Ako baktérie dýchajú? Aeróby a anaeróby. Vlastnosti dýchania prokaryotov
Takmer všetky živé organizmy na Zemi potrebujú proces dýchania. Kyslík je jedným z najbežnejších oxidačných činidiel u zvierat, rastlín, protistov a mnohých baktérií. Nie každý však vie, ako sa naše telo v štruktúrnej zložitosti líši od malých buniek mikroorganizmov. Vynára sa otázka: ako baktérie dýchajú? Líši sa ich spôsob získavania energie od nášho?
Dýchajú všetky baktérie kyslík?
Nie každý vie, že kyslík nie je vždy nevyhnutnou súčasťou dýchacieho reťazca. V prvom rade zohráva úlohu akceptora elektrónov, preto je tento plyn dobre oxidovaný a interaguje s protónmi vodíka. ATP je dôvodom, prečo všetky živé organizmy dýchajú. Mnohé druhy baktérií sa však zaobídu bez kyslíka a stále dostávajú taký cenný zdroj energie, akým je adenozíntrifosfát. Ako baktérie tohto typu dýchajú?
Proces dýchania v našom tele prebieha v dvoch fázach. Prvý z nich - anaeróbny - nevyžaduje prítomnosť kyslíka v bunke a vyžaduje len zdroje uhlíka a akceptory vodíkových protónov. Druhý stupeň - aeróbny - prebieha výlučne v prítomnosti kyslíka a vyznačuje sa veľkým počtom postupných reakcií.
U baktérií, ktoré neabsorbujú kyslík a nevyužívajú ho na dýchanie, nastáva len anaeróbne štádium. Na jej konci dostávajú mikroorganizmy aj ATP, no jeho množstvo je veľmi odlišné od toho, ktoré prijímame po prechode dvoma štádiami dýchania naraz. Ukazuje sa, že nie všetky baktérie dýchajú kyslík.
ATP je univerzálny zdroj energie
Pre každý organizmus je dôležité zachovať si svoju životne dôležitú činnosť. Preto bolo v procese evolúcie potrebné nájsť zdroje energie, ktoré by pri použití mohli poskytnúť dostatok zdrojov na to, aby v bunke prebehli všetky potrebné reakcie. Najprv sa fermentácia objavila v baktériách: toto je názov štádia glykolýzy alebo anaeróbneho štádia prokaryotického dýchania. A až potom sa u vyspelejších mnohobunkových organizmov vyvinuli adaptácie, vďaka ktorým sa za účasti vzdušného kyslíka výrazne zvýšila účinnosť dýchania. Takto sa objavila aeróbna fáza
Ako baktérie dýchajú? 6. ročník kurzu školskej biológie ukazuje, že pre každý organizmus je dôležité prijímať určité množstvo energie. V procese evolúcie sa začal ukladať do molekúl špeciálne syntetizovaných na tento účel, ktoré sa nazývajú adenozíntrifosfát.
ATP je makroergická látka, ktorej základom je pentózový uhlíkový kruh, dusíkatá zásada (adenozín). Odchádzajú z nej zvyšky fosforu, medzi ktorými vznikajú vysokoenergetické väzby. Pri zničení jedného z nich sa uvoľní v priemere asi 40 kJ a jedna molekula ATP je schopná uložiť maximálne tri zvyšky fosforu. Ak sa teda ATP rozloží na ADP (adenoziddifosfát), bunka dostane 40 kJ energie v procese defosforylácie. Naopak, k ukladaniu dochádza fosforyláciou ADP na ATP s výdajom energie.
Glykolýza dáva bakteriálnej bunke 2 molekuly adenozíntrifosfátu, keď aeróbne štádium dýchania po dokončení môže bunke okamžite dodať 36 molekúl tejto látky. Preto otázka "Ako dýchajú baktérie?" odpoveď môže byť daná nasledovne: procesom dýchania pre mnohé prokaryoty je tvorba ATP bez prítomnosti a spotreby kyslíka.
Ako baktérie dýchajú? Typy dychu
Vo vzťahu ku kyslíku sú všetky prokaryoty rozdelené do niekoľkých skupín. Medzi nimi:
- povinných anaeróbov.
- fakultatívne anaeróby.
- povinné aeróby.
Prvú skupinu tvoria iba tie baktérie, ktoré nemôžu žiť v podmienkach prístupu kyslíka. O2 je pre nich toxický a vedie k bunkovej smrti. Príkladmi takýchto baktérií sú čisto symbiotické prokaryoty, ktoré žijú vo vnútri iného organizmu v neprítomnosti kyslíka.
Ako dýchajú baktérie tretej skupiny? Tieto prokaryoty sa líšia tým, že môžu žiť len v podmienkach dobrej aerolizácie. Ak nie je dostatok kyslíka vo vzduchu, takéto bunky rýchlo odumierajú, pretože O2 je životne dôležitý pre ich dýchanie.
Ako sa fermentácia líši od dýchania kyslíka?
Fermentácia v baktériách je rovnaký proces glykolýzy, ktorý u rôznych druhov prokaryotov môže produkovať rôzne reakčné produkty. Vedie napríklad k tvorbe vedľajšieho produktu kyseliny mliečnej, alkoholovej fermentácie – etanolu a oxidu uhličitého, maslovo – maslovej (butánovej) kyseliny atď.
Kyslíkové dýchanie je ucelený reťazec procesov, ktoré začínajú štádiom glykolýzy s tvorbou a končia uvoľňovaním CO2, H2O a energie. Posledné uvedené reakcie prebiehajú v prítomnosti kyslíka.
Ako baktérie dýchajú? Biológia (6. ročník) školského kurzu mikrobiológie
V škole sme dostali len tie najjednoduchšie poznatky o tom, ako prebieha proces dýchania prokaryotov. Tieto mikroorganizmy nemajú mitochondrie, existujú však mezozómy - výbežky cytoplazmatickej membrány do bunky. Ale tieto štruktúry nehrajú kľúčovú úlohu pri bakteriálnom dýchaní.
Keďže fermentácia je druh glykolýzy, prebieha v cytoplazme prokaryotov. Existuje tiež množstvo enzýmov potrebných na uskutočnenie celého reťazca reakcií. Všetky baktérie bez výnimky najskôr vytvoria dve molekuly kyseliny pyrohroznovej, ako u ľudí. A až potom sa premenia na ďalšie vedľajšie produkty, ktoré závisia od typu fermentácie.
Záver
Svet prokaryotov je napriek zjavnej jednoduchosti bunkovej organizácie plný zložitých a niekedy nevysvetliteľných momentov. Teraz existuje odpoveď na to, ako baktérie vlastne dýchajú, pretože nie všetky potrebujú kyslík. Naopak, väčšina sa prispôsobila využívaniu iného, menej praktického spôsobu získavania energie – fermentácie.