აერობული სუნთქვის პროცესი. მოტყუების ფურცელი: მცენარეების აერობული და ანაერობული სუნთქვა
აერობული სუნთქვა არის პროცესი, რომლის დროსაც უჯრედები, რომლებიც არ სუნთქავენ ჟანგბადს, გამოყოფენ ენერგიას საწვავისგან მათი სასიცოცხლო ფუნქციებისთვის.
მოლეკულური ჟანგბადი არის ელექტრონების ყველაზე ეფექტური მიმღები სუნთქვისთვის, მისი ბირთვის ელექტრონებისადმი მაღალი აფინურობის გამო. თუმცა, ზოგიერთი ორგანიზმი განვითარდა სხვა ოქსიდანტების გამოსაყენებლად და, როგორც ასეთი, ისინი ასრულებენ სუნთქვას ჟანგბადის გარეშე.
ეს ორგანიზმები ასევე იყენებენ ელექტრონის სატრანსპორტო ჯაჭვს, რათა გამოიმუშაონ რაც შეიძლება მეტი ATP მათი საწვავისგან, მაგრამ მათი ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვები ნაკლებ ენერგიას გამოიმუშავებენ, ვიდრე აერობული სუნთქვა, რადგან მათი ელექტრონის მიმღებები უფრო სუსტია.
ბევრ ბაქტერიას და არქეას მხოლოდ ანაერობული სუნთქვის შესრულება შეუძლია. ბევრ სხვა ორგანიზმს შეუძლია შეასრულოს აერობული ან ანაერობული სუნთქვა ჟანგბადის ხელმისაწვდომობის მიხედვით.
ადამიანები და სხვა ცხოველები სიცოცხლის შესანარჩუნებლად ეყრდნობიან აერობულ სუნთქვას, მაგრამ შეუძლიათ გაახანგრძლივონ სიცოცხლე ან უჯრედების მოქმედება ჟანგბადის არარსებობის შემთხვევაში ანაერობული სუნთქვის ფორმების გამოყენებით.
ანაერობული სუნთქვის ფუნქცია
სუნთქვა არის პროცესი, რომლის დროსაც საწვავში შენახული ენერგია გარდაიქმნება ისეთ ფორმაში, რომლის გამოყენებაც უჯრედს შეუძლია. როგორც წესი, შაქრის ან ცხიმის მოლეკულის მოლეკულურ ობლიგაციებში შენახული ენერგია გამოიყენება ATP-ის შესაქმნელად საწვავის მოლეკულიდან ელექტრონების ამოღებით და მათი გამოყენებით ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვის გასაძლიერებლად.
სუნთქვა გადამწყვეტია უჯრედის გადარჩენისთვის, რადგან თუ მას არ შეუძლია ენერგიის გამოყოფა საწვავიდან თავისი სასიცოცხლო ფუნქციების შესასრულებლად, უჯრედი მოკვდება.
სწორედ ამიტომ, ჰაერის სუნთქვითი ორგანიზმები ასე სწრაფად კვდებიან ჟანგბადის მუდმივი მიწოდების გარეშე: ჩვენი უჯრედები ვერ გამოიმუშავებენ საკმარის ენერგიას მის გარეშე სიცოცხლის შესანარჩუნებლად.
ჟანგბადის ნაცვლად, ანაერობული უჯრედები იყენებენ ისეთ ნივთიერებებს, როგორიცაა სულფატი, ნიტრატი, გოგირდი და ფუმარატი მათი უჯრედული სუნთქვის გასააქტიურებლად.
ბევრ უჯრედს შეუძლია შეასრულოს აერობული ან ანაერობული სუნთქვა ჟანგბადის ხელმისაწვდომობის მიხედვით.
ქვემოთ მოყვანილი სურათი ასახავს ტესტის მილის ტესტს, რომლის საშუალებითაც მეცნიერებს შეუძლიათ განსაზღვრონ, არის თუ არა ორგანიზმი:
- ავალდებულებს აერობ- ორგანიზმი, რომელიც ვერ იარსებებს ჟანგბადის გარეშე
- სავალდებულო ანაერობი- ორგანიზმი, რომელიც ვერ გადარჩება ჟანგბადის თანდასწრებით
- აეროტოლერანტ ორგანიზმში- ორგანიზმი, რომელსაც შეუძლია ჟანგბადის არსებობა, მაგრამ არ იყენებს მას ზრდისთვის
- სურვილისამებრ აერობიკა- ორგანიზმი, რომელსაც შეუძლია გამოიყენოს ჟანგბადი ზრდისთვის, მაგრამ ასევე შეუძლია ანაერობული სუნთქვა
სად ხდება ანაერობული სუნთქვა?
ანაერობული სუნთქვა ხდება უჯრედების ციტოპლაზმაში. მართლაც, უჯრედების უმეტესობა, რომლებიც იყენებენ ანაერობულ სუნთქვას, არის ბაქტერიები ან არქეები, რომლებსაც არ გააჩნიათ სპეციალიზებული ორგანელები.
რა აქვთ საერთო ანაერობულ სუნთქვასა და აერობულ სუნთქვას?
როგორც აერობული, ასევე ანაერობული სუნთქვა იწყება შაქრის მოლეკულების განცალკევებით პროცესში, რომელსაც ეწოდება "გლიკოლიზი". ეს პროცესი ანადგურებს 2 ATP მოლეკულას და ქმნის 4 ATP, 2 ATP-ის წმინდა მომატებისთვის შაქრის მოლეკულაზე, რომელიც გამოყოფილია.
როგორც აერობული, ასევე ანაერობული სუნთქვისას, შაქრის მოლეკულის ორი ნახევარი შემდეგ იგზავნება სხვა რეაქციების სერიის მეშვეობით, რომლებიც იყენებენ ელექტრონების გადაცემის ჯაჭვებს მეტი ATP-ის წარმოებისთვის.
სწორედ ეს რეაქციები მოითხოვს ელექტრონის მიმღებს – იქნება ეს ჟანგბადი, სულფატი, ნიტრატი და ა.შ. - მათი მართვა.
რა განსხვავებაა აერობულ სუნთქვასა და ანაერობულ სუნთქვას შორის?
გლიკოლიზის შემდეგ, აერობული და ანაერობული უჯრედები აგზავნიან გლუკოზის ორ ნახევარს ქიმიური რეაქციების გრძელ ჯაჭვში, რათა გამოიმუშაონ მეტი ATP და ამოიღონ ელექტრონები მათი ელექტრონული ტრანსპორტირების ჯაჭვში გამოსაყენებლად.
თუმცა, რა არის ეს რეაქციები და სად ხდება ისინი, განსხვავდება აერობულ და ანაერობულ უჯრედებს შორის.
აერობულ უჯრედებში, ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვი და სუნთქვის ქიმიური რეაქციების უმეტესობა ხდება მიტოქონდრიაში. მიტოქონდრიის მემბრანული სისტემა პროცესს ბევრად უფრო ეფექტურს ხდის ქიმიური რესპირატორული რეაგენტების ერთ პატარა სივრცეში კონცენტრაციით.
თუმცა, ანაერობულ უჯრედებში სუნთქვა ჩვეულებრივ ხდება უჯრედის ციტოპლაზმაში, ვინაიდან ანაერობულ უჯრედებს არ გააჩნიათ სპეციალიზებული ორგანელები. რეაქციის სერია, როგორც წესი, მოკლეა და ჟანგბადის ნაცვლად იყენებს ელექტრონის მიმღებს, როგორიცაა სულფატი, ნიტრატი, გოგირდი ან ფუმარატი.
ანაერობული სუნთქვა ასევე წარმოქმნის ნაკლებ ატფ-ს თითოეული მონელებული შაქრის მოლეკულისთვის, ვიდრე აერობული სუნთქვა. გარდა ამისა, იგი აწარმოებს სხვადასხვა ნარჩენ პროდუქტებს - მათ შორის, ზოგიერთ შემთხვევაში, ალკოჰოლსაც!
ანაერობული სუნთქვის სახეები
ანაერობული სუნთქვის ტიპები ისეთივე მრავალფეროვანია, როგორც მისი ელექტრონული მიმღებები. ანაერობული სუნთქვის მნიშვნელოვანი ტიპებია:
- რძემჟავა ფერმენტაცია- ამ ტიპის ანაერობული სუნთქვის დროს გლუკოზა იშლება რძემჟავას ორ მოლეკულად, რათა გამოიმუშაოს ორი ATP.
- ალკოჰოლური დუღილი- ამ ტიპის ანაერობული სუნთქვის დროს გლუკოზა იშლება ეთანოლში, ან ეთილის სპირტში. ეს პროცესი ასევე აწარმოებს 2 ATP შაქრის მოლეკულაზე.
- სხვა სახის დუღილი– სხვა ფერმენტაციას ახორციელებს ზოგიერთი ბაქტერია და არქეა. ეს მოიცავს პროპრიონის მჟავას ფერმენტაციას, ბუტირიუმის მჟავას დუღილს, გამხსნელ დუღილს, შერეული მჟავას დუღილის, ბუტანდიოლის დუღილს, სტილში ფერმენტაციას, აცეტოგენეზის და მეთანოგენეზის.
ანაერობული სუნთქვის განტოლებები
განტოლებები ანაერობული სუნთქვის ორი ყველაზე გავრცელებული ტიპისთვის:
* რძემჟავას დუღილი:
C 6 H 12 O 6 (გლუკოზა) + 2 ADP + ფოსფატი 2 → 2 რძემჟავა + 2 ATP
ალკოჰოლური დუღილი:
C 6 H 12 O 6 (გლუკოზა) + 2 ADP + 2 ფოსფატი → 2 C 2 H 5 he (ეთანოლი) + 2 co 2 + 2 ATP
ანაერობული სუნთქვის მაგალითები
მტკივა კუნთები და რძემჟავა
ინტენსიური ვარჯიშის დროს ჩვენი კუნთები იყენებენ ჟანგბადს ატფ-ის წარმოებისთვის უფრო სწრაფად, ვიდრე ჩვენ შეგვიძლია მისი მიწოდება.
როდესაც ეს მოხდება, კუნთების უჯრედებს შეუძლიათ გლიკოლიზის უფრო სწრაფად შესრულება, ვიდრე მათ შეუძლიათ ჟანგბადის მიწოდება მიტოქონდრიული ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვისთვის.
შედეგი ის არის, რომ რძემჟავას დუღილი ხდება ჩვენს უჯრედებში - და ვარჯიშის გაზრდის შემდეგ, რძემჟავა დაგროვილმა შეიძლება გამოიწვიოს ჩვენი კუნთების ტკივილი!
საფუარი და ალკოჰოლური სასმელები
ალკოჰოლური სასმელები, როგორიცაა ღვინო და ვისკი, ჩვეულებრივ მზადდება საფუარის ჩამოსხმით, რომელიც ახორციელებს ალკოჰოლურ დუღილს შაქრისა და სხვა არომატული ნაერთების ხსნარით.
საფუარს შეუძლია შაქრის წყაროდ გამოიყენოს ნაერთები, მათ შორის კარტოფილში, ყურძენში, სიმინდში და ბევრ სხვა მარცვლეულში.
საფუარის და მისი საწვავის წყაროს ჰერმეტულ ბოთლში მოთავსება უზრუნველყოფს, რომ გარშემო არ არის საკმარისი ჟანგბადი, რათა ხელი შეუშალოს ანაერობულ სუნთქვას, რომელიც აწარმოებს ალკოჰოლს!
ალკოჰოლი ფაქტობრივად ტოქსიკურია საფუარის წარმომქმნელისთვის - როდესაც ალკოჰოლის კონცენტრაცია საკმარისად მაღალი იქნება, საფუარი დაიწყებს კვდებას.
ამ მიზეზით შეუძლებელია ღვინის ან ლუდის მოხარშვა 30%-ზე მეტი ალკოჰოლის შემცველობით. თუმცა, დისტილაციის პროცესი, რომელიც გამოყოფს ალკოჰოლს ლუდის სხვა კომპონენტებისგან, შეიძლება გამოყენებულ იქნას ალკოჰოლის კონცენტრირებისთვის და ალკოჰოლური სასმელების წარმოებისთვის.
მეთანოგენეზი და საშიში ოჯახის წევრები
სამწუხაროდ, ალკოჰოლური დუღილი არ არის დუღილის ერთადერთი ტიპი, რომელიც შეიძლება მოხდეს მცენარეულ ნივთიერებებში. გლუკოზა ფერმენტირებულია ეთილის სპირტში - მაგრამ სხვა ალკოჰოლი, რომელსაც მეთანოლი ეწოდება, შეიძლება წარმოიქმნას მცენარეებში ნაპოვნი სხვადასხვა შაქრის დუღილის შედეგად.
როდესაც ცელულოზა ფერმენტირებულია მეთანოლში, შედეგები შეიძლება საშიში იყოს. „მთვარის შუქის“ საფრთხე - იაფი, ხელნაკეთი ვისკი, რომელიც ხშირად შეიცავს დიდი რაოდენობით მეთანოლს ცუდი ხარშვისა და დისტილაციის გამო - გამოცხადდა მე-20 საუკუნეში აკრძალვის დროს.
მეთანოლის მოწამვლის შედეგად სიკვდილი და ნერვული დაზიანება კვლავ პრობლემაა იმ ადგილებში, სადაც არაკვალიფიციური ადამიანები ცდილობენ ალკოჰოლის იაფად მოხარშვას. ასე რომ, თუ თქვენ გეგმავთ გახდეთ ლუდსახარში, დარწმუნდით, რომ შეასრულეთ თქვენი საშინაო დავალება!
შვეიცარული ყველი და პროპიონის მჟავა
პროპიონის მჟავას დუღილი შვეიცარიულ ყველს გამორჩეულ გემოს აძლევს. შვეიცარიულ ყველში ხვრელები რეალურად წარმოიქმნება ნახშირორჟანგის გაზის ბუშტებით, რომლებიც გამოიყოფა ბაქტერიების ნარჩენების სახით, რომლებიც იყენებენ პროპიონის მჟავას დუღილს.
მე-20 საუკუნეში უფრო მკაცრი სანიტარული სტანდარტების შემოღების შემდეგ, ბევრი შვეიცარიელი ყველის მწარმოებელი საგონებელში ჩავარდა, როცა აღმოაჩინა, რომ მათმა ყველმა დაკარგა ნახვრეტი - და გემო!
ამის მიზეზი იყო სპეციფიკური ბაქტერიების ნაკლებობა, რომლებიც გამოიმუშავებენ პროპიონის მჟავას. საუკუნეების განმავლობაში, ეს ბაქტერია შემოიტანეს როგორც დამაბინძურებელი თივისგან, რომელსაც ძროხები ჭამდნენ. მაგრამ მას შემდეგ რაც ჰიგიენური სტანდარტები შემოიღეს, ეს აღარ მომხდარა!
ეს ბაქტერიები ახლა განზრახ ემატება წარმოებისას, რათა უზრუნველყოფილი იყოს, რომ შვეიცარიული ყველი დარჩეს არომატული და შეინარჩუნოს მისი მყისიერად ცნობადი ნახვრეტი.
ძმარი და აცეტოგენეზი
ბაქტერიები, რომლებიც ასრულებენ აცეტოგენეზს, პასუხისმგებელნი არიან ძმრის დამზადებაზე, რომელიც ძირითადად ძმარმჟავას შედგება.
ძმარი რეალურად მოითხოვს დუღილის 2 პროცესს, რადგან ბაქტერიები, რომლებიც წარმოქმნიან ძმარმჟავას, საჭიროებენ ალკოჰოლს, როგორც საწვავს!
როგორც ასეთი, ძმარი პირველად დუღდება ალკოჰოლურ პრეპარატში, როგორც ღვინო. შემდეგ ალკოჰოლური ნარევი კვლავ ფერმენტირებულია აცეტოგენური ბაქტერიების გამოყენებით.
დაკავშირებული ტერმინი
- ATP– ფიჭური „საწვავი“, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მრავალი უჯრედული მოქმედებისა და რეაქციის გასაძლიერებლად.
- ოქსიდაციამნიშვნელოვანი პროცესია ქიმიაში, სადაც ელექტრონები იკარგება. მოლეკულა, რომელმაც დაკარგა ელექტრონები დაჟანგვის პროცესის დროს, ნათქვამია, რომ "დაჟანგული" ან "გაიზარდა ჟანგვის მდგომარეობაში".
ვიქტორინა
1. ყველა უჯრედი ასრულებს გლიკოლიზს.
ა.Მართალია
ბ.ტყუილი
პასუხი #1 კითხვაზე
Მართალია! ყველა უჯრედი ყოფს შაქარს, რათა გაათავისუფლოს შაქრის მოლეკულებში შენახული ქიმიური ენერგიის ნაწილი. ზოგიერთი უჯრედი აქ ჩერდება, ზოგი კი აგრძელებს ფერმენტაციის ან აერობული სუნთქვის პროცესების გამოყენებას გლიკოლიზის შემდეგ დარჩენილი შაქრის ნაწილებისგან გაცილებით მეტი ენერგიის მისაღებად.
[ჩამოშლა]
2. ანაერობული სუნთქვის პროცესი განმარტავს, თუ როგორ შეუძლია ზოგიერთ უჯრედს ჟანგბადის გარეშე გადარჩენა.
ა.Მართალია
ბ.ტყუილი
პასუხი მე-2 კითხვაზე
მართალია. ანაერობული სუნთქვა საშუალებას აძლევს უჯრედებს, რომლებიც ასრულებენ მას, გადარჩნენ ჟანგბადის გარეშე.
[ჩამოშლა]
3. უჯრედებს შეუძლიათ ატფ-ის გარეშე იცხოვრონ მანამ, სანამ მათ აქვთ შაქარი, როგორც საკვების წყარო.
ა.Მართალია
ბ.ტყუილი
ტყუილი!ყველა უჯრედს უნდა ჰქონდეს ATP გადარჩენისთვის, რადგან ATP არის ენერგიის ფორმა, რომელიც მათ შეუძლიათ გამოიყენონ თავიანთი სიცოცხლის პროცესებისთვის.
მათ შეუძლიათ შაქრის გარდაქმნა ATP-ად, მაგრამ მათ სჭირდებათ ჟანგვის აგენტი, რომელიც მათ უჯრედებს შეუძლიათ გამოიყენონ, როგორიცაა ჟანგბადი. ფუმარატი ან გოგირდი - ამისათვის.
უჯრედული სუნთქვა არის უჯრედში ორგანული ნივთიერებების დაჟანგვა, რის შედეგადაც ხდება ატფ-ის მოლეკულების სინთეზირება. საწყისი ნედლეული (სუბსტრატი) ჩვეულებრივ ნახშირწყლებია, ნაკლებად ხშირად ცხიმები და კიდევ უფრო იშვიათად ცილები. ატფ-ის მოლეკულების უდიდესი რაოდენობა წარმოიქმნება ჟანგბადით დაჟანგვის შედეგად, უფრო მცირე რაოდენობა წარმოიქმნება სხვა ნივთიერებების დაჟანგვით და ელექტრონების გადაცემით.
ნახშირწყლები, ან პოლისაქარიდები, იშლება მონოსაქარიდებად, სანამ გამოიყენებენ როგორც სუბსტრატს უჯრედული სუნთქვისთვის. ასე რომ, მცენარეებში, სახამებელში და ცხოველებში, გლიკოგენი ჰიდროლიზდება გლუკოზამდე.
გლუკოზა არის ენერგიის მთავარი წყარო ცოცხალი ორგანიზმის თითქმის ყველა უჯრედისთვის.
გლუკოზის დაჟანგვის პირველი ეტაპი არის გლიკოლიზი. ის არ საჭიროებს ჟანგბადს და დამახასიათებელია როგორც ანაერობული, ასევე აერობული სუნთქვისთვის.
ბიოლოგიური დაჟანგვა
უჯრედული სუნთქვა მოიცავს სხვადასხვა რედოქს რეაქციებს, რომლებშიც წყალბადი და ელექტრონები გადადიან ერთი ნაერთიდან (ან ატომიდან) მეორეზე. როდესაც ატომი კარგავს ელექტრონს, ის იჟანგება; როდესაც ემატება ელექტრონი - შემცირება. დაჟანგული ნივთიერება არის დონორი, ხოლო შემცირებული ნივთიერება არის წყალბადის და ელექტრონების მიმღები. რედოქს რეაქციებს, რომლებიც წარმოიქმნება ცოცხალ ორგანიზმებში, ეწოდება ბიოლოგიურ დაჟანგვას ან უჯრედულ სუნთქვას.
როგორც წესი, ჟანგვითი რეაქციები ათავისუფლებს ენერგიას. ამის მიზეზი ფიზიკურ კანონებშია. დაჟანგული ორგანული მოლეკულების ელექტრონები უფრო მაღალ ენერგეტიკულ დონეზეა, ვიდრე რეაქციის პროდუქტებში. ელექტრონები, რომლებიც მოძრაობენ უფრო მაღალიდან ქვედა ენერგეტიკულ დონეზე, ათავისუფლებენ ენერგიას. უჯრედმა იცის როგორ დააფიქსიროს ის მოლეკულების ობლიგაციებში - ცოცხალი არსებების უნივერსალური „საწვავი“.
ბუნებაში ყველაზე გავრცელებული ტერმინალური ელექტრონის მიმღები არის ჟანგბადი, რომელიც მცირდება. აერობული სუნთქვის დროს ორგანული ნივთიერებების სრული დაჟანგვის შედეგად წარმოიქმნება ნახშირორჟანგი და წყალი.
ბიოლოგიური დაჟანგვა ხდება ეტაპობრივად, რომელშიც შედის მრავალი ფერმენტი და ელექტრონის გადამტანი ნაერთები. ეტაპობრივი დაჟანგვის დროს ელექტრონები მოძრაობენ მატარებლების ჯაჭვის გასწვრივ. ჯაჭვის გარკვეულ ეტაპებზე ენერგიის ნაწილი გამოიყოფა, რომელიც საკმარისია ATP-ის სინთეზისთვის ADP-დან და ფოსფორის მჟავიდან.
ბიოლოგიური დაჟანგვა ძალიან ეფექტურია სხვადასხვა ძრავებთან შედარებით. გამოთავისუფლებული ენერგიის დაახლოებით ნახევარი საბოლოოდ ფიქსირდება ATP-ის მაღალ ენერგიულ ობლიგაციებში. ენერგიის მეორე ნაწილი იშლება სითბოს სახით. ვინაიდან ჟანგვის პროცესი ეტაპობრივად მიმდინარეობს, თერმული ენერგია ნელ-ნელა გამოიყოფა და არ აზიანებს უჯრედებს. ამავე დროს, ის ემსახურება სხეულის მუდმივი ტემპერატურის შენარჩუნებას.
აერობული სუნთქვა
აერობულ ევკარიოტებში ფიჭური სუნთქვის სხვადასხვა სტადია ხდება
მიტოქონდრიულ მატრიქსში - ან ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლში,
მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაზე – ანუ სასუნთქ ჯაჭვზე.
თითოეულ ამ ეტაპზე, ATP სინთეზირებულია ADP-დან, ყველაზე მეტად ბოლოს. ჟანგბადი გამოიყენება როგორც ჟანგვის აგენტი მხოლოდ ჟანგვითი ფოსფორილირების ეტაპზე.
აერობული სუნთქვის საერთო რეაქციები შემდეგია.
გლიკოლიზი და კრებსის ციკლი: C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O → 6CO 2 + 12H 2 + 4ATP
სასუნთქი ჯაჭვი: 12H 2 + 6O 2 → 12H 2 O + 34ATP
ამრიგად, ერთი გლუკოზის მოლეკულის ბიოლოგიური დაჟანგვის შედეგად წარმოიქმნება 38 ATP მოლეკულა. სინამდვილეში, ეს ხშირად ნაკლებია.
ანაერობული სუნთქვა
ანაერობული სუნთქვის დროს ოქსიდაციურ რეაქციებში, წყალბადის მიმღები NAD საბოლოოდ არ გადააქვს წყალბადს ჟანგბადში, რაც ამ შემთხვევაში არ არის.
გლიკოლიზის დროს წარმოქმნილი პირუვინის მჟავა შეიძლება გამოყენებულ იქნას წყალბადის მიმღებად.
საფუარში პირუვატი ფერმენტირებულია ეთანოლამდე (ალკოჰოლური დუღილი). ამ შემთხვევაში, რეაქციების დროს ასევე წარმოიქმნება ნახშირორჟანგი და გამოიყენება NAD:
CH 3 COCOOH (პირუვატი) → CH 3 CHO (აცეტალდეჰიდი) + CO 2
CH 3 CHO + NAD H 2 → CH 3 CH 2 OH (ეთანოლი) + NAD
რძემჟავა ფერმენტაცია ხდება ცხოველთა უჯრედებში, რომლებიც განიცდიან ჟანგბადის დროებით ნაკლებობას და რიგ ბაქტერიებში:
CH 3 COCOOH + NAD H 2 → CH 3 CHOHCOOH (რძის მჟავა) + NAD
ორივე ფერმენტაცია არ წარმოქმნის ATP-ს. ენერგია ამ შემთხვევაში უზრუნველყოფილია მხოლოდ გლიკოლიზით და ის შეადგენს მხოლოდ ორ ATP მოლეკულას. გლუკოზის ენერგიის დიდი ნაწილი არასოდეს აღდგება. ამიტომ ანაერობული სუნთქვა არაეფექტურად ითვლება.
სუნთქვა შეიძლება მოხდეს როგორც აერობულში, ანუ ჟანგბადის თანდასწრებით, ასევე ანაერობულ, უჟანგბადო პირობებში.[...]
აერობული სუნთქვა - გლუკოზის დაშლის რეაქციები ჟანგბადის თანდასწრებით.[...]
ჰეტეროტროფული ორგანიზმების უმეტესობა ენერგიას იღებს ორგანული ნივთიერებების ბიოლოგიური დაჟანგვის - სუნთქვის შედეგად. დაჟანგული ნივთიერებიდან წყალბადი (იხ. § 24) გადადის სასუნთქ ჯაჭვში. თუ მხოლოდ ჟანგბადი ასრულებს წყალბადის საბოლოო მიმღების როლს, პროცესს ეწოდება აერობული სუნთქვა, ხოლო მიკროორგანიზმები არის მკაცრი (ვალდებული) აერობები, რომლებსაც აქვთ გადაცემის ფერმენტების სრული ჯაჭვი (იხ. სურ. 14) და შეუძლიათ იცხოვრონ მხოლოდ საკმარისი რაოდენობით. ჟანგბადის რაოდენობა. აერობული მიკროორგანიზმები მოიცავს ბაქტერიების, ბაქტერიების, წყალმცენარეების და პროტოზოების უმეტესობას. აერობული საპროფიტები დიდ როლს ასრულებენ ჩამდინარე წყლების ბიოქიმიური გაწმენდისა და წყალსაცავის თვითგაწმენდის პროცესებში.[...]
აერობული სუნთქვა (ტიპი 1) არის "ნორმალური" ფოტოსინთეზის საპირისპირო პროცესი: ამ პროცესში სინთეზირებული ორგანული ნივთიერებები (CH2O) კვლავ იშლება CO2 და H9O-ს წარმოქმნით და გამოყოფს ენერგიას. ყველა უმაღლესი მცენარე და ცხოველი და მოპეგასა და პროტისტას წარმომადგენელთა უმეტესობა (ნახ. 2.4) იღებენ ენერგიას სიცოცხლის შესანარჩუნებლად და უჯრედების ასაშენებლად ამ პროცესის მეშვეობით. დასრულებული სუნთქვის შედეგად წარმოიქმნება CO2, I2O და უჯრედული ნივთიერებები, მაგრამ პროცესი შეიძლება არ დასრულდეს და ასეთი არასრული სუნთქვის შედეგად წარმოიქმნება ორგანული ნაერთები, რომლებიც კვლავ შეიცავს გარკვეული რაოდენობის ენერგიას, რაც შეიძლება მოგვიანებით. გამოიყენება სხვა ორგანიზმების მიერ (2 p 3 ტიპის პროცესები).[...]
აერობული ორგანიზმები სუნთქვისთვის საჭიროებენ მოლეკულურ ჟანგბადს, რომელსაც ისინი ჰაერიდან იღებენ. ამ პროცესში სხვადასხვა ფერმენტები მონაწილეობენ - ჰიდროქსილაზები და ოქსიგენაზები.[...]
აერობული მიკროფლორა, რომელიც ამუშავებს საყოფაცხოვრებო ნარჩენებს, მოითხოვს ჟანგბადის მუდმივ მიწოდებას და აირისებრი სუნთქვის პროდუქტების მოცილებას. CO-ს მაღალ კონცენტრაციას შეიძლება ჰქონდეს ტოქსიკური ეფექტი მიკროფლორაზე, რაც გამოიწვევს ბიოლოგიური პროცესების ინტენსივობის შემცირებას. ამ მხრივ დიდი მნიშვნელობა ენიჭება ფერმენტებში ჰაერის რეჟიმის რეგულირებას.[...]
აერობულმა სუნთქვამ შესაძლებელი გახადა რთული მრავალუჯრედიანი ორგანიზმების განვითარება. ითვლება, რომ პირველი ბირთვული უჯრედები გაჩნდა მას შემდეგ, რაც ატმოსფეროში ჟანგბადის შემცველობამ მიაღწია ამჟამინდელი დონის 3-4%-ს (ანუ ამ ატმოსფეროს შემადგენლობის დაახლოებით 0,6%-ს). ეს მოხდა დაახლოებით 1 მილიარდი წლის წინ (იხ. სურ. 7.26). მრავალუჯრედიანი ორგანიზმები, სავარაუდოდ, 700 მილიონი წლის წინ გაჩნდნენ, როდესაც ატმოსფეროში ჟანგბადის კონცენტრაციამ თანამედროვე დონის 8%-ს მიაღწია.[...]
ამრიგად, მიტოქონდრიებში დაჟანგვის "საწვავი" არის პირუვატი და ცხიმოვანი მჟავები. აცეტილ-CoA-ს აქვს აცეტილის ჯგუფების გადაცემის მაღალი პოტენციალი. შესაბამისად, საწვავის მოლეკულები შედიან კრებსის ციკლში აცეტილ-CoA-ს სახით. ჟანგვითი პროცესების „საწვავის“ მიწოდების უწყვეტობას უზრუნველყოფს ცხოველური უჯრედების მიერ ლიპიდების შენახვა, რომლებიც ცხიმოვანი მჟავების ძირითადი რესურსია, ასევე გლიკოგენი, რომელიც წარმოადგენს გლუკოზის წყაროს.[...]
აერობული სუნთქვა გაცილებით მეტ ენერგიას გამოყოფს, ვიდრე ანაერობული სუნთქვა. ასე რომ, თუ გლუკოზის მოლეკულის სრული დაჟანგვის შედეგად წარმოიქმნება 38 ATP მოლეკულა, მაშინ დუღილის დროს იგი წარმოქმნის მხოლოდ 2-ს. ამიტომ, ანაერობებს უნდა გადაამუშაონ გაცილებით დიდი რაოდენობით ორგანული ნივთიერებები, ვიდრე აერობებმა იმავე რაოდენობის ენერგიის მისაღებად.[... ]
ასე რომ, სუნთქვა არის ჰეტეროტროფიული პროცესი, რომელიც დაახლოებით აბალანსებს ორგანული ნივთიერებების ავტოტროფიულ დაგროვებას. არსებობს აერობული, ანაერობული სუნთქვა და ფერმენტაცია.[...]
სუნთქვის მეთოდის მიხედვით მიკრობები იყოფა აერობულად და ანაერობულად. აერობული მიკრობები, მაგალითად [...]
ანაერობული სუნთქვა ემსახურება ძირითადად ბაქტერიების, საფუარის, ობის და ა.შ. სასიცოცხლო აქტივობის საფუძველს, თუმცა, როგორც მეტაბოლიზმის ნაწილი, ის ასევე შეიძლება მოხდეს უმაღლესი ცხოველების ზოგიერთ ქსოვილში. ანაერობული სუნთქვის ყველაზე ტიპიური მაგალითები: მეთანის ფორმირება მეთანის ბაქტერიების მიერ ორგანული ნაერთის დაშლის ან ნახშირის ან კარბონატების შემცირების გამო, წყალბადის სულფიდის წარმოქმნა სულფატის შემამცირებელი ბაქტერიებით (კერძოდ შავ ზღვაში). ღვინის დუღილი. ანაერობული სუნთქვა გამოყოფს ნაკლებ ენერგიას, ვიდრე აერობული სუნთქვა. ითვლება, რომ ცოცხალ არსებათა პირველად სამყაროს ჰქონდა ანაერობული ფორმები, რომლებზეც მოგვიანებით ჩამოყალიბდა აერობული სამყარო.[...]
თუ სუნთქვის დროს იჟანგება ნახშირწყლებზე შედარებით მაღალი ჟანგბადის შემცველი ორგანული ნივთიერებები, მაგალითად ორგანული მჟავები - ოქსიალური, ღვინის და მათი მარილები, მაშინ სუნთქვის კოეფიციენტი მნიშვნელოვნად აღემატება 1-ს. ასევე იქნება 1-ზე მეტი იმ შემთხვევაში. როდესაც ჟანგბადის ნაწილი, რომელიც გამოიყენება მიკრობული სუნთქვისთვის, აღებულია ნახშირწყლებიდან; ან იმ საფუარების სუნთქვის დროს, რომლებშიც აერობული სუნთქვის პარალელურად ხდება ალკოჰოლური დუღილი. თუ აერობულ სუნთქვასთან ერთად ხდება სხვა პროცესები, რომლებშიც გამოიყენება დამატებითი ჟანგბადი, მაშინ სუნთქვის კოეფიციენტი იქნება 1-ზე ნაკლები. ასევე იქნება 1-ზე ნაკლები, როდესაც ჟანგბადის შედარებით დაბალი შემცველობის მქონე ნივთიერებები, როგორიცაა ცილები, ნახშირწყალბადები და ა.შ. ., იჟანგება სუნთქვის პროცესში.შესაბამისად, სუნთქვის კოეფიციენტის სიდიდის ცოდნით, შეგიძლიათ განსაზღვროთ რომელი ნივთიერებები იჟანგება სუნთქვის დროს.[...]
ამრიგად, აერობული ტიპის სუნთქვაში, ანაერობულ სუნთქვასთან შედარებით, ენერგიის გამომუშავება 25-ჯერ მეტია. იმავდროულად, ბაქტერიული უჯრედის ენერგეტიკული მოთხოვნილება იგივეა, მიუხედავად იმისა, აერობულია თუ ანაერობული. შესაბამისად, ანაერობულ ბაქტერიებს უწევთ 25-ჯერ მეტი ნივთიერების გადამუშავება, რათა მიიღონ სიცოცხლისთვის საჭირო ენერგია.[...]
აერობული სუნთქვის პროცესის მეშვეობით ორგანიზმები იღებენ ენერგიას სიცოცხლის შესანარჩუნებლად და უჯრედების ასაშენებლად. ჟანგბადის გარეშე სუნთქვა საპროფაგების (ბაქტერიები, საფუარი, ობის, პროტოზოა) სასიცოცხლო აქტივობის საფუძველია. აერობული სუნთქვა აღემატება და მნიშვნელოვნად აჭარბებს ანაერობულ სუნთქვას სიჩქარით.[...]
როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, სუნთქვა და კვება ცოცხალი ორგანიზმის ძირითადი მეტაბოლური პროცესებია. მიკროორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობა, ანუ მათი განვითარების, რეპროდუქციისა და ზრდისთვის, აგრეთვე უჯრედის შემადგენელი სხვადასხვა ორგანული ნაერთების სინთეზისთვის, მოითხოვს დიდ ენერგიას. მიკროორგანიზმები აკმაყოფილებენ ენერგეტიკულ მოთხოვნილებებს სუნთქვის პროცესებით. სუნთქვა, ანუ აერობული სუნთქვა, არის რთული ორგანული ნაერთების დაჟანგვის პროცესი ნაკლებად რთულ ან მარტივ მინერალურ ნივთიერებებად - H20 და CO2 (დისიმილაციის პროცესი) თავისუფალი ენერგიის ერთდროული გამოყოფით. სუნთქვის შედეგად ნახშირორჟანგის გამოყოფა დაკავშირებულია ჟანგბადის შეწოვასთან და საკვები ნივთიერებების სრულ დაჟანგვასთან.[...]
ასე რომ, აერობული სუნთქვის უმარტივესი პროცესი წარმოდგენილია შემდეგი ფორმით. სუნთქვის დროს მოხმარებული მოლეკულური ჟანგბადი ძირითადად გამოიყენება წყალბადის დასაკავშირებლად, რომელიც წარმოიქმნება სუბსტრატის დაჟანგვის დროს. წყალბადი სუბსტრატიდან გადადის ჟანგბადში შუალედური რეაქციების სერიის მეშვეობით, რომლებიც თანმიმდევრულად ხდება ფერმენტების და მატარებლების მონაწილეობით. ეგრეთ წოდებული რესპირატორული კოეფიციენტი იძლევა გარკვეულ წარმოდგენას სუნთქვის პროცესის ბუნებაზე. ეს გაგებულია, როგორც გამოთავისუფლებული ნახშირორჟანგის მოცულობის თანაფარდობა სუნთქვის დროს შეწოვილი ჟანგბადის მოცულობასთან (C02:02).[...]
დისიმილაციის ხასიათიდან გამომდინარე, განასხვავებენ აერობულ და ანაერობულ ორგანიზმებს. აერობული (ბერძნულიდან aeg - ჰაერი) ორგანიზმები სუნთქვის (დაჟანგვისთვის) თავისუფალ ჟანგბადს იყენებენ. ცოცხალი ორგანიზმების უმრავლესობა აერობია. პირიქით, ანაერობები ჟანგბადის ნაკლებობისას ჟანგავს სუბსტრატებს, როგორიცაა შაქარი, ამიტომ მათთვის სუნთქვა დუღილია. ბევრი მიკროორგანიზმი და ჰელმინთები ანაერობებია. მაგალითად, დინიტრიფიცირებული ანაერობული ბაქტერიები ორგანულ ნაერთებს ჟანგავს ნიტრიტის გამოყენებით, რომელიც არის არაორგანული ჟანგვის აგენტი.[...]
ტენიანობა განსაზღვრავს აერობული მიკროორგანიზმების კვების და სუნთქვის პროცესებს და უზარმაზარ გავლენას ახდენს სოკოების განვითარებაზე. ჰაერის ტენიანობა და ხის პროდუქტების ზედაპირზე არსებული თავისუფალი ტენიანობა ძირითადად გავლენას ახდენს სპორების აღმოცენებაზე, ხოლო ხის ტენიანობა გავლენას ახდენს ჰიფის ზრდასა და შემდგომ განვითარებაზე. სოკო იკვებება ოსმოსით მთელ ზედაპირზე. ამიტომ, კვებისათვის აუცილებელი ხის ორგანული ნაერთები უნდა იყოს წყალხსნარებში, რომლებიც უზრუნველყოფენ მათ დიფუზიას მიცელიუმის უჯრედების მცენარეულ გარსში. გამორიცხულია მაღალმოლეკულური ნაერთების, როგორიცაა ცელულოზის დიფუზია ცოცხალ სოკოს უჯრედში. ხის შეღებვა და ობის სოკოები არ ანადგურებენ ცელულოზას, მაგრამ ცხოვრობენ სახამებლის, გლუკოზის, ცხიმების და სხვა საკვები ნივთიერებებით, რომლებიც შეიცავს ხეში მცირე რაოდენობით [1].[...]
მიკროორგანიზმები, რომლებსაც აქვთ ფაკულტატური ანაერობული სუნთქვა, მათ უჯრედებში, გარდა დეჰიდრაზებისა, შეიცავს აგრეთვე ოქსიდაზებს და ფერმენტებს, რომლებიც ააქტიურებენ ჟანგბადს, ანუ აერობული მიკრობებისთვის დამახასიათებელ ფერმენტებს. საფუარი მიეკუთვნება ფაკულტატური ანაერობული მიკროორგანიზმების ჯგუფს, ანუ მათ ახასიათებთ როგორც ანაერობული, ასევე აერობული სუნთქვა, მაგრამ ეს უკანასკნელი ნაკლებად გამოხატულია. ანაერობული სუნთქვის დროს საფუარი ხარჯავს მნიშვნელოვნად მეტ ენერგიას (შაქარს) სუნთქვაზე, ვიდრე აერობული სუნთქვის დროს.
როგორც უკვე აღინიშნა, ბაქტერიების ბევრ ჯგუფს შეუძლია აერობული და ანაერობული სუნთქვა (ანუ ისინი ფაკულტატური ანაერობებია), მაგრამ მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ამ ორი რეაქციის საბოლოო პროდუქტები განსხვავებულია და ანაერობულ პირობებში გამოთავისუფლებული ენერგიის რაოდენობა არის. გაცილებით ნაკლებია. ჟანგბადის თანდასწრებით, თითქმის მთელი გლუკოზა გარდაიქმნება ბაქტერიულ პროტოპლაზმად და CO2-ში, მაგრამ ჟანგბადის არარსებობის შემთხვევაში, დაშლა იყო არასრული, გლუკოზის გაცილებით მცირე ნაწილი გარდაიქმნება უჯრედულ მატერიად და მთელი რიგი ორგანული ნაერთები. გამოიყოფა გარემოში, რომლის დაჟანგვა მოითხოვს დამატებით „სპეციალისტებს“ - ბაქტერიებს. ზოგადად, სრული აერობული სუნთქვა ბევრჯერ უფრო სწრაფია, ვიდრე ანაერობული სუნთქვის არასრული პროცესი, თუ შევაფასებთ ენერგიის გამომუშავებას გამოყენებული სუბსტრატის ერთეულზე.
სამრეწველო ატმოსფერული დაბინძურების პირობებში დაფიქსირდა აერობული სუნთქვის ზრდა და ტერმინალური ოქსიდაზების აქტივობის ზრდა. სამრეწველო ობიექტზე მზარდი მცენარეები ხასიათდებიან პეროქსიდაზასა და პოლიფენოლ ოქსიდაზას მაქსიმალური აქტივობით. ფერმენტების აქტივობის დონე და მგრძნობელობა დამოკიდებულია სახეობების ბიოლოგიურ მახასიათებლებზე და დაზიანების ხარისხზე. პეროქსიდაზასა და პოლიფენოქსიდაზას მაქსიმალური აქტივობა და მგრძნობელობა გაზების მოქმედების მიმართ დაფიქსირდა მეჭეჭის არყში, საშუალო - ბალზამის ვერხვი და ყველაზე დაბალი ნაცარი ნეკერჩხალი.[...]
ნახშირორჟანგის შემცველობა. CO2 არის როგორც დუღილის, ასევე აერობული სუნთქვის საბოლოო პროდუქტი. CO2-ის საკმაოდ მაღალი კონცენტრაციის დროს, მნიშვნელოვნად მაღალია, ვიდრე ჩვეულებრივ მცენარის ორგანიზმის გარშემო (40%-ზე მეტი), სუნთქვის პროცესი ინჰიბირებულია. დათრგუნვა გამოწვეულია რამდენიმე მიზეზით: 1. CO-ს მაღალ კონცენტრაციას შეიძლება ჰქონდეს ზოგადი საანესთეზიო მოქმედება მცენარის ორგანიზმზე. 2. CO2 აფერხებს რიგი რესპირატორული ფერმენტების აქტივობას. 3. CO2 შემცველობის მატება იწვევს სტომატების დახურვას (გვ. 69), რაც აფერხებს ჟანგბადის წვდომას და ირიბად აფერხებს სუნთქვის პროცესს. [...]
ახლა საყოველთაოდ მიღებულია, რომ პირველი ეტაპები (გლიკოლიზი) ერთნაირად მიმდინარეობს როგორც სუნთქვის, ისე დუღილის დროს. გარდამტეხი მომენტია იროვიპოგრადის მჟავის წარმოქმნა. აერობულ პირობებში ნირუვიკის მჟავა იშლება CCL-მდე და წყალში (სუნთქვა), ხოლო ანაერობულ პირობებში ის გარდაიქმნება სხვადასხვა ორგანულ ნაერთებად (დუღილი). სხეულს აქვს უნარი შეცვალოს პროცესები, როდესაც იცვლება პირობები, აჩერებს ფერმენტაციას და აძლიერებს სუნთქვას და პირიქით. პირველად პასტერის ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ ჟანგბადის თანდასწრებით საფუარში ფერმენტაციის პროცესი შეფერხებულია და ჩანაცვლებულია სუნთქვის პროცესით. ამავდროულად, გლუკოზის დაშლა მკვეთრად მცირდება. ეს ფენომენი დამახასიათებელი აღმოჩნდა ყველა ფაკულტატური ანაერობული ორგანიზმისთვის, მათ შორის უმაღლესი მცენარეებისთვის და ეწოდა პასტერის ეფექტი. მიზანშეწონილია გლუკოზის მოხმარების შემცირება ჟანგბადის თანდასწრებით, რადგან სუნთქვის დაშლის დროს ენერგიის გამომუშავება გაცილებით მაღალია და, შესაბამისად, გლუკოზა უფრო ეკონომიურად გამოიყენება. თუმცა განსახილველი ეფექტის განხორციელებას განსაკუთრებული მექანიზმები სჭირდება, რაზეც შემდგომში ვისაუბრებთ.[...]
დიდი მნიშვნელობა აქვს ასევე იმ ფაქტს, რომ წყალმცენარეები ფოტოსინთეზის პროცესში გამოყოფენ თავისუფალ ჟანგბადს, რომელიც აუცილებელია წყლის ორგანიზმების, როგორც ცხოველების, ასევე მცენარეების სუნთქვისთვის. ამჟამად ითვლება, რომ დედამიწაზე არსებული მთელი თავისუფალი ჟანგბადი არის მწვანე ქლოროფილის შემცველი მცენარეების აქტივობის პროდუქტი. ხოლო ჟანგბადის შემცველ წყალში ორგანული ნივთიერებების მინერალიზაციის პროცესები უფრო სწრაფად სრულდება. აღმოჩნდა, რომ, მაგალითად, შავ, კასპიის და აზოვის ზღვებში ზაფხულში, აერობული პირობების არსებობისას, პლანქტონური ორგანიზმების (მცენარეები და ცხოველები) სრული ბაქტერიული დაშლა დაახლოებით 20 დღეში მთავრდება, ხოლო ჩრდილოეთის ზღვებში. ეს ხდება 3-4 ჯერ ნელა. ასე ხდება წყალში ნივთიერებების ციკლი და წყალმცენარეების მონაწილეობის გარეშე წარმოუდგენელი იქნებოდა.[...]
ამ თავში საუბარია სპორების წარმომქმნელ ანაერობულ ბაქტერიებზე და მხოლოდ ობლიგატურ ბაქტერიებზე, ანუ იმ ორგანიზმებზე, რომლებსაც არ შეუძლიათ აერობული პირობების განვითარება, განსხვავებით ფაკულტატურისგან, რომლებსაც შეუძლიათ იცხოვრონ როგორც სუნთქვით, მოლეკულური ჟანგბადის გამოყენებით და ” ნიტრატების სუნთქვა“ ან სხვადასხვა ორგანული ნივთიერებების დუღილი ანაერობულ პირობებში. უნდა აღინიშნოს, რომ ანაერობული სპორის შემცველი ბაქტერიები ნაკლებად კარგად არის შესწავლილი, ვიდრე აერობული ბაქტერიები იმ მნიშვნელოვანი სირთულეების გამო, რაც მკვლევარებს აწყდებათ ანაერობების იზოლირებისა და გაშენებისას.[...]
ტბის წყლის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი პარამეტრი მისი ჟანგბადის შემცველობაა, ვინაიდან ჟანგბადი ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებს წყლის აერობული ორგანიზმების მეტაბოლიზმში. წყალში ხსნადი ჟანგბადის მიწოდება ატმოსფეროდან და მისი ფორმირება ფოტოსინთეზის გზით დაბალანსებულია მისი მოხმარებით აერობული ორგანიზმების სუნთქვისთვის. შედეგად მიღებული ჟანგბადის განაწილებას და დინამიკას უდიდესი მნიშვნელობა აქვს საკვები ნივთიერებების ხელმისაწვდომობისთვის და, შესაბამისად, ტბების ორგანული პროდუქტიულობისთვის. ბიოლოგიური და ქიმიური პროცესები ერთმანეთთან მჭიდრო კავშირშია.[...]
ზოგიერთი ანაერობული მიკროორგანიზმი იყენებს შეკრულ ჟანგბადს, რომელიც არის ნაერთების ნაწილი, როგორიცაა სულფატები ან ნიტრატები, როგორც მიმღები. ჟანგბადის თანდასწრებით, მათ აქვთ აერობული სუნთქვა, ხოლო ჟანგბადისგან თავისუფალ გარემოში ისინი იყენებენ ნიტრატულ ჟანგბადს, როგორც მიმღებს, ამცირებენ მათ აზოტად ან მის ქვედა ოქსიდებად. ბაქტერიები, რომლებიც სუნთქვის დროს ამცირებენ სულფატებს წყალბადის სულფიდამდე, არის სავალდებულო ანაერობები, მაგალითად VevyNouSh-gyu (keiIipsapz. [...]
კუირევიჩმა დაადგინა კრიტიკული კონცენტრაცია 10%-ზე, მაგრამ ტომ კინი თვლის, რომ ის 5%-ზე დაბალი უნდა იყოს (¡ნახ. 63). აქედან უნდა დავასკვნათ, რომ დიაპაზონი, რომელშიც ერთდროულად ხდება აერობული სუნთქვა და დუღილი, განისაზღვრება ნაყოფის ჯიშური და ჯიშის მახასიათებლებით და მნიშვნელოვნად განსხვავდება ვეგეტაციის სეზონის პირობებისა და სასოფლო-სამეურნეო ტექნოლოგიების მიხედვით. შესაძლოა ამით აიხსნას ხილის სახეობებისა და ჯიშების განსხვავებული ქცევის მიზეზი მათი შენახვის ცალკეულ წლებში კონტროლირებადი გაზის გარემოს მქონე კამერებში. [...]
ამრიგად, იმისდა მიუხედავად, რომ ანაერობული საპროფაგები, როგორც სავალდებულო, ასევე ფაკულტატური, წარმოადგენს საზოგადოების კომპონენტთა უმცირესობას, ისინი მაინც ასრულებენ მნიშვნელოვან როლს ეკოსისტემაში, რადგან მხოლოდ მათ შეუძლიათ სუნთქვა ჟანგბადმოკლებულ ქვედა ფენებში. სისტემა. ამ არასასიამოვნო ჰაბიტატების დაკავებით ისინი „ზოგავენ“ ენერგიას და მასალებს, რაც მათ ხელმისაწვდომს ხდის აერობების უმეტესობისთვის. ამრიგად, ის, რაც ჩანს, როგორც სუნთქვის „არაეფექტური“ გზა, აღმოჩნდება მთლიანი ეკოსისტემის მიერ ენერგიისა და მატერიალური რესურსების „ეფექტური“ გამოყენების განუყოფელი ნაწილი. მაგალითად, ჩამდინარე წყლების დამუშავების ეფექტურობა, რომელსაც უზრუნველყოფს ადამიანის მიერ მართული ჰეტეროტროფული ეკოსისტემა, დამოკიდებულია ანაერობული და აერობული საპროფაგების აქტივობებს შორის თანმიმდევრულობაზე.[...]
ვინაიდან ზრდა ასოცირდება სხვადასხვა ეიდერგოულ, ე.ი. ენერგიის მოთხოვნილ პროცესებთან, როგორიცაა ცილის სინთეზი, გასაკვირი არ არის, რომ სწრაფად წაგრძელებული ფესვის ქსოვილები ხასიათდება მაღალი სუნთქვის სიხშირით, თანაბარი მოცულობის არაგამყოფი ქსოვილის სუნთქვის სიხშირესთან შედარებით. , თუმცა 1 უჯრედად გარდაქმნისას, მომწიფებულ უჯრედებში სუნთქვის ინტენსივობა შეიძლება იყოს მნიშვნელოვნად მაღალი, ვიდრე ეთიკურ მერისტემებში, რადგან ეს უკანასკნელი უფრო მცირე ზომისაა და შეიცავს ნაკლებ ციტოპლაზმას. გარდა ამისა, ზრდისთვის საჭიროა აერობული პირობები და ნახშირწყლების ადეკვატური მარაგი, რომელიც ემსახურება ენერგიისა და სამშენებლო მასალის წყაროს.[...]
ნახშირწყლები ფოტოსინთეზის მთავარი პროდუქტია, მათ საფუძველზე მცენარეთა ორგანიზმში მეტაბოლიზმის პროცესში წარმოიქმნება ცილები, ცხიმები, ნუკლეინის მჟავები და სხვა ნაერთები. ნახშირწყლები უჯრედების აერობული და ანაერობული სუნთქვის ძირითადი წყაროა; ენერგიის წყარო მცენარეულობის აღდგენისთვის. როგორც წესი, მცენარე შეიცავს დიდი რაოდენობით ნახშირწყლებს. ვეგეტაციის პერიოდში იცვლება ხსნადი და უხსნადი ფორმების თანაფარდობა. ახალგაზრდა მცენარეებში ჭარბობს მონო- და დისაქარიდები, სიმწიფის დროს იზრდება სახამებლისა და ცელულოზის შემცველობა, ე.ი. უხსნადი ფორმები.[...]
სოკოების ზრდა და ნახშირორჟანგის გამოყოფა დამოკიდებულია ატმოსფეროში ჟანგბადის წნევაზე და ტემპერატურაზე. 1,5 ატმზე დაბალი ჟანგბადის წნევის დროს და 17,5 ° C ტემპერატურაზე სოკო წყვეტს ზრდას და მისი მეტაბოლიზმი ხდება ანაერობული. აერობული სუნთქვის ქვედა ზღვარი დამოკიდებულია ტემპერატურაზე: 29,5 ° C-ზე, მეტაბოლიზმი უკვე იცვლება ჟანგბადის წნევით 1,5 ატმ. ანაერობული სუნთქვის პირობებში ნახშირორჟანგის გამოყოფა პირდაპირპროპორციულია ჟანგბადის წნევისა. ასეთ პირობებში იცვლება სოკოს მთელი მეტაბოლიზმი, მისი ფერმენტების მთელი ნაკრები.[...]
სინათლის ნაკადის სწორედ ეს ნაწილი ქმნის ფოტოსინთეზის ენერგეტიკულ საფუძველს - პროცესი, რომლის დროსაც, ერთის მხრივ, ორგანული ნივთიერებები იქმნება არაორგანული კომპონენტებისგან, ხოლო მეორეს მხრივ, ხსნის გამოთავისუფლებული ჟანგბადის გამოყენების შესაძლებლობას. როგორც თავად მცენარეების, ასევე ჰეტეროტროფული აერობული ორგანიზმების სუნთქვა. ეს აცნობიერებს ნივთიერებათა ბიოლოგიური ციკლის არსებობას დედამიწაზე.[...]
გააქტიურებული ლამის მდგომარეობის მესამე ფაზაში, როდესაც ელექტროენერგიის მიწოდება მთლიანად შეჩერებულია, ხდება მიკროორგანიზმების თანდათანობითი სიკვდილი და გააქტიურებული ტალახის მინერალიზაცია, რომელიც გამოიყენება ჭარბი აქტივირებული ლამის დასამუშავებლად. ჭარბი ლამის ამ დამუშავებას ეწოდება აერობული სტაბილიზაციის მეთოდი, ვინაიდან შედეგად ტალახი კარგავს ლპობის უნარს, ანუ იძენს სტაბილურ თვისებებს. ტალახის დამუშავება ხორციელდება მიკროორგანიზმების სუნთქვისა და ორგანული ნივთიერებების მინერალიზაციისთვის აუცილებელი ჰაერის მიწოდებით.
სუქცინის მჟავა, რომელიც წარმოიქმნება კრებსის ციკლში, იძლევა საფუძველს ქლოროფილის პორფირინის ბირთვის ფორმირებისთვის. ვინაიდან არსებობს მთელი რიგი რეაქციები და პროცესები, რომელთა მეშვეობითაც ცალკეული კომპონენტები ამოღებულია კრებსის ციკლიდან, ასევე უნდა არსებობდეს საპირისპირო პროცესები, რომლებიც აწვდიან მათ ციკლს. ეს რომ არ ყოფილიყო, სუნთქვის აერობულ ფაზაში ტრანსფორმაციის სიჩქარე შესამჩნევად შემცირდებოდა. ასეთი რეაქციებია ამინომჟავების ოქსიდაციური დეამინირება, რაც იწვევს ორგანული მჟავების წარმოქმნას.[...]
ეკოსფეროს ძირითადი ნახშირბადის რეზერვუარები განლაგებულია ჰიდროსფეროში, ბიოსფეროში და ატმოსფეროში. მათ შორის აქტიური გაცვლა ხდება წელიწადში ათობით მილიარდი ტონა ნახშირბადის ინტენსივობით. ამ გაცვლაში, ოკეანე არის ნახშირბადის მთავარი ჩაძირვა, რომელიც მოდის როგორც ხმელეთიდან ორგანული ნივთიერებების განადგურების შედეგად მდინარის ჩამონადენით, ასევე ატმოსფეროდან, საიდანაც ნახშირბადი მოდის მთელი კომპლექსის სუნთქვის შედეგად. ცოცხალი არსებების (ბიოტა). ბიოსფეროში ყველაზე მნიშვნელოვანი პროცესებია არაორგანულიდან ორგანული ნივთიერებების წარმოქმნა მზის ენერგიის მონაწილეობით (ფოტოსინთეზი), ორგანული ნივთიერებების მოხმარება ბიოტას აერობული და ანაერობული სასიცოცხლო აქტივობის პროცესებში და ორგანული ნივთიერებების განადგურება.[. ..]
მწერის უნარი დაბრუნდეს ნორმალურ მდგომარეობაში თერაპიული დახმარების გარეშე ინსექტიციდის დოზებით მკურნალობის შემდეგ, რომელიც გამოიწვევს სიკვდილს, აიხსნება მწერებში ქსოვილებსა და მეტაბოლურ პროცესებს შორის ურთიერთობის შეფასებით ადამიანებში მსგავს დამოკიდებულებასთან შედარებით; მიუხედავად იმისა, რომ მწერებს შეიძლება ჰქონდეთ ნაკლები თავისუფლება, ვიდრე ადამიანებს, გარე სამყაროსთან მიმართებაში, მათი შინაგანი რეაქციები (პროცესები) შეიძლება ნაკლებად მგრძნობიარე იყოს შხამებისა და ინსექტიციდების მოქმედების მიმართ. ეს ეფუძნება მწერების პირდაპირ ტრაქეულ სუნთქვას, რომელშიც სისხლი არ არის ჟანგბადის აუცილებელი გადამზიდავი მწერებს აქვთ სისხლში იონების და მეტაბოლიტების რყევების წინააღმდეგობის უნარი, მათ ცალკეულ ქსოვილებს შეუძლიათ მეტაბოლიზება აერობული და აერობული მექანიზმებით, რაც შესაძლებელს ხდის მეტაბოლიტების ადექვატურ მიმოქცევას (რეაქტივაციას) საპირისპირო პირობებში. ხერხემლიანები ბევრად უფრო მგრძნობიარეები არიან: ტვინის აქტივობა მჭიდრო კავშირშია სისხლში შაქრის, იონებისა და ჟანგბადის რაოდენობასთან. ნებისმიერი ჩარევა, როგორიცაა სუნთქვის ცვლილებები და ფოსფორორგანული მოწამვლა, აქვს შორსმიმავალი შედეგები, რაც შეიძლება სიკვდილით დამთავრდეს.[. ..]
მიტოქონდრიების ბიოლოგიური ფუნქციები ჩამოყალიბდა მხოლოდ მას შემდეგ, რაც მათ შეძლეს სხვა უჯრედული კომპონენტებისგან განცალკევება დიფერენციალური ულტრაცენტრიფუგაციით. ამ გზით იზოლირებული ეს ორგანელები შეიძლება გაიწმინდოს მარილებისგან დიალიზით, გაშრეს და ჩაუტარდეს ქიმიურ ანალიზს. აქედან ირკვევა, რომ მიტოქონდრია სავალდებულოა ყველა უჯრედში აერობული სუნთქვით, ასევე ის ფაქტი, რომ როდესაც ბირთვი ამოღებულია უჯრედიდან, მისი ცალკეული კომპონენტები აგრძელებენ „სუნთქვას“. ამავდროულად, აღინიშნა, რომ უჯრედის აერობული ცხოვრების წესიდან ანაერობულზე გადასვლისას, ანუ როდესაც ტრიკარბოქსილის მჟავების ჟანგვითი ციკლი წყვეტს ფუნქციონირებას, ქრება მიტოქონდრია და მათ ადგილას ძლიერად განვითარებული მემბრანების სისტემა. ჩნდება ენდოპლაზმური რეტიკულუმი. მსგავსი დაკვირვებები განხორციელდა აზოტის ატმოსფეროში მოთავსებული აბუტილონის საფუარის უჯრედებისა და სეპალების შესწავლისას. სუნთქვის ინტენსივობა დამოკიდებულია უჯრედებში მიტოქონდრიების რაოდენობაზე.[...]
იგივე მოწმობს ხილში მწვანე ფერის ხანგრძლივად შენარჩუნებით, ვინაიდან RGS პირობებში ქლოროფილის დაშლა თრგუნავს. ოქსიდაციური ფერმენტების - პოლიფენოლ ოქსიდაზასა და ასკორბინატ ოქსიდაზას აქტივობის დაქვეითება, გაზის გარემოში 02-ის კონცენტრაციის შემცირების გამო, ხელს უწყობს ნაყოფის P- და C-ვიტამინების აქტივობის უკეთ შენარჩუნებას და ამავე დროს ხელს უშლის ამ უკანასკნელის შეფერილობა. ხილისა და ბოსტნეულის ტიპისა და ჯიშისთვის რეკომენდებული 02 და CO2 კონცენტრაციებში, აცეტალდეჰიდის და ალკოჰოლის (შაქრების ანაერობული დაშლის პროდუქტები) ნაკლები დაგროვება მათ ქსოვილებში შეინიშნება RGS-ში, რაც დაკავშირებულია გარუჯვის შედეგად ხილის ნაკლებ დაზიანებასთან. არსებული თეორია ამ ფენომენს შემდეგნაირად ხსნის. მცენარის ქსოვილებში, როგორც ნორმალური ჟანგბადის შემცველობით, ასევე ჟანგბადის დეფიციტის პირობებში, ხდება აერობული და ანაერობული ტიპის სუნთქვა. აერობული სუნთქვის პროცესის დათრგუნვის პირობებში (ატმოსფეროში 02-ის კონცენტრაციის შემცირებით), ანაერობული სუნთქვაც ინჰიბირებულია. რაც შეეხება აცეტალდეჰიდს, მისი წარმოქმნა ასევე დამოკიდებულია დეკარბოქსილირების რეაქციაზე და ის, როგორც უკვე აღინიშნა, ითრგუნება RGS პირობებში.[...]
მოგეხსენებათ, თახვები არ იყენებენ მნიშვნელოვანი რაოდენობით ხის და ბუჩქების მცენარეულობას, რომელსაც ღეჭავენ და ინახავენ, რაც ლპობისას წყალს ამდიდრებს ორგანული და მინერალური ნივთიერებებით. Naiman et al.-ის (1986) კვლევამ აჩვენა, რომ თახვი თავისი პირდაპირი ღრღნის მოქმედებით ხელს უწყობს წყალში წყალში შესვლას 56% დატბორილი ტირიფის ხის (დიამეტრი 1-10 სმ), 52% ასპენის, 17% არყის. , 13% მურყანი და ნაკლები 1% წიწვოვანი. გარდა ამისა, ჰიდროლოგიური პირობების ცვლილების გამო, ხის 50-60%-მდე ქარი ტყდება და წყალში ვარდება. ორგანული მასალის (ნახშირბადის) ეროზიული გამოსავალი ყველაზე დიდია თახვის ტბორებიდან მომდინარე წყალში. აუზი შეიცავს მნიშვნელოვნად მეტ ნახშირბადს ერთეულ ფართობზე, ვიდრე მდინარის კალაპოტი. იგი იღებდა ალოქთონური ორგანული ნივთიერებების მხოლოდ 42%-ს, რომლებიც შედიოდა მდინარის კალაპოტში ერთეულ ფართობზე. მაგრამ იმის გამო, რომ აუზს არხის მონაკვეთზე შვიდჯერ მეტი ფართობი ჰქონდა, ის სამჯერ მეტ ალოქტონურ ორგანულ ნივთიერებებს იღებდა ნაკადის სიგრძის ერთეულზე. აუზის პირველადი წარმოება ერთეულ ფართობზე მნიშვნელოვნად ნაკლებია, ვიდრე მდინარის კალაპოტისა. აუზის მთლიანი აერობული სუნთქვა ორჯერ მეტია ერთეულ ფართობზე, ხოლო ნაკადის სიგრძის ერთეულზე 15,8-ჯერ მეტია არხზე. ნახშირბადის მოლეკულის ბრუნვის დრო აუზზე იყო 161 წელი, მდინარის კალაპოტის მონაკვეთისთვის - 24 წელი. მდინარის მეტაბოლიზმის ინდექსმა აჩვენა, რომ აუზი აგროვებს და/ან ამუშავებს უფრო მეტ ორგანულ საშუალებებს, ვიდრე ტრანსპორტირებას ახდენს ქვემოთ. შესაბამისად, ნახშირბადის ბრუნვის სიგრძე (ნახშირბადის ატომის გადაადგილების მანძილი მდინარის ნაკადში შენარჩუნებული ან შემცირებული სახით) ტბორისთვის იყო 1,2 კმ, ხოლო მდინარის კალაპოტის მონაკვეთისთვის 8,0 კმ. შესაბამისად, თახვის აუზი უფრო ეფექტური იყო.
შესავალი
1. აერობული სუნთქვა
1.1 ოქსიდაციური ფოსფოლაცია
2. ანაერობული სუნთქვა
2.1 ანაერობული სუნთქვის სახეები
4.ცნობარი
შესავალი
სუნთქვა თანდაყოლილია ყველა ცოცხალ ორგანიზმში. ეს არის ფოტოსინთეზის დროს სინთეზირებული ორგანული ნივთიერებების ჟანგვითი დაშლა, რაც ხდება ჟანგბადის მოხმარებით და ნახშირორჟანგის გამოყოფით. ა.ს. ფამინცინი თვლიდა ფოტოსინთეზს და სუნთქვას, როგორც მცენარეთა კვების ორ თანმიმდევრულ ფაზას: ფოტოსინთეზი ამზადებს ნახშირწყლებს, სუნთქვა ამუშავებს მათ მცენარის სტრუქტურულ ბიომასად, აყალიბებს რეაქტიულ ნივთიერებებს ეტაპობრივი დაჟანგვის პროცესში და ათავისუფლებს ენერგიას, რომელიც აუცილებელია მათი ტრანსფორმაციისა და ზოგადად სასიცოცხლო პროცესებისთვის. . სუნთქვის საერთო განტოლებას აქვს ფორმა:
CHO + 6O → 6CO + 6HO + 2875 კჯ.
ამ განტოლებიდან ირკვევა, თუ რატომ გამოიყენება გაზის გაცვლის სიჩქარე სუნთქვის ინტენსივობის შესაფასებლად. იგი შემოთავაზებული იყო 1912 წელს V.I. Palladin-ის მიერ, რომელიც თვლიდა, რომ სუნთქვა შედგება ორი ფაზისგან - ანაერობული და აერობული. სუნთქვის ანაერობულ სტადიაზე, რომელიც ხდება ჟანგბადის ნაკლებობით, წყალბადის მოცილების გამო გლუკოზა იჟანგება (დეჰიდროგენაცია), რომელიც, მეცნიერის თქმით, გადადის სასუნთქ ფერმენტში. ეს უკანასკნელი აღდგენილია. აერობულ ეტაპზე რესპირატორული ფერმენტი რეგენერირებულია ჟანგვის ფორმაში. V.I. პალადინი იყო პირველი, ვინც აჩვენა, რომ შაქრის დაჟანგვა ხდება ატმოსფერული ჟანგბადის მიერ მისი პირდაპირი დაჟანგვის გამო, რადგან ჟანგბადი არ ხვდება რესპირატორული სუბსტრატის ნახშირბადს, მაგრამ დაკავშირებულია მის დეჰიდროგენაციასთან.
ჟანგვითი პროცესების არსის და სუნთქვის პროცესის ქიმიის შესწავლაში მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანეს როგორც ადგილობრივმა (I.P. Borodin, A.N. Bakh, S.P. Kostychev, V.I. Palladin) და უცხოელმა (A.L. Lavoisier, G. Wieland, G. Krebs) მკვლევარები.
ნებისმიერი ორგანიზმის სიცოცხლე განუყოფლად არის დაკავშირებული სუნთქვის დროს წარმოქმნილი თავისუფალი ენერგიის უწყვეტ გამოყენებასთან. გასაკვირი არ არის, რომ მცენარეთა ცხოვრებაში სუნთქვის როლის შესწავლას ბოლო დროს ცენტრალური ადგილი დაუთმო მცენარეთა ფიზიოლოგიაში.
1. აერობული სუნთქვა
აერობული სუნთქვა – ეს არის ჟანგვითი პროცესი, რომელიც იყენებს ჟანგბადს.სუნთქვის დროს სუბსტრატი მთლიანად იშლება ენერგიით ღარიბ არაორგანულ ნივთიერებებად, მაღალი ენერგიის გამოსავლით. სუნთქვის ყველაზე მნიშვნელოვანი სუბსტრატები ნახშირწყლებია. გარდა ამისა, ცხიმები და ცილები შეიძლება მოხმარდეს სუნთქვის დროს.
აერობული სუნთქვა მოიცავს ორ ძირითად ეტაპს:
- ჟანგბადის გარეშე,პროცესის დროს, როდესაც სუბსტრატი თანდათან იშლება წყალბადის ატომების გამოყოფით და კოენზიმებთან (ტრანსპორტერებთან, როგორიცაა NAD და FAD) დაკავშირება;
- ჟანგბადი,რომლის დროსაც ხდება წყალბადის ატომების შემდგომი აბსტრაქცია რესპირატორული სუბსტრატის წარმოებულებიდან და წყალბადის ატომების თანდათანობითი დაჟანგვა მათი ელექტრონების ჟანგბადში გადაცემის შედეგად.
პირველ ეტაპზე, ჯერ მაღალმოლეკულური ორგანული ნივთიერებები (პოლისაქარიდები, ლიპიდები, ცილები, ნუკლეინის მჟავები და ა. .) ეს პროცესი ხდება უჯრედების ციტოპლაზმაში და თან ახლავს მცირე რაოდენობის ენერგიის გამოყოფას, რომელიც სითბოს სახით იშლება. შემდეგ ხდება მარტივი ორგანული ნაერთების ფერმენტული დაშლა.
ასეთი პროცესის მაგალითია გლიკოლიზი, გლუკოზის მრავალსაფეხურიანი ჟანგბადის დაშლა. გლიკოლიზის რეაქციებში გლუკოზის ექვსნახშირბადის მოლეკულა (C) იშლება პირუვი მჟავას (C) ორ სამნახშირბადიან მოლეკულად. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ATP ორი მოლეკულა და გამოიყოფა წყალბადის ატომები. ეს უკანასკნელი ერთვის NAD-ის გადამტანს (ნიკოტინამიდ ადენინ დინკლეოტიდი), რომელიც გარდაიქმნება მის შემცირებულ ფორმაში NAD ∙ H + H. NAD არის NADP-ის სტრუქტურით მსგავსი კოენზიმი. ორივე მათგანი არის ნიკოტინის მჟავას, ერთ-ერთი B ვიტამინის წარმოებულები.ორივე კოენზიმის მოლეკულები ელექტროპოზიტიურია (მათ აკლია ერთი ელექტრონი) და შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც ელექტრონების, ისე წყალბადის ატომების გადამტანად. როდესაც წყალბადის ატომების წყვილი მიიღება, ერთ-ერთი ატომ იშლება პროტონად და ელექტრონად:
N → N + e,
და მეორე მთლიანად უერთდება NAD ან NADP:
NAD + H + [H + e] → NAD ∙ H + N.
თავისუფალი პროტონი მოგვიანებით გამოიყენება კოენზიმის დასაჟანგად. საერთო ჯამში, გლიკოლიზის რეაქციას აქვს ფორმა
C H O +2ADP + 2H PO + 2 NAD →
2C H O + 2ATP + 2 NAD ∙ H + H + 2 HO
გლიკოლიზის პროდუქტი - პირუვიკ მჟავა (C H O) - შეიცავს ენერგიის მნიშვნელოვან ნაწილს და მისი შემდგომი გამოყოფა მიტოქონდრიაში ხდება. აქ ხდება პირუვის მჟავის სრული დაჟანგვა CO-მდე და HO-მდე.ეს პროცესი შეიძლება დაიყოს სამ ძირითად ეტაპად:
1) პირუვიკ მჟავას ოქსიდაციური დეკარბოქსილაცია;
2) ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი (კრებსის ციკლი);
3) ჟანგვის საბოლოო ეტაპი არის ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვი.
პირველ ეტაპზე პირუვიკის მჟავა რეაგირებს ნივთიერებასთან, რომელსაც ეწოდება კოენზიმი A, რის შედეგადაც წარმოიქმნება აცეტილ კოენზიმი a მაღალი ენერგეტიკული ბმა. ამ შემთხვევაში, CO მოლეკულა (პირველი) და წყალბადის ატომები გამოიყოფა პირუვინის მჟავას მოლეკულიდან, რომლებიც ინახება NAD ∙ H + H სახით.
მეორე ეტაპი არის კრებსის ციკლი (ნახ. 1).
აცეტილ-CoA, რომელიც წარმოიქმნება წინა ეტაპზე, შედის კრებსის ციკლში. Acetyl-CoA რეაგირებს oxaloacetic მჟავასთან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ექვსნახშირბადოვანი ლიმონმჟავა. ეს რეაქცია ენერგიას მოითხოვს; მას მიეწოდება მაღალი ენერგიის აცეტილ-CoA ბმა. ციკლის ბოლოს, ოქსილ-ლიმონმჟავა რეგენერირებულია თავდაპირველი სახით. ახლა მას შეუძლია რეაგირება მოახდინოს ახალ აცეტილ-CoA მოლეკულასთან და ციკლი მეორდება. ციკლის საერთო რეაქცია შეიძლება გამოიხატოს შემდეგი განტოლებით:
აცეტილ-CoA + 3H O + 3NAD + FAD + ADP + H PO →
CoA + 2CO + 3NAD ∙ H + H + FAD ∙ H + ATP.
ამრიგად, აერობულ ფაზაში პირუვინის მჟავის ერთი მოლეკულის დაშლის შედეგად (PVA და კრებსის ციკლის დეკარბოქსილაცია) გამოიყოფა 3CO, 4 NAD ∙ H + H, FAD ∙ H. გლიკოლიზის, ოქსიდაციური დეკარბოქსილაციის და კრებსის ციკლის მთლიანი რეაქცია შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგნაირად:
CHO + 6HO + 10 NAD + 2FAD →
6CO + 4ATP + 10 NAD ∙ H + H + 2FAD ∙ H.
მესამე ეტაპი არის ელექტროსატრანსპორტო ჯაჭვი.
წყალბადის ატომების წყვილი, რომლებიც გამოყოფილია შუალედური პროდუქტებიდან დეჰიდროგენაციის რეაქციების დროს გლიკოლიზის დროს და კრებსის ციკლში, საბოლოოდ იჟანგება მოლეკულური ჟანგბადით HO-მდე ADP-ის ერთდროული ფოსფოლაციით ATP-ად. ეს ხდება მაშინ, როდესაც წყალბადი, გამოყოფილი NAD ∙ H და FAD ∙ H, გადადის მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაში ჩაშენებული მატარებლების ჯაჭვის გასწვრივ. წყალბადის ატომების წყვილი 2H შეიძლება ჩაითვალოს 2H + 2e. რესპირატორულ ჯაჭვში წყალბადის ატომების ტრანსპორტირების მამოძრავებელი ძალა პოტენციური განსხვავებაა.
მატარებლების დახმარებით წყალბადის იონები H გადადის მემბრანის შიდა მხრიდან მის გარე მხარეს, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მიტოქონდრიული მატრიქსიდან მემბრანის ინტერმემბრანულ სივრცეში (ნახ. 2).
| |
როდესაც ელექტრონების წყვილი გადადის ნად-დან ჟანგბადში, ისინი სამჯერ კვეთენ მემბრანას და ამ პროცესს თან ახლავს ექვსი პროტონის გათავისუფლება მემბრანის გარე მხარეს. ფინალურ ეტაპზე პროტონები მემბრანის შიდა მხარეს გადადის და მიიღება ჟანგბადით:
½ O + 2e → O.
H იონების ამ გადატანის შედეგად მიტოქონდრიული მემბრანის გარე მხარეს მათი კონცენტრაცია იქმნება პერიმიტოქონდრიულ სივრცეში, ე.ი. ხდება პროტონების ელექტროქიმიური გრადიენტი.
როდესაც პროტონის გრადიენტი გარკვეულ მნიშვნელობას აღწევს, წყალბადის იონები H რეზერვუარიდან მოძრაობენ მემბრანის სპეციალური არხებით და მათი ენერგიის რეზერვი გამოიყენება ატფ-ის სინთეზისთვის. მატრიცაში ისინი უერთდებიან დამუხტულ O ნაწილაკებს და წარმოიქმნება წყალი: 2H + O²ˉ → HO.
1.1 ოქსიდაციური ფოსფოლაცია
მიტოქონდრიულ მემბრანაზე H იონების გადაცემის შედეგად ATP წარმოქმნის პროცესს ე.წ. ოქსიდაციური ფოსფოლაცია.იგი ტარდება ფერმენტ ATP სინთეტაზას მონაწილეობით. ატფ სინთეტაზას მოლეკულები განლაგებულია სფერული გრანულების სახით შიდა მიტოქონდრიული მემბრანის შიდა მხარეს.
პირუვინის მჟავას ორი მოლეკულის გაყოფის და მემბრანის მეშვეობით წყალბადის იონების სპეციალური არხებით გადატანის შედეგად სინთეზირდება სულ 36 ატფ მოლეკულა (კრებსის ციკლში 2 მოლეკულა და გადაცემის შედეგად 34 მოლეკულა. H იონები მემბრანის გასწვრივ).
აერობული სუნთქვის საერთო განტოლება შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად:
C H O + O + 6H O + 38ADP + 38H PO→
6CO + 12HO + 38ATP
აშკარაა, რომ აერობული სუნთქვა წყდება ჟანგბადის არარსებობის შემთხვევაში, რადგან სწორედ ჟანგბადი ემსახურება წყალბადის საბოლოო მიმღებს. თუ უჯრედები არ მიიღებენ საკმარის ჟანგბადს, წყალბადის ყველა მატარებელი მალე მთლიანად გაჯერდება და ვერ შეძლებს მის შემდგომ გადაცემას. შედეგად, დაიბლოკება ენერგიის ძირითადი წყარო ატფ-ის ფორმირებისთვის.
აერობული სუნთქვის დაჟანგვის ფოტოსინთეზი
2. ანაერობული სუნთქვა
ანაერობული სუნთქვა.ზოგიერთ მიკროორგანიზმს შეუძლია გამოიყენოს არა მოლეკულური ჟანგბადი ორგანული ან არაორგანული ნივთიერებების დაჟანგვისთვის, არამედ სხვა დაჟანგული ნაერთები, მაგალითად, აზოტის, გოგირდის და ნახშირბადის მჟავების მარილები, რომლებიც გარდაიქმნება უფრო შემცირებულ ნაერთებად. პროცესები მიმდინარეობს ანაერობულ პირობებში და ე.წ ანაერობული სუნთქვა:
2HNO + 12H → N + 6HO + 2H
H SO + 8H → H S + 4HO
მიკროორგანიზმებში, რომლებიც ახორციელებენ ასეთ სუნთქვას, ელექტრონის საბოლოო მიმღები იქნება არა ჟანგბადი, არამედ არაორგანული ნაერთები - ნიტრიტები, სულფატები და კარბონატები. ამრიგად, განსხვავება აერობულ და ანაერობულ სუნთქვას შორის მდგომარეობს ელექტრონის საბოლოო მიმღების ბუნებაში.
2.1 ანაერობული სუნთქვის სახეები
ანაერობული სუნთქვის ძირითადი ტიპები მოცემულია ცხრილში 1. ასევე არსებობს მონაცემები Mn-ის, ქრომატების, ქინონების და სხვა ბაქტერიების მიერ ელექტრონების მიმღებად გამოყენების შესახებ.
ცხრილი 1 ანაერობული სუნთქვის სახეები პროკარიოტებში (შესაბამისად: M.V. Gusev, L.A. Mineeva 1992, შესწორებული)
| ენერგეტიკული პროცესი |
საბოლოო ელექტრონის მიმღები |
აღდგენის პროდუქტები |
| ნიტრატების სუნთქვა და ნიტრიფიკაცია |
||
| სულფატისა და გოგირდის სუნთქვა |
||
| "რკინის" სუნთქვა |
||
| კარბონატული სუნთქვა |
CH, აცეტატი |
|
| ფუმარატული სუნთქვა |
სუქცინატი |
ორგანიზმების უნარი ელექტრონების გადაცემის ნიტრატებზე, სულფატებსა და კარბონატებზე უზრუნველყოფს ორგანული ან არაორგანული ნივთიერებების საკმარისად სრულ დაჟანგვას მოლეკულური ჟანგბადის გამოყენების გარეშე და შესაძლებელს ხდის ენერგიის დიდი რაოდენობით მიღებას, ვიდრე დუღილის დროს. ანაერობული სუნთქვით ენერგიის გამომუშავება მხოლოდ 10%-ით ნაკლებია. ვიდრე აერობიკა. ორგანიზმებს, რომლებსაც ახასიათებთ ანაერობული სუნთქვა, აქვთ ელექტრონის სატრანსპორტო ჯაჭვის ფერმენტების ნაკრები. მაგრამ მათში ციტოქრომექსილაზა ცვლის ნიტრატ-რედუქტაზას (ნიტრატის ელექტრონის მიმღებად გამოყენებისას) ან ადენილსულფატ რედუქტაზას (სულფატის გამოყენებისას) ან სხვა ფერმენტებით.
ორგანიზმები, რომლებსაც შეუძლიათ ანაერობული სუნთქვა ნიტრატების გამოყენებით განახორციელონ, არის ფაკულტატური ანაერობები. ორგანიზმები, რომლებიც იყენებენ სულფატებს ანაერობულ სუნთქვაში, კლასიფიცირდება როგორც ანაერობები.
დასკვნა
მწვანე მცენარეები ორგანულ ნივთიერებებს ქმნიან არაორგანულიდან მხოლოდ შუქზე. ამ ნივთიერებებს მცენარე მხოლოდ კვებისათვის იყენებს. მაგრამ მცენარეები ჭამაზე მეტს აკეთებენ. ისინი სუნთქავენ, როგორც ყველა ცოცხალი არსება. სუნთქვა უწყვეტად ხდება დღის განმავლობაში და ღამით. მცენარის ყველა ორგანო სუნთქავს. მცენარეები სუნთქავს ჟანგბადს და გამოყოფს ნახშირორჟანგს, ისევე როგორც ცხოველები და ადამიანები.
მცენარის სუნთქვა შეიძლება მოხდეს როგორც სიბნელეში, ასევე სინათლეში. ეს ნიშნავს, რომ შუქზე მცენარეში ორი საპირისპირო პროცესი ხდება. ერთი პროცესი ფოტოსინთეზია, მეორე კი სუნთქვა. ფოტოსინთეზის დროს ორგანული ნივთიერებები წარმოიქმნება არაორგანული ნივთიერებებისგან და შეიწოვება მზისგან მიღებული ენერგია. სუნთქვის დროს მცენარეში ორგანული ნივთიერებები მოიხმარება. და სიცოცხლისთვის საჭირო ენერგია გამოიყოფა. ფოტოსინთეზის პროცესში მცენარეები შთანთქავენ ნახშირორჟანგს და გამოყოფენ ჟანგბადს. ნახშირორჟანგთან ერთად, მცენარეები შუქზე შთანთქავენ ჟანგბადს გარემომცველი ჰაერიდან, რომელიც მცენარეებს სჭირდებათ სუნთქვისთვის, მაგრამ ბევრად უფრო მცირე რაოდენობით, ვიდრე გამოიყოფა შაქრის წარმოქმნის დროს. მცენარეები ფოტოსინთეზის დროს შთანთქავენ ბევრად მეტ ნახშირორჟანგს, ვიდრე გამოყოფენ ინჰალაციის დროს. კარგი განათების მქონე ოთახში დეკორატიული მცენარეები გაცილებით მეტ ჟანგბადს გამოყოფენ დღის განმავლობაში, ვიდრე ღამით სიბნელეში შთანთქავენ.
მცენარის ყველა ცოცხალ ორგანოში სუნთქვა მუდმივად მიმდინარეობს. როდესაც სუნთქვა ჩერდება, მცენარე, ცხოველის მსგავსად, კვდება.
ბიბლიოგრაფია
1. სასოფლო-სამეურნეო მცენარეების ფიზიოლოგია და ბიოქიმია F50/N.N. ტრეტიაკოვი, ე.ი. კოშკინი, ნ.მ. მაკრუშინი და სხვები; ქვეშ. რედ. ნ.ნ. ტრეტიაკოვი. – მ. კოლოსი, 2000 – 640 გვ.
2. ბიოლოგია საგამოცდო კითხვებზე და პასუხებში L44/ Lemeza N.A., Kamlyuk L.V.; მე-7 გამოცემა. – M.: Iris-press, 2003. – 512გვ.
აერობული სუნთქვა (ტერმინალური დაჟანგვა, ან ოქსიდაციური ფოსფორილირება) არის კატაბოლური პროცესების ერთობლიობა მიტოქონდრიულ მემბრანებზე, რაც მთავრდება ორგანული ნივთიერებების სრული დაჟანგვით მოლეკულური ჟანგბადის მონაწილეობით. ამ შემთხვევაში პროტონული რეზერვუარის როლს ასრულებს მემბრანთაშორისი მატრიცა - სივრცე გარე და შიდა გარსებს შორის.
ელექტრონები, რომლებმაც ენერგია დაკარგეს, მიდიან ფერმენტების კომპლექსში, რომელსაც ციტოქრომ ოქსიდაზას უწოდებენ. ციტოქრომ ოქსიდაზა იყენებს ელექტრონებს მოლეკულური ჟანგბადის გასააქტიურებლად (შემცირებისთვის) O 2-დან O 2 2-მდე. O 2 2– იონები ამაგრებენ პროტონებს, ქმნიან წყალბადის ზეჟანგს, რომელიც კატალაზას დახმარებით იშლება H 2 O და O 2-ად. აღწერილი რეაქციების თანმიმდევრობა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს დიაგრამის სახით:
2О 2 + 2ē → 2О 2 2– ; 2O 2 2– + 4H + → 2H 2 O 2; 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2
აერობული სუნთქვის საერთო განტოლებაა:
C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 38 ADP + 38 F → 6 CO 2 + 6 H 2 O + 38 ATP + Q
კითხვები თვითკონტროლისთვის
1.რა არის სუნთქვის პროცესის არსი?
2.როგორია სუნთქვის პროცესის საერთო განტოლება?
3.რა არის ოქსიდაციური ფოსფორილირება?
4.რა არის გლიკოლიზი?
5.რას მოიცავს კრებსის ციკლი?
6.რა ახასიათებს ანაერობული სუნთქვა და ალკოჰოლური დუღილი?
7.როგორ ხდება ბუტირული და რძემჟავა დუღილი? სად ხვდებიან ისინი?
8. როგორია სუნთქვის პროცესის ენერგეტიკული მხარე და დუღილის პროცესი?
9. რა ექსპერიმენტები ადასტურებს მცენარეებში სუნთქვის პროცესის არსებობას?
10. რას ჰქვია სუნთქვის კოეფიციენტი?
ლექცია 6
თემა: მცენარეების საჭიროება მინერალური კვების ელემენტებით. მაკროელემენტები, მიკროელემენტები. მკვებავი ნარევები მცენარეებისა და იზოლირებული უჯრედების გაშენებისთვის. იონების ურთიერთქმედება. ნიადაგის, როგორც მცენარეთა კვების სუბსტრატის თვისებები. იონების შეღწევა მცენარის უჯრედში. იონების აქტიური და პასიური ტრანსპორტირება მემბრანის გასწვრივ.
ლექციის მიზანი:აჩვენეთ მცენარეების საჭიროება მინერალური კვების ელემენტების მიმართ. მკვებავი ნარევები მცენარეებისა და იზოლირებული უჯრედების გაშენებისთვის, მაკროელემენტები, მიკროელემენტები. იონების აქტიური და პასიური ტრანსპორტირება მემბრანის გასწვრივ.
მინერალური კვება არისმინერალების შეწოვა იონების სახით, მათი გადაადგილება მცენარეში და ჩართვა მეტაბოლიზმს. დედამიწაზე არსებული თითქმის ყველა ქიმიური ელემენტი ნაპოვნია მცენარეებში. საკვები ნივთიერებები შეიწოვება ჰაერიდან - ნახშირორჟანგის (CO 2) და ნიადაგიდან - წყლის (H 2 O) და მინერალური მარილის იონების სახით. უმაღლესი მიწის მცენარეებში გამოირჩევა ჰაეროვანი ან ფოთლოვანი კვება ( ფოტოსინთეზი ) და ნიადაგი, ან ფესვი, კვება ( მცენარეების მინერალური კვება ). ქვედა მცენარეები (ბაქტერიები, სოკოები, წყალმცენარეები) შთანთქავენ CO 2, H 2 O და მარილებს სხეულის მთელ ზედაპირზე.
ნიადაგი აუცილებელი და შეუცვლელი სუბსტრატია, რომელშიც მცენარეები ამაგრებენ ფესვებს და საიდანაც იღებენ ტენიანობას და მინერალურ საკვებ ნივთიერებებს. დიდია ნიადაგის როლი ბიოლოგიური მრავალფეროვნების ფორმირებასა და შენარჩუნებაში.
მეორეს მხრივ, ბიოსფეროს ყველა ელემენტის ნაკადები გადის ნიადაგში, რომელიც სპეციფიკური მექანიზმების მეშვეობით არეგულირებს მათ მიმართულებას და ინტენსივობას.
ერთუჯრედიანი ორგანიზმები და წყლის მცენარეები შთანთქავენ იონებს მთელ ზედაპირზე, ხოლო უმაღლესი ხმელეთის მცენარეები შთანთქავენ იონებს ზედაპირული უჯრედების მეშვეობით. ფესვი, ძირითადად ფესვის თმა.
მეშვეობით ფესვიმცენარეები ნიადაგიდან შთანთქავენ ძირითადად მინერალური მარილების იონებს, აგრეთვე ნიადაგის მიკროორგანიზმების ზოგიერთ ნარჩენ პროდუქტს და სხვა მცენარეების ფესვების სეკრეციას. იონები ჯერ შეიწოვება უჯრედის მემბრანებზე და შემდეგ შეაღწევენ ციტოპლაზმაში პლაზმალემის მეშვეობით. კათიონები (გარდა K+-ისა) მემბრანის გავლით შეაღწევენ პასიურად, დიფუზიით; ანიონები, ისევე როგორც K+ (დაბალი კონცენტრაციით) - აქტიურად, მოლეკულური „იონური ტუმბოების“ დახმარებით, რომლებიც გადააქვთ იონებს ენერგიის ხარჯვით. თითოეული ელემენტი მინერალური კვებაგარკვეულ როლს თამაშობს მეტაბოლიზმში და არ შეიძლება მთლიანად შეიცვალოს სხვა ელემენტით. მცენარის მშრალი ნივთიერების ანალიზი აჩვენებს, რომ იგი შეიცავს ნახშირბადს (45%), ჟანგბადს (42%), წყალბადს (6,5%), აზოტს (1,5%) და ნაცრის ელემენტებს (5%).
მცენარეებში ნაპოვნი ყველა ელემენტი ჩვეულებრივ იყოფა სამ ჯგუფად:
მაკრონუტრიენტები. 2. მიკროელემენტები. 3. ულტრამიკროელემენტები.
მცენარეში შემავალი იონები. უჯრედი შედის გარკვეულ ურთიერთქმედებებში და ამ ურთიერთქმედების ტიპები განსხვავებულია.
არსებობს ისეთი სახის ურთიერთქმედება, როგორიცაა ანტაგონიზმი, სინერგიზმი, ადიტიურობა.
იონის ანტაგონიზმი არის ზოგიერთი კათიონის მიერ სხვების ტოქსიკური ეფექტის შემცირება პროტოპლაზმის კოლოიდებთან მათი ურთიერთქმედების გამო. სინერგიზმი არის ორი ან მეტი იონის ერთობლივი ეფექტი, რომელიც ხასიათდება იმით, რომ მათი კომბინირებული ბიოლოგიური ეფექტი მნიშვნელოვნად აღემატება თითოეული ცალკეული კომპონენტის ეფექტს. ადიტიურობა არის იონების ერთობლივი მოქმედების ეფექტი, რომელიც უდრის თითოეული ნივთიერების ზემოქმედების ჯამს ცალ-ცალკე.
ბუნებრივ პირობებში მცენარეები საჭირო ნივთიერებებს უშუალოდ ნიადაგიდან, ფესვთა სისტემის მეშვეობით იღებენ. ხელოვნურ პირობებში მცენარეების გასაზრდელად ყველაზე ხშირად გამოიყენება ჰიდროპონიკის მეთოდი. ჰიდროპონიკა (ჰიდრო... და ბერძნულიდან pónos - სამუშაო) - მცენარეების მოყვანა არა ნიადაგში, არამედ სპეციალურ საკვებ ხსნარში. მკვებავი ხსნარიარის მცენარის სიცოცხლისა და ზრდისათვის აუცილებელი ნივთიერებების წყალხსნარი. ზე მცენარეების გაშენების ჰიდროპონიური მეთოდიყველა ელემენტი უნდა იყოს შეტანილი მკვებავი ხსნარიოპტიმალური რაოდენობით.
კითხვები თვითკონტროლისთვის
1. რა ელემენტებია ორგანოგენები, მათი პროცენტული მაჩვენებელი მცენარის მშრალ ნივთიერებაში?
2. რა ნაცარი მიკროელემენტები იცით? რა როლი აქვს მათ მცენარეში?
3. რა მიკროელემენტები იცით? რა როლს ასრულებენ ისინი მცენარეთა ცხოვრებაში?
4. რა არის ნიტრიფიკაციისა და დენიტრიფიკაციის არსი?
5. მიეცით მაკრო და მიკროელემენტების ზოგადი აღწერა.
6. მცენარეთა უჯრედებში იონების ურთიერთქმედების სახეები: სინერგიზმი, ადიტიურობა, ანტაგოგია.
