Cum respiră bacteriile? Aerobi și anaerobi. Caracteristicile respirației procariotelor

Aproape toate organismele vii de pe Pământ au nevoie de procesul de respirație. Oxigenul este unul dintre cei mai comuni agenți oxidanți la animale, plante, protisti și multe bacterii. Cu toate acestea, nu toată lumea știe cum diferă corpul nostru ca complexitate structurală de celulele mici ale microorganismelor. Apare întrebarea: cum respiră bacteriile? Este modul lor de a obține energie diferit de al nostru?

Toate bacteriile respiră oxigen?

Nu toată lumea știe că oxigenul nu este întotdeauna o componentă esențială a lanțului respirator. Joacă, în primul rând, rolul unui acceptor de electroni; prin urmare, acest gaz este bine oxidat și interacționează cu protonii de hidrogen. ATP este motivul pentru care toate organismele vii respiră. Cu toate acestea, multe tipuri de bacterii se descurcă fără oxigen și încă primesc o sursă de energie atât de prețuită precum adenozin trifosfat. Cum respiră bacteriile de acest tip?

Procesul de respirație în corpul nostru se desfășoară în două etape. Prima dintre ele - anaerobă - nu necesită prezența oxigenului în celulă și necesită doar surse de carbon și acceptori de protoni de hidrogen. A doua etapă - aerobă - se desfășoară exclusiv în prezența oxigenului și se caracterizează printr-un număr mare de reacții treptate.

La bacteriile care nu absorb oxigenul și nu îl folosesc pentru respirație, apare doar stadiul anaerob. La sfârșitul acestuia, microorganismele primesc și ATP, dar cantitatea acestuia este foarte diferită de cea pe care o primim după ce trecem prin două etape de respirație simultan. Se pare că nu toate bacteriile respiră oxigen.

ATP este o sursă universală de energie

Este important ca orice organism să-și mențină activitatea vitală. Așadar, în procesul de evoluție, a fost necesar să se găsească surse de energie care, atunci când sunt utilizate, ar putea oferi suficiente resurse pentru ca toate reacțiile necesare să aibă loc în celulă. În primul rând, fermentația a apărut în bacterii: acesta este numele stadiului de glicoliză sau stadiul anaerob al respirației procariote. Și numai atunci, la organismele multicelulare mai avansate, s-au dezvoltat adaptări, datorită cărora, cu participarea oxigenului atmosferic, eficiența respirației a crescut semnificativ. Așa a apărut etapa aerobă

Cum respiră bacteriile? Clasa a 6-a a cursului de biologie școlară arată că este important ca orice organism să primească o anumită cantitate de energie. În procesul de evoluție, acesta a început să fie depozitat în molecule special sintetizate în acest scop, care se numesc adenozin trifosfat.

ATP este o substanță macroergică, a cărei bază este un inel de carbon pentoză, o bază azotată (adenozină). Din el se îndepărtează reziduurile de fosfor, între care se formează legături de înaltă energie. Când unul dintre ele este distrus, se eliberează o medie de aproximativ 40 kJ, iar o moleculă de ATP este capabilă să stocheze maximum trei reziduuri de fosfor. Deci, dacă ATP se descompune în ADP (adenozid difosfat), atunci celula primește 40 kJ de energie în procesul de defosforilare. În schimb, stocarea are loc prin fosforilarea ADP la ATP cu cheltuirea energiei.

Glicoliza dă celulei bacteriene 2 molecule de adenozin trifosfat, când stadiul aerob al respirației, la finalizare, poate furniza imediat celulei 36 de molecule din această substanță. Prin urmare, întrebarea „Cum respiră bacteriile?” răspunsul poate fi dat astfel: procesul de respirație pentru multe procariote este formarea de ATP fără prezența și consumul de oxigen.

Cum respiră bacteriile? Tipuri de respirație

În raport cu oxigenul, toate procariotele sunt împărțite în mai multe grupuri. Printre ei:

1. anaerobi obligatorii.
2. anaerobi facultativi.
3. aerobi obligatorii.

Primul grup este format doar din acele bacterii care nu pot trăi în condiții de acces la oxigen. O2 este toxic pentru ei și duce la moartea celulelor. Exemple de astfel de bacterii sunt procariotele pur simbiotice care trăiesc în interiorul unui alt organism în absența oxigenului.

Cum respiră bacteriile din al treilea grup? Aceste procariote diferă prin faptul că pot trăi numai în condiții de aerolizare bună. Dacă nu există suficient oxigen în aer, astfel de celule mor rapid, deoarece O2 este vital pentru respirația lor.

Cum este fermentația diferită de respirația oxigenului?

Fermentarea în bacterii este același proces de glicoliză, care la diferite specii de procariote poate produce diferiți produși de reacție. De exemplu, duce la formarea unui produs secundar de acid lactic, fermentație alcoolică - etanol și dioxid de carbon, butiric - acid butiric (butanoic) etc.

Respirația oxigenului este un lanț complet de procese care încep cu etapa de glicoliză cu formarea și se termină cu eliberarea de CO2, H2O și energie. Aceste din urmă reacții au loc în prezența oxigenului.

Cum respiră bacteriile? Biologie (clasa 6) a cursului școlar de microbiologie

La școală, ni s-au oferit doar cele mai simple cunoștințe despre cum are loc procesul de respirație al procariotelor. Aceste microorganisme nu au mitocondrii, cu toate acestea, există mezosomi - proeminențe ale membranei citoplasmatice în celulă. Dar aceste structuri nu joacă cel mai important rol în respirația bacteriană.

Deoarece fermentația este un fel de glicoliză, are loc în citoplasma procariotelor. Există, de asemenea, numeroase enzime necesare pentru desfășurarea întregului lanț de reacții. Toate bacteriile, fără excepție, formează mai întâi două molecule de acid piruvic, ca la om. Și abia apoi se transformă în alte produse secundare, care depind de tipul de fermentație.

Concluzie

Lumea procariotelor, în ciuda aparentei simplități a organizării celulare, este plină de momente complexe și uneori inexplicabile. Acum există un răspuns la modul în care bacteriile respiră de fapt, pentru că nu toate au nevoie de oxigen. Dimpotrivă, majoritatea s-a adaptat să folosească un alt mod, mai puțin practic, de obținere a energiei - fermentația.