Kako bakterije dišu? Aerobni i anaerobi. Osobine disanja prokariota
Gotovo svim živim organizmima na Zemlji potreban je proces disanja. Kiseonik je jedan od najčešćih oksidansa kod životinja, biljaka, protista i mnogih bakterija. Međutim, ne znaju svi po čemu se naše tijelo po strukturnoj složenosti razlikuje od malih ćelija mikroorganizama. Postavlja se pitanje: kako bakterije dišu? Da li se njihov način dobijanja energije razlikuje od našeg?
Da li sve bakterije udišu kiseonik?
Ne znaju svi da kiseonik nije uvijek bitna komponenta u respiratornom lancu. On igra, prije svega, ulogu akceptora elektrona, stoga je ovaj plin dobro oksidiran i u interakciji s protonima vodika. ATP je razlog zašto svi živi organizmi dišu. Međutim, mnoge vrste bakterija rade bez kisika, a i dalje primaju tako dragocjeni izvor energije kao što je adenozin trifosfat. Kako dišu bakterije ove vrste?
Proces disanja u našem tijelu odvija se u dvije faze. Prvi od njih - anaerobni - ne zahtijeva prisustvo kisika u ćeliji, a potrebni su mu samo izvori ugljika i akceptori protona vodika. Druga faza - aerobna - odvija se isključivo u prisustvu kisika i karakterizira je veliki broj postupnih reakcija.
Kod bakterija koje ne upijaju kiseonik i ne koriste ga za disanje, javlja se samo anaerobni stadijum. Na kraju, mikroorganizmi primaju i ATP, ali se njegova količina jako razlikuje od one koju primamo nakon prolaska kroz dvije faze disanja odjednom. Ispostavilo se da ne udišu sve bakterije kiseonik.
ATP je univerzalni izvor energije
Za svaki organizam je važno da održava svoju vitalnu aktivnost. Stoga je u procesu evolucije bilo potrebno pronaći izvore energije koji bi, kada se koriste, mogli obezbijediti dovoljno resursa da se u ćeliji odvijaju sve potrebne reakcije. Prvo, fermentacija se pojavila u bakterijama: ovo je naziv faze glikolize ili anaerobne faze prokariotskog disanja. I tek tada su se kod naprednijih višećelijskih organizama razvile adaptacije, zbog čega se, uz učešće atmosferskog kiseonika, efikasnost disanja značajno povećala. Tako je nastala aerobna faza
Kako bakterije dišu? Šesti razred školskog predmeta biologija pokazuje da je važno da svaki organizam primi određenu količinu energije. U procesu evolucije, počeo se skladištiti u molekulima posebno sintetiziranim za tu svrhu, a koji se nazivaju adenozin trifosfat.
ATP je makroergijska supstanca, čija je osnova pentozni ugljični prsten, azotna baza (adenozin). Od njega odlaze ostaci fosfora, između kojih se formiraju visokoenergetske veze. Kada se jedan od njih uništi, oslobađa se u prosjeku oko 40 kJ, a jedan ATP molekul je sposoban da uskladišti najviše tri ostatka fosfora. Dakle, ako se ATP razgradi na ADP (adenozid difosfat), tada ćelija prima 40 kJ energije u procesu defosforilacije. Suprotno tome, skladištenje se događa fosforilacijom ADP-a u ATP uz trošenje energije.
Glikoliza daje bakterijskoj ćeliji 2 molekula adenozin trifosfata, kada aerobna faza disanja, po završetku, može odmah opskrbiti ćeliju sa 36 molekula ove tvari. Stoga se postavlja pitanje "Kako bakterije dišu?" odgovor se može dati na sljedeći način: proces disanja za mnoge prokariote je stvaranje ATP-a bez prisustva i potrošnje kisika.
Kako bakterije dišu? Vrste disanja
U odnosu na kiseonik, svi prokarioti se dele u nekoliko grupa. Među njima:
- obavezni anaerobi.
- fakultativni anaerobi.
- obavezni aerobi.
Prvu grupu čine samo one bakterije koje ne mogu živjeti u uvjetima pristupa kisiku. O2 je toksičan za njih i dovodi do smrti ćelije. Primjeri takvih bakterija su čisto simbiotski prokarioti koji žive unutar drugog organizma u nedostatku kisika.
Kako dišu bakterije treće grupe? Ovi prokarioti se razlikuju po tome što mogu živjeti samo u uvjetima dobre aerolizacije. Ako u zraku nema dovoljno kisika, takve stanice brzo umiru, jer je O2 vitalan za njihovo disanje.
Po čemu se fermentacija razlikuje od disanja kiseonika?
Fermentacija u bakterijama je isti proces glikolize, koji kod različitih vrsta prokariota može proizvesti različite produkte reakcije. Na primjer, dovodi do stvaranja nusproizvoda mliječne kiseline, alkoholne fermentacije - etanola i ugljičnog dioksida, maslačne - butanske (butanske) kiseline itd.
Respiracija kiseonika je kompletan lanac procesa koji počinju u fazi glikolize sa stvaranjem i završavaju oslobađanjem CO2, H2O i energije. Potonje reakcije se odvijaju u prisustvu kiseonika.
Kako bakterije dišu? Biologija (6. razred) školskog predmeta mikrobiologija
U školi smo dobili samo najjednostavnija znanja o tome kako se odvija proces disanja prokariota. Ovi mikroorganizmi nemaju mitohondrije, ali postoje mezozomi - izbočine citoplazmatske membrane u ćeliju. Ali ove strukture ne igraju najključniju ulogu u disanju bakterija.
Pošto je fermentacija vrsta glikolize, odvija se u citoplazmi prokariota. Postoje i brojni enzimi neophodni za izvođenje čitavog lanca reakcija. Sve bakterije, bez izuzetka, prvo formiraju dva molekula pirogrožđane kiseline, kao kod ljudi. I tek tada se pretvaraju u druge nusproizvode, koji zavise od vrste fermentacije.
Zaključak
Svijet prokariota, uprkos prividnoj jednostavnosti ćelijske organizacije, pun je složenih i ponekad neobjašnjivih trenutaka. Sada postoji odgovor na to kako bakterije zapravo dišu, jer nije svima potreban kisik. Naprotiv, većina se prilagodila da koristi drugi, manje praktičan način dobijanja energije - fermentaciju.