من هذه المادة. لذلك فإن السؤال "كيف تتنفس البكتيريا؟" يمكن إعطاء الإجابة على النحو التالي: عملية التنفس للعديد من بدائيات النوى هي تكوين ATP دون وجود الأكسجين واستهلاكه.

كيف تتنفس البكتيريا؟ أنواع التنفس

فيما يتعلق بالأكسجين ، تنقسم جميع بدائيات النوى إلى عدة مجموعات. فيما بينها:

1. تلزم اللاهوائية.
2. اللاهوائية الاختيارية.
3. نموذج تعهد.

تتكون المجموعة الأولى فقط من تلك البكتيريا التي لا تستطيع العيش في ظروف الوصول إلى الأكسجين. O2 سام بالنسبة لهم ويؤدي إلى موت الخلايا. أمثلة على هذه البكتيريا هي بدائيات النوى التكافلية البحتة التي تعيش داخل كائن حي آخر في غياب الأكسجين.

كيف تتنفس بكتيريا المجموعة الثالثة؟ تختلف بدائيات النوى هذه من حيث أنها لا تستطيع العيش إلا في ظروف تهوية جيدة. إذا لم يكن هناك ما يكفي من الأكسجين في الهواء ، فإن هذه الخلايا تموت بسرعة ، لأن O2 ضروري للتنفس.

كيف يختلف التخمر عن تنفس الأكسجين؟

التخمر في البكتيريا هو نفس عملية تحلل السكر ، والتي يمكن أن تنتج في أنواع مختلفة من بدائيات النوى نواتج تفاعل مختلفة. على سبيل المثال ، يؤدي إلى تكوين منتج ثانوي لحمض اللبنيك ، والتخمير الكحولي - الإيثانول وثاني أكسيد الكربون ، وحمض الزبد - الزبد (البوتانيك) ، إلخ.

تنفس الأكسجين عبارة عن سلسلة كاملة من العمليات التي تبدأ بمرحلة تحلل السكر مع التكوين وتنتهي بإطلاق ثاني أكسيد الكربون ، و H2O والطاقة. تحدث التفاعلات الأخيرة في وجود الأكسجين.

كيف تتنفس البكتيريا؟ علم الأحياء (الصف 6) من المقرر الدراسي لعلم الأحياء الدقيقة

في المدرسة ، تلقينا فقط أبسط المعرفة حول كيفية حدوث عملية تنفس بدائيات النوى. لا تحتوي هذه الكائنات الحية الدقيقة على ميتوكوندريا ، ومع ذلك ، هناك ميزوسومات - نتوءات من الغشاء السيتوبلازمي في الخلية. لكن هذه الهياكل لا تلعب الدور الرئيسي في التنفس البكتيري.

نظرًا لأن التخمير هو نوع من تحلل السكر ، فإنه يحدث في سيتوبلازم بدائيات النوى. هناك أيضًا العديد من الإنزيمات اللازمة لتنفيذ سلسلة التفاعلات بأكملها. جميع البكتيريا ، دون استثناء ، تشكل أولاً جزيئين من حمض البيروفيك ، كما هو الحال في البشر. وعندها فقط تتحول إلى منتجات ثانوية أخرى ، والتي تعتمد على نوع التخمير.

خاتمة

عالم بدائيات النوى ، على الرغم من البساطة الواضحة للتنظيم الخلوي ، مليء بلحظات معقدة وأحيانًا يتعذر تفسيرها. الآن هناك إجابة لكيفية تنفس البكتيريا ، لأنها ليست كلها بحاجة إلى الأكسجين. على العكس من ذلك ، تكيفت الأغلبية لاستخدام طريقة أخرى أقل عملية للحصول على الطاقة - التخمير.