Kako bakterije dihajo? Aerobi in anaerobi. Značilnosti dihanja prokariotov
Skoraj vsi živi organizmi na Zemlji potrebujejo proces dihanja. Kisik je eden najpogostejših oksidantov pri živalih, rastlinah, protistih in številnih bakterijah. Vendar pa vsi ne vedo, kako se naše telo po strukturni kompleksnosti razlikuje od majhnih celic mikroorganizmov. Postavlja se vprašanje: kako bakterije dihajo? Ali je njihov način pridobivanja energije drugačen od našega?
Ali vse bakterije dihajo kisik?
Vsi ne vedo, da kisik ni vedno bistvena sestavina v dihalni verigi. Predvsem igra vlogo akceptorja elektronov, zato je ta plin dobro oksidiran in sodeluje z vodikovimi protoni. ATP je razlog, zakaj vsi živi organizmi dihajo. Vendar pa številne vrste bakterij delujejo brez kisika in še vedno prejemajo tako dragocen vir energije, kot je adenozin trifosfat. Kako bakterije te vrste dihajo?
Proces dihanja v našem telesu poteka v dveh stopnjah. Prvi od njih - anaerobni - ne zahteva prisotnosti kisika v celici in zahteva le vire ogljika in sprejemnike vodikovih protonov. Druga stopnja - aerobna - poteka izključno v prisotnosti kisika in je označena z velikim številom postopnih reakcij.
Pri bakterijah, ki ne absorbirajo kisika in ga ne uporabljajo za dihanje, nastopi le anaerobna faza. Na koncu mikroorganizmi prejmejo tudi ATP, vendar se njegova količina zelo razlikuje od tiste, ki jo prejmemo po prehodu skozi dve stopnji dihanja hkrati. Izkazalo se je, da vse bakterije ne dihajo kisika.
ATP je univerzalni vir energije
Za vsak organizem je pomembno, da ohrani svojo vitalno aktivnost. Zato je bilo treba v procesu evolucije najti vire energije, ki bi ob uporabi lahko zagotovili dovolj virov za vse potrebne reakcije v celici. Najprej se je fermentacija pojavila pri bakterijah: tako se imenuje stopnja glikolize ali anaerobna stopnja prokariontskega dihanja. In šele nato so naprednejši večcelični organizmi razvili prilagoditve, zaradi katerih se je s sodelovanjem atmosferskega kisika učinkovitost dihanja izrazito povečala. Tako se je pojavila aerobna faza
Kako bakterije dihajo? 6. razred šolskega predmeta biologija kaže, da je pomembno, da vsak organizem prejme določeno količino energije. V procesu evolucije se je začel skladiščiti v molekulah, sintetiziranih posebej za ta namen, ki se imenujejo adenozin trifosfat.
ATP je makroergična snov, katere osnova je pentozni ogljikov obroč, dušikova baza (adenozin). Od njega odhajajo ostanki fosforja, med katerimi nastanejo visokoenergijske vezi. Ko se eden od njih uniči, se v povprečju sprosti približno 40 kJ, ena molekula ATP pa je sposobna shraniti največ tri ostanke fosforja. Torej, če se ATP razgradi na ADP (adenozid difosfat), potem celica v procesu defosforilacije prejme 40 kJ energije. Nasprotno pa pride do shranjevanja s fosforilacijo ADP v ATP s porabo energije.
Glikoliza daje bakterijski celici 2 molekuli adenozin trifosfata, ko lahko aerobna faza dihanja po zaključku celico takoj oskrbi s 36 molekulami te snovi. Zato je vprašanje "Kako bakterije dihajo?" odgovor je mogoče dati takole: proces dihanja za mnoge prokariote je tvorba ATP brez prisotnosti in porabe kisika.
Kako bakterije dihajo? Vrste dihanja
Glede na kisik so vsi prokarioti razdeljeni v več skupin. Med njimi:
- obvezni anaerobi.
- fakultativni anaerobi.
- obvezni aerobi.
Prvo skupino sestavljajo samo tiste bakterije, ki ne morejo živeti v pogojih dostopa kisika. O2 je zanje strupen in vodi v celično smrt. Primeri takšnih bakterij so čisto simbiotični prokarionti, ki živijo v drugem organizmu v odsotnosti kisika.
Kako dihajo bakterije tretje skupine? Ti prokarioti se razlikujejo po tem, da lahko živijo le v pogojih dobre aerolizacije. Če v zraku ni dovolj kisika, takšne celice hitro odmrejo, saj je O2 ključnega pomena za njihovo dihanje.
Kako se fermentacija razlikuje od dihanja kisika?
Fermentacija v bakterijah je enak proces glikolize, ki pri različnih vrstah prokariotov lahko proizvede različne reakcijske produkte. Na primer, vodi do tvorbe stranskega produkta mlečne kisline, alkoholne fermentacije - etanola in ogljikovega dioksida, maslene - maslene (butanojske) kisline itd.
Dihanje kisika je celotna veriga procesov, ki se začnejo s stopnjo glikolize s tvorbo in končajo s sproščanjem CO2, H2O in energije. Slednje reakcije potekajo v prisotnosti kisika.
Kako bakterije dihajo? Biologija (6. razred) šolskega predmeta mikrobiologija
V šoli smo dobili le najpreprostejša znanja o tem, kako poteka proces dihanja prokariotov. Ti mikroorganizmi nimajo mitohondrijev, vendar obstajajo mezosomi - izbokline citoplazemske membrane v celico. Toda te strukture nimajo najbolj ključne vloge pri dihanju bakterij.
Ker je fermentacija neke vrste glikoliza, poteka v citoplazmi prokariotov. Obstajajo tudi številni encimi, potrebni za izvedbo celotne verige reakcij. Vse bakterije brez izjeme najprej tvorijo dve molekuli pirovične kisline, kot pri ljudeh. In šele nato se spremenijo v druge stranske proizvode, ki so odvisni od vrste fermentacije.
Zaključek
Svet prokariotov je kljub navidezni preprostosti celične organizacije poln zapletenih in včasih nerazložljivih trenutkov. Zdaj obstaja odgovor na to, kako bakterije dejansko dihajo, saj vse ne potrebujejo kisika. Nasprotno, večina se je prilagodila uporabi drugega, manj praktičnega načina pridobivanja energije – fermentacije.