Хемосинтез и брожение

Клеточное дыхание

Клеточное дыхание – это процесс окисления, в результате, которого энергия, выделяемая при распаде органических веществ (как правило, глюкоза), запасается в виде молекул АТФ:

С₆H₁₂О₆ + 6O₂ → 6СO₂ + 6Н₂О + 38АТФ

Дыхание, осуществляемое в присутствии кислорода называется аэробным (кислородным). У более древних организмов (бактерий) дыхание может происходить без участия кислорода – бескислородное дыхание называют анаэробным.

Для большинства клеток животных организмов характерно кислородное клеточное дыхание, которое протекает в три этапа.

1-ый подготовительный – полимерные органические вещества превращаются в более простые мономеры.

2-ой бескислородный этап – гликолиз – ферментативная реакция расщепления глюкозы на две молекулы пировиноградной кислоты. Осуществляется в цитоплазме.

3-ий кислородный этаппредставляет собой цепь превращений (три стадии), в результате которых образуются неорганические вещества (СO₂ и Н₂O). Кислородный этап клеточного дыхания проходит в митохондриях.

При полном распаде одной молекулы глюкозы до СО₂ и Н₂О синтезируется 38 молекул АТФ, что соответствует 55%-му усвоению энергии, которая выделяется при полном окислении глюкозы.

Хемосинтез – синтез органических соединений, за счет энергии, выделяющейся при реакциях окисления неорганических соединений (водорода, сероводорода, аммиака, оксида железа (II) и др.).

На сегодняшнее время открыто несколько типов хемосинтезирующих бактерий: серобактерии, нитрифицирующие, железо- и марганцевые бактерии. В водоемах, вода которых содержит сероводород, живут серобактерии. Энергию, необходимую для синтеза органических соединений из углекислого газа, они получают, окисляя сероводород:

2H₂S + O₂ → 2H₂O + 2S

При недостатке сероводорода серобактерии производят окисление свободной серы до серной кислоты:

2S+3O₂ + 2H₂O → 2H₂SO₄

В почве и различных водоемах распространены нитрифицирующие бактерии. Они добывают энергию путем окисления аммиака и азотистой кислоты, поэтому играют очень важную роль в круговороте азота в природе. Аммиак, образующийся при гниении белков в почве или в водоемах, окисляется нитрифицирующими бактериями:

2NH₃ + 3O₂ → 2HNO₂ + 2H₂O

Дальнейшее окисление образовавшейся азотистой кислоты до азотной кислоты осуществляет другая группа нитрифицирующих микроорганизмов:

2HNO₂ + O₂ → 2HNO₃

Процесс нитрификации происходит в почве и служит источником нитратов. Жизнедеятельность нитрифицирующих бактерий представляет собой один из факторов поддерживающих плодородие почвы.

Брожение – бескислородный ферментативный окислительно-восстановительный процесс превращения органических веществ, посредством которого организмы получают энергию (дыхание без кислорода). Кроме бактерий к брожению способны животные (паразитические черви), растения, грибы-дрожжи, некоторые простейшие.

В результате брожения (спиртовое, молочнокислое, маслянокислое, уксуснокислое) разные органические вещества могут расщепляться с образованием спиртов, молочной кислоты, масляной и уксусной кислот.

Молочнокислое брожение – процесс распада глюкозы до молочной кислоты. Этот вид брожения характерен для молочнокислых бактерий, в присутствии которых происходит скисание молока.

Спиртовое брожение – процесс распада глюкозы, сопровождающийся образованием этилового спирта и углекислого газа. Этот вид брожения происходит в плодах, в других органах растения, находящихся в анаэробной среде.

Вопросы для самоконтроля

1) Можно ли назвать вирусы живыми организмами?

2) Почему бактерии столь разнообразны и многочисленны?

3) Какие структуры клетки эукариот имеют собственные ДНК, о чем это может свидетельствовать?

4) Почему принято считать, что для нормальной работы мозга необходим фосфор?

5) Можно ли отнести паразитические растения к гетеротрофам?