Аэробное дыхание микроорганизмов

Аэробное дыхание микроорганизмов

Российский Государственный Аграрный Университет

Московская Сельскохозяйственная Академия

имени К.А. Тимирязева

На правах рукописи

Реферат

Тема: Аэробное дыхание микроорганизмов

Микробиология

Бахтина Татьяна Игоревна

ТТПб №105

Москва

Введение

Дыхание и питание являются основными процессами обмена веществ живого организма. Для жизнедеятельности микроорганизмов, т. е. для их развития, размножения и роста, а также для синтеза различных органических соединений, входящих в состав клетки, необходимо много энергии. Микроорганизмы удовлетворяют свою потребность в энергии благодаря процессам дыхания.

Дыхание - это физиологический <#"790960.files/image001.gif"> <http://school.xvatit.com/index.php?title=%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:10-11_28_2_1.jp>

Второй этап энергетического обмена, называемый бескислородным, заключается в ферментативном расщеплении органических веществ, которые были получены в ходе подготовительного этапа. Кислород в реакциях этого этапа не участвует.

Так как наиболее доступным источником энергии в клетке является продукт распада полисахаридов - глюкоза, то второй этап мы рассмотрим на примере именно ее бескислородного расщепления - гликолиза.

Гликолиз - это многоступенчатый процесс бескислородного расщепления молекулы глюкозы, содержащей 6 атомов углерода (С₆Н₁₂О₆), до двух молекул трехуглеродной пировиноградной кислоты, или ПВК (С₃Н₄О₃).

Реакции гликолиза катализируются многими ферментами, и протекают они в цитоплазме клеток. В ходе гликолиза при расщеплении 1 М глюкозы выделяется 200 кДж энергии, но 60% ее рассеивается в виде тепла. Оставшихся 40% энергии оказывается достаточно для синтеза из двух молекул АДФ двух молекул АТФ. Получившаяся пировиноградная кислота в клетках животных, а также клетках многих грибов и микроорганизмов превращается в молочную кислоту (С₃Н₆О₃):

С₆Н₁₂О₆ + 2Н₃Р0₄ + 2АДФ 2С₃Н₆О₃ + 2АТФ + 2Н₂О.

В большинстве растительных клеток, а также в клетках некоторых грибов (например, дрожжей) вместо гликолиза происходит спиртовое брожение-, молекула глюкозы в анаэробных условиях превращается в этиловый спирт и СО₂:

С₆Н₁₂О₆ + 2Н₃Р0₄ + 2 АДФ -2С₂Н₅ОН + 2СО₂ + 2АТФ + 2Н₂О.

С₃Н₆О₃ + 6О₂ + 36АДФ + 36Н₃РО₄ - 6СО₂ + 42Н₂О + З6АТФ.

Кроме того, нужно помнить, что две молекулы АТФ запасаются в ходе бескислородного расщепления каждой молекулы глюкозы.

Таким образом, суммарно <http://xvatit.com/busines/> энергетический обмен клетки в случае распада глюкозы можно представить следующим образом:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ + 38АДФ + 38Н₃Р0₄ | 6СО₂ + 44Н₂О + 38АТФ,

Для энергетического обмена, т. е. для получения энергии в виде АТФ, большинство организмов использует углеводы, но для этих целей может быть использовано окисление и липидов, и белков. Однако мономеры белков, т. е. аминокислоты, слишком нужны клетке для синтеза собственных белковых структур. Поэтому белки обычно представляют собой «неприкосновенный запас» клетки и редко расходуются для получения энергии.

Плюсы и минусы аэробного дыхания

Появление аэробного дыхания в процессе эволюции

Кислородная среда является достаточно агрессивной по отношению к микроорганизму. Умеренно-строгий анаэробный организм выживает в среде с молекулярным O2, однако не размножается. Микроаэрофилы способны выживать и размножаться в среде с низким парциальным давлением <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5> O₂.

Если организм не способен «переключиться» с анаэробного типа дыхания на аэробный, но не гибнет в присутствии молекулярного кислорода <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4>, то он относится к группе аэротолерантных анаэробов. Например, молочнокислые <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%BE%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D1%8B%D0%B5_%D0%B1%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B8> и многие маслянокислые бактерии <http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9C%D0%B0%D1%81%D0%BB%D1%8F%D0%BD%D0%BE%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D1%8B%D0%B5_%D0%B1%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B8&action=edit&redlink=1>.

Облигатные анаэробы в присутствии молекулярного кислорода O₂ гибнут - например, представители рода бактерий <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B8> и архей <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%80%D1%85%D0%B5%D0%B8>: Bacteroides <http://ru.wikipedia.org/wiki/Bacteroides>, Fusobacterium, Butyrivibrio, Methanobacterium). Такие анаэробы постоянно живут в лишенной кислорода среде.

Поэтому, когда среда всей планеты много миллионов лет тому назад стала накапливать в себе большое количество молекулярного кислорода, большинство микроорганизмов погибло. Только малая часть смогла приспособиться и начать использовать кислород для дыхания, что дало им большое преимущество. А анаэробы остались развиваться в почве и бескислородных средах.

Заключение

Но тем не менее именно аэробное дыхание выиграло в процессе эволюции - практически все многоклеточные организмы являются аэробами, следовательно, аэробное дыхание - залог развития и преумножения жизни на Земле.

Список литературы

1.      Wikipedia.org

.        Практикум по микробиологии. Е.З. Теппер; В.К. Шильникова; Г.И. Переверзева

.        Биология, 10 класс

.        «Физиология и генетика микроорганизмов», Варламов С., Благовещенск 2009 г.

.        Экология (справочник) http://ru-ecology.info