Բույսերի աերոբ և անաէրոբ շնչառություն. Աերոբ և անաէրոբ շնչառություն Անաէրոբ շնչառության օրինակ է

Բջջային շնչառությունը բջջի օրգանական նյութերի օքսիդացումն է, որի արդյունքում սինթեզվում են ATP մոլեկուլները։ Սկզբնական հումքը (սուբստրատը) սովորաբար ածխաջրերն են, ավելի քիչ՝ ճարպերը և նույնիսկ ավելի քիչ՝ սպիտակուցները։ ATP-ի մոլեկուլների ամենամեծ քանակությունը առաջանում է թթվածնով օքսիդացման արդյունքում, ավելի փոքրը՝ այլ նյութերի օքսիդացման և էլեկտրոնների փոխանցման արդյունքում։

Ածխաջրերը կամ պոլիսախարիդները բաժանվում են մոնոսաքարիդների՝ նախքան որպես բջջային շնչառության հիմք օգտագործելը։ Այսպիսով, բույսերի, օսլայի և կենդանիների մոտ գլիկոգենը հիդրոլիզվում է մինչև գլյուկոզա:

Գլյուկոզան կենդանի օրգանիզմների գրեթե բոլոր բջիջների էներգիայի հիմնական աղբյուրն է։

Գլյուկոզայի օքսիդացման առաջին փուլը գլիկոլիզն է: Այն թթվածին չի պահանջում և բնորոշ է ինչպես անաէրոբ, այնպես էլ աերոբ շնչառությանը:

Կենսաբանական օքսիդացում

Բջջային շնչառությունը ներառում է մի շարք ռեդոքս ռեակցիաներ, որոնցում ջրածինը և էլեկտրոնները տեղափոխվում են մի միացությունից (կամ ատոմից) մյուսը: Երբ ատոմը կորցնում է էլեկտրոն, այն օքսիդանում է. երբ ավելացվում է էլեկտրոն՝ կրճատում: Օքսիդացված նյութը դոնոր է, իսկ վերականգնվող նյութը՝ ջրածնի և էլեկտրոնների ընդունող։ Կենդանի օրգանիզմներում տեղի ունեցող ռեդոքս ռեակցիաները կոչվում են կենսաբանական օքսիդացում կամ բջջային շնչառություն:

Սովորաբար, օքսիդատիվ ռեակցիաները էներգիա են թողնում: Դրա պատճառը ֆիզիկական օրենքների մեջ է: Օքսիդացված օրգանական մոլեկուլներում էլեկտրոնները գտնվում են ավելի բարձր էներգիայի մակարդակում, քան ռեակցիայի արտադրանքներում: Էլեկտրոնները, շարժվելով ավելի բարձր էներգիայի մակարդակից ավելի ցածր, էներգիա են թողնում: Բջիջը գիտի, թե ինչպես ամրացնել այն մոլեկուլների կապերում՝ կենդանի էակների համընդհանուր «վառելիքը»:

Բնության մեջ ամենատարածված վերջնական էլեկտրոն ընդունիչը թթվածինն է, որը կրճատվում է: Աերոբիկ շնչառության ժամանակ օրգանական նյութերի ամբողջական օքսիդացման արդյունքում առաջանում են ածխաթթու գազ և ջուր։

Կենսաբանական օքսիդացումը տեղի է ունենում փուլերով՝ ներառելով բազմաթիվ ֆերմենտներ և էլեկտրոններ փոխանցող միացություններ։ Փուլային օքսիդացման ժամանակ էլեկտրոնները շարժվում են կրիչների շղթայով։ Շղթայի որոշակի փուլերում էներգիայի մի մասը թողարկվում է, որը բավարար է ATP-ի սինթեզի համար ADP-ից և ֆոսֆորական թթվից:

Կենսաբանական օքսիդացումը շատ արդյունավետ է տարբեր շարժիչների համեմատ: Ազատված էներգիայի մոտ կեսը, ի վերջո, ամրագրված է ATP-ի բարձր էներգիայի կապերում: Էներգիայի մյուս մասը ցրվում է ջերմության տեսքով։ Քանի որ օքսիդացման գործընթացը փուլային է, ջերմային էներգիան քիչ-քիչ արտազատվում է և չի վնասում բջիջները։ Միաժամանակ այն ծառայում է մարմնի մշտական ​​ջերմաստիճանի պահպանմանը։

Աերոբիկ շնչառություն

Բջջային շնչառության տարբեր փուլեր տեղի են ունենում աերոբ էուկարիոտների մոտ

միտոքոնդրիալ մատրիցում - կամ եռաքարբոքսիլաթթվի ցիկլում,

միտոքոնդրիաների ներքին թաղանթի վրա - կամ շնչառական շղթայի վրա:

Այս փուլերից յուրաքանչյուրում ATP-ն սինթեզվում է ADP-ից, ամենից շատ՝ վերջին: Թթվածինը որպես օքսիդացնող նյութ օգտագործվում է միայն օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման փուլում։

Աերոբային շնչառության ընդհանուր ռեակցիաները հետևյալն են.

Գլիկոլիզը և Կրեբսի ցիկլը՝ C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O → 6CO 2 + 12H 2 + 4ATP

Շնչառական շղթա՝ 12H 2 + 6O 2 → 12H 2 O + 34ATP

Այսպիսով, մեկ գլյուկոզայի մոլեկուլի կենսաբանական օքսիդացումն առաջացնում է 38 ATP մոլեկուլ: Իրականում, դա հաճախ ավելի քիչ է:

Անաէրոբ շնչառություն

Օքսիդատիվ ռեակցիաներում անաէրոբ շնչառության ժամանակ ջրածնի ընդունիչ NAD-ն ի վերջո ջրածինը չի փոխանցում թթվածին, որն այս դեպքում չկա:

Պիրուվիկ թթուն, որը ձևավորվում է գլիկոլիզի ժամանակ, կարող է օգտագործվել որպես ջրածնի ընդունիչ։

Խմորիչի մեջ պիրուվատը խմորվում է էթանոլի (ալկոհոլային խմորում): Այս դեպքում ռեակցիաների ընթացքում ձևավորվում է նաև ածխաթթու գազ և օգտագործվում է NAD.

CH 3 COCOOH (պիրուվատ) → CH 3 CHO (ացետալդեհիդ) + CO 2

CH 3 CHO + NAD H 2 → CH 3 CH 2 OH (էթանոլ) + NAD

Կաթնաթթվային խմորումը տեղի է ունենում կենդանական բջիջներում, որոնք զգում են թթվածնի ժամանակավոր պակաս, և մի շարք բակտերիաներում.

CH 3 COCOOH + NAD H 2 → CH 3 CHOHCOOH (կաթնաթթու) + NAD

Երկու խմորումներն էլ չեն արտադրում ATP: Էներգիան այս դեպքում տրամադրվում է միայն գլիկոլիզով, և այն կազմում է ընդամենը երկու ATP մոլեկուլ: Գլյուկոզայից ստացվող էներգիայի մեծ մասը երբեք չի վերականգնվում: Հետեւաբար, անաէրոբ շնչառությունը համարվում է անարդյունավետ:

Շունչ- օրգանական էներգիա կրող նյութերի կենսաբանական օքսիդացման ռեակցիաների մի շարք՝ մարմնի կյանքի համար անհրաժեշտ էներգիայի արտազատմամբ։Շնչառությունը այն գործընթացն է, որով ջրածնի ատոմները (էլեկտրոնները) օրգանական նյութերից տեղափոխվում են մոլեկուլային թթվածին։ Շնչառության երկու հիմնական տեսակ կա՝ անաէրոբ և աերոբ:

Աերոբիկ շնչառություն -մի շարք գործընթացներ, որոնք իրականացնում են օրգանական նյութերի օքսիդացում և թթվածնի մասնակցությամբ էներգիա արտադրում։ Օրգանական նյութերի քայքայումն ավարտված է և տեղի է ունենում H2O-ի և CO2-ի վերջնական օքսիդացման արտադրանքի ձևավորմամբ: Աերոբային շնչառությունը բնորոշ է օրգանիզմների ճնշող մեծամասնությանը և տեղի է ունենում բջջի միտոքոնդրիայում։ Աերոբ օրգանիզմները, շնչառության գործընթացում, կարող են օքսիդացնել տարբեր օրգանական միացություններ՝ ածխաջրեր, ճարպեր, սպիտակուցներ և այլն: Աերոբ օրգանիզմներում օքսիդացումը տեղի է ունենում՝ օգտագործելով թթվածինը որպես էլեկտրոն ընդունող (ընդունիչ) ածխաթթու գազի և ջրի համար: Աերոբիկ շնչառությունը էներգիա ստանալու ամենակարևոր միջոցն է: Այն հիմնված է ամբողջական քայքայման վրա, որը տեղի է ունենում էներգետիկ նյութափոխանակության թթվածնազուրկ և թթվածնային փուլերի ռեակցիաների մասնակցությամբ։ Աերոբիկ շնչառությունը մեծ դեր է խաղում բջիջներին էներգիայով ապահովելու և նյութերը վերջնական օքսիդացման արտադրանքների՝ ջրի և ածխաթթու գազի տրոհման գործում:

Հիմնական- Սա մի ամրոց է, որտեղ թաքնված է կյանքի ինքնավերարտադրման հիմնական թելադրանքը։

Ներածություն

1. Աերոբիկ շնչառություն

1.1 Օքսիդատիվ ֆոսֆոլացում

2. Անաէրոբ շնչառություն

2.1 Անաէրոբ շնչառության տեսակները

4.Հղումներ

Ներածություն

Շնչառությունը բնորոշ է բոլոր կենդանի օրգանիզմներին: Դա ֆոտոսինթեզի ընթացքում սինթեզված օրգանական նյութերի օքսիդատիվ քայքայումն է, որը տեղի է ունենում թթվածնի սպառման և ածխաթթու գազի արտազատման ժամանակ։ Ա.Ս. Ֆամինցինը ֆոտոսինթեզը և շնչառությունը համարում էր բույսերի սնուցման երկու հաջորդական փուլեր. ֆոտոսինթեզը պատրաստում է ածխաջրեր, շնչառությունը վերամշակում է դրանք բույսի կառուցվածքային կենսազանգվածի մեջ, փուլային օքսիդացման գործընթացում ձևավորելով ռեակտիվ նյութեր և ազատելով էներգիան, որն անհրաժեշտ է դրանց փոխակերպման և ընդհանրապես կենսական գործընթացների համար: . Շնչառության ընդհանուր հավասարումը ունի հետևյալ ձևը.

CHO + 6O → 6CO + 6HO + 2875kJ:

Այս հավասարումից պարզ է դառնում, թե ինչու է գազի փոխանակման արագությունը օգտագործվում շնչառության ինտենսիվությունը գնահատելու համար: Այն առաջարկվել է 1912 թվականին Վ.Ի. Պալադինի կողմից, ով կարծում էր, որ շնչառությունը բաղկացած է երկու փուլից՝ անաէրոբ և աերոբ: Շնչառության անաէրոբ փուլում, որն առաջանում է թթվածնի բացակայության դեպքում, գլյուկոզան օքսիդանում է ջրածնի հեռացման (ջրածնի) պատճառով, որը, ըստ գիտնականի, փոխանցվում է շնչառական ֆերմենտին։ Վերջինս վերականգնված է։ Աերոբիկ փուլում շնչառական ֆերմենտը վերածվում է օքսիդատիվ ձևի: Վ.Ի. Պալադինն առաջինն էր, ով ցույց տվեց, որ շաքարի օքսիդացումը տեղի է ունենում մթնոլորտային թթվածնի կողմից դրա անմիջական օքսիդացման պատճառով, քանի որ թթվածինը չի հանդիպում շնչառական սուբստրատի ածխածնի հետ, այլ կապված է դրա ջրազրկման հետ:

Օքսիդատիվ պրոցեսների էության և շնչառության գործընթացի քիմիայի ուսումնասիրության մեջ զգալի ներդրում են ունեցել ինչպես ներքին (Ի.Պ. Բորոդին, Ա.Ն. Բախ, Ս.Պ. Կոստիչև, Վ.Ի. Պալադին), այնպես էլ արտասահմանյան (Ա. հետազոտողներ.

Ցանկացած օրգանիզմի կյանքն անքակտելիորեն կապված է շնչառության ընթացքում առաջացած ազատ էներգիայի շարունակական օգտագործման հետ։ Զարմանալի չէ, որ բույսերի կյանքում շնչառության դերի ուսումնասիրությունը վերջերս կենտրոնական տեղ է ստացել բույսերի ֆիզիոլոգիայում։

1. Աերոբիկ շնչառություն

Աերոբիկ շնչառություն - Սա օքսիդատիվ գործընթաց է, որն օգտագործում է թթվածինը:Շնչառության ընթացքում ենթաշերտը ամբողջությամբ տրոհվում է էներգիայով աղքատ անօրգանական նյութերի, որոնք ունեն բարձր էներգիայի եկամտաբերություն: Շնչառության համար ամենակարևոր սուբստրատներն ածխաջրերն են: Բացի այդ, շնչառության ընթացքում կարելի է օգտագործել ճարպեր և սպիտակուցներ:

Աերոբիկ շնչառությունը ներառում է երկու հիմնական փուլ.

- առանց թթվածնի,մի գործընթացում, որի ընթացքում ենթաշերտը աստիճանաբար քայքայվում է ջրածնի ատոմների արտազատմամբ և կապվում է կոենզիմների հետ (փոխադրիչներ, ինչպիսիք են NAD և FAD);

- թթվածին,որի ընթացքում տեղի է ունենում ջրածնի ատոմների հետագա աբստրակցիա շնչառական սուբստրատի ածանցյալներից և ջրածնի ատոմների աստիճանական օքսիդացում՝ դրանց էլեկտրոնների թթվածին տեղափոխման արդյունքում։

Առաջին փուլում սկզբում բարձր մոլեկուլային օրգանական նյութերը (պոլիսախարիդներ, լիպիդներ, սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ և այլն) ֆերմենտների ազդեցության տակ տրոհվում են ավելի պարզ միացությունների (գլյուկոզա, բարձր կարբոքսիլաթթուներ, գլիցերին, ամինաթթուներ, նուկլեոտիդներ և այլն): .) Այս գործընթացը տեղի է ունենում բջիջների ցիտոպլազմում և ուղեկցվում է փոքր քանակությամբ էներգիայի արտազատմամբ, որը ցրվում է ջերմության տեսքով։ Այնուհետև տեղի է ունենում պարզ օրգանական միացությունների ֆերմենտային տարրալուծում:

Նման գործընթացի օրինակ է գլիկոլիզը՝ գլյուկոզայի բազմաստիճան թթվածնազուրկ տարրալուծումը: Գլիկոլիզի ռեակցիաներում գլյուկոզայի (C) վեց ածխածնային մոլեկուլը տրոհվում է պիրուվիթթվի (C) երկու երեք ածխածնային մոլեկուլների։ Այս դեպքում ձևավորվում է ATP-ի երկու մոլեկուլ և ազատվում են ջրածնի ատոմներ։ Վերջիններս միանում են NAD փոխադրողին (նիկոտինամիդ ադենին դինկլեոտիդ), որը վերածվում է իր վերականգնող ձևի՝ NAD ∙ H + N: NAD-ը կառուցվածքով նման է NADP-ին: Նրանք երկուսն էլ նիկոտինաթթվի ածանցյալներ են՝ B վիտամիններից մեկը: Երկու կոֆերմենտների մոլեկուլները էլեկտրադրական են (նրանց բացակայում է մեկ էլեկտրոն) և կարող են հանդես գալ որպես էլեկտրոնների և ջրածնի ատոմների կրող: Երբ ընդունվում է ջրածնի զույգ ատոմ, ատոմներից մեկը տարանջատվում է պրոտոնի և էլեկտրոնի.

իսկ երկրորդը ամբողջությամբ միանում է NAD-ին կամ NADP-ին.

NAD+ H + [H+ e] → NAD ∙ H + N.

Ազատ պրոտոնը հետագայում օգտագործվում է կոֆերմենտի հակաօքսիդացման համար: Ընդհանուր առմամբ, գլիկոլիզի ռեակցիան ունի ձև

CHO +2ADP + 2HPO + 2 NAD→

2CHO + 2ATP + 2 NAD ∙ H + H+ 2 HO

Գլիկոլիզի արտադրանքը՝ պիրուվիթթուն (CHO) պարունակում է էներգիայի զգալի մասը, և դրա հետագա արտազատումն իրականացվում է միտոքոնդրիայում։ Այստեղ տեղի է ունենում պիրուվիթթվի ամբողջական օքսիդացում դեպի CO և HO: Այս գործընթացը կարելի է բաժանել երեք հիմնական փուլերի.

1. պիրուվիթթվի օքսիդատիվ դեկարբոքսիլացում;
2. tricarboxylic թթու ցիկլ (Krebs ցիկլ);
3. Օքսիդացման վերջին փուլը էլեկտրոնների տեղափոխման շղթան է:

Առաջին փուլում պիրուվիկ թթուն փոխազդում է մի նյութի հետ, որը կոչվում է կոֆերմենտ A, ինչի արդյունքում առաջանում է ացետիլ կոֆերմենտ ա՝ բարձր էներգիայի կապով։ Այս դեպքում CO (առաջին) մոլեկուլը և ջրածնի ատոմները բաժանվում են պիրուվիթթվի մոլեկուլից, որոնք պահվում են NAD ∙ H + H ձևով:

Երկրորդ փուլը Կրեբսի ցիկլն է (նկ. 1)

Նախորդ փուլում ձևավորված ացետիլ-CoA-ն մտնում է Կրեբսի ցիկլը։ Acetyl-CoA-ն փոխազդում է օքսալոքացախաթթվի հետ՝ ձևավորելով վեցածխածնային կիտրոնաթթու: Այս ռեակցիան էներգիա է պահանջում. այն մատակարարվում է բարձր էներգիայի ացետիլ-CoA կապով: Ցիկլի վերջում oxalic-citric թթուն վերականգնվում է իր սկզբնական տեսքով: Այժմ այն ​​կարող է արձագանքել նոր ացետիլ-CoA մոլեկուլի հետ, և ցիկլը կրկնվում է: Ցիկլի ընդհանուր արձագանքը կարող է արտահայտվել հետևյալ հավասարմամբ.

ացետիլ-CoA + 3HO + 3NAD + FAD + ADP + NPO→

CoA + 2CO+ 3NAD ∙ H + H + FAD ∙ H + ATP:

Այսպիսով, պիրուվիկ թթվի մեկ մոլեկուլի քայքայման արդյունքում աերոբիկ փուլում (PVA-ի և Կրեբսի ցիկլի դեկարբոքսիլացում) ազատվում է 3CO, 4 NAD ∙ H + H, FAD ∙ Գլիկոլիզի ընդհանուր ռեակցիան, օքսիդատիվ դեկարբոքսիլացումը և Կրեբսի ցիկլը կարող են գրվել հետևյալ ձևով.

CHO + 6 HO + 10 NAD + 2FAD →

6CO+ 4ATP + 10 NAD ∙ H + H+ 2FAD ∙ H.

Երրորդ փուլը էլեկտրական տրանսպորտային շղթան է։

Ջրածնի զույգ ատոմները, որոնք բաժանվում են միջանկյալ արտադրանքներից գլիկոլիզի և Կրեբսի ցիկլում ջրազրկման ռեակցիաների ժամանակ, ի վերջո մոլեկուլային թթվածնով օքսիդանում են դեպի HO՝ ADP-ի միաժամանակյա ֆոսֆոլացիայով ATP-ի: Դա տեղի է ունենում, երբ NAD ∙ H-ից և FAD ∙ H-ից անջատված ջրածինը տեղափոխվում է միտոքոնդրիաների ներքին թաղանթում կառուցված կրիչների շղթայի երկայնքով: Ջրածնի ատոմների զույգերը 2H կարելի է համարել 2H + 2e: Շնչառական շղթայում ջրածնի ատոմների տեղափոխման շարժիչ ուժը պոտենցիալ տարբերությունն է:

Կրիչների օգնությամբ ջրածնի իոնները H տեղափոխվում են մեմբրանի ներքին կողմից արտաքին կողմ, այլ կերպ ասած՝ միտոքոնդրիալ մատրիցից միջմեմբրանային տարածություն (նկ. 2)։

Երբ զույգ էլեկտրոնները nad-ից տեղափոխվում են թթվածին, նրանք անցնում են թաղանթը երեք անգամ, և այս գործընթացն ուղեկցվում է վեց պրոտոնների արտանետմամբ դեպի մեմբրանի արտաքին կողմը։ Վերջնական փուլում պրոտոնները տեղափոխվում են մեմբրանի ներքին կողմ և ընդունվում թթվածնով.

½ O + 2е → O.

H իոնների այս տեղափոխման արդյունքում պերիմիտոքոնդրիալ տարածությունում միտոքոնդրիալ մեմբրանի արտաքին կողմն առաջանում է դրանց կոնցենտրացիան, այսինքն. առաջանում է պրոտոնների էլեկտրաքիմիական գրադիենտ։

Երբ պրոտոնի գրադիենտը հասնում է որոշակի արժեքի, H-ջրամբարից ջրածնի իոնները շարժվում են մեմբրանի հատուկ ալիքներով, և դրանց էներգիայի պաշարը օգտագործվում է ATP-ի սինթեզի համար։ Մատրիցում դրանք միանում են լիցքավորված O մասնիկների հետ, և առաջանում է ջուր՝ 2H+ O²ˉ → HO։

1.1 Օքսիդատիվ ֆոսֆոլացում

Միտոքոնդրիալ թաղանթով իոնների տեղափոխման արդյունքում ATP-ի առաջացման գործընթացը կոչվում է. օքսիդատիվ ֆոսֆոլացում.Այն իրականացվում է ATP սինթետազ ֆերմենտի մասնակցությամբ։ ATP սինթետազի մոլեկուլները գտնվում են գնդաձև հատիկների տեսքով ներքին միտոքոնդրիումային թաղանթի ներքին մասում։

Պիրուվիկ թթվի երկու մոլեկուլների պառակտման և հատուկ ալիքներով թաղանթով ջրածնի իոնների տեղափոխման արդյունքում սինթեզվում է ընդհանուր առմամբ 36 ATP մոլեկուլ (2 մոլեկուլ Կրեբսի ցիկլում և 34 մոլեկուլ՝ փոխանցման արդյունքում։ H իոններ մեմբրանի միջով):

Աերոբային շնչառության ընդհանուր հավասարումը կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ.

CHO + O+ 6HO + 38ADP + 38HPO→

6CO+ 12HO + 38ATP

Ակնհայտ է, որ աերոբիկ շնչառությունը կդադարի թթվածնի բացակայության դեպքում, քանի որ հենց թթվածինն է ծառայում որպես ջրածնի վերջնական ընդունող: Եթե ​​բջիջները բավարար քանակությամբ թթվածին չստանան, բոլոր ջրածնի կրիչները շուտով լիովին կհագեցվեն և չեն կարողանա այն հետագայում փոխանցել: Արդյունքում արգելափակվելու է ATP-ի ձևավորման էներգիայի հիմնական աղբյուրը։

աերոբիկ շնչառական օքսիդացում ֆոտոսինթեզ

2. Անաէրոբ շնչառություն

Անաէրոբ շնչառություն.Որոշ միկրոօրգանիզմներ կարող են օգտագործել ոչ թե մոլեկուլային թթվածին օրգանական կամ անօրգանական նյութերի օքսիդացման համար, այլ օքսիդացված այլ միացություններ, օրինակ՝ ազոտական, ծծմբային և ածխաթթուների աղեր, որոնք վերածվում են ավելի նվազեցված միացությունների: Գործընթացները տեղի են ունենում անաէրոբ պայմաններում և կոչվում են Անաէրոբ շնչառություն.

2HNO + 12H → N + 6HO + 2H

HSO + 8H→ HS + 4HO

Նման շնչառություն իրականացնող միկրոօրգանիզմներում վերջնական էլեկտրոն ընդունողը կլինի ոչ թե թթվածինը, այլ անօրգանական միացությունները՝ նիտրիտները, սուլֆատները և կարբոնատները: Այսպիսով, աերոբ և անաէրոբ շնչառության տարբերությունը կայանում է վերջնական էլեկտրոն ընդունողի բնույթի մեջ:

2.1 Անաէրոբ շնչառության տեսակները

Անաէրոբ շնչառության հիմնական տեսակները տրված են Աղյուսակ 1-ում: Տվյալներ կան նաև մանրէների կողմից որպես էլեկտրոն ընդունող Mn-ի, քրոմատների, քինոնների և այլնի օգտագործման մասին:

Աղյուսակ 1 Անաէրոբ շնչառության տեսակները պրոկարիոտներում (ըստ. M.V. Gusev, L.A. Mineeva 1992, փոփոխված)

Օրգանիզմների էլեկտրոնները նիտրատներին, սուլֆատներին և կարբոնատներին փոխանցելու ունակությունը ապահովում է օրգանական կամ անօրգանական նյութերի բավականաչափ ամբողջական օքսիդացում առանց մոլեկուլային թթվածնի օգտագործման և հնարավորություն է տալիս ստանալ մեծ քանակությամբ էներգիա, քան խմորման ժամանակ: Անաէրոբ շնչառության դեպքում էներգիայի արտադրությունը միայն 10%-ով ցածր է: Քան աերոբիկա: Անաէրոբ շնչառությամբ բնութագրվող օրգանիզմներն ունեն էլեկտրոնների փոխադրման շղթայի ֆերմենտների մի շարք։ Բայց դրանցում ցիտոքրոմեքսիլազը փոխարինվում է նիտրատ ռեդուկտազով (նիտրատը որպես էլեկտրոն ընդունիչ օգտագործելիս) կամ ադենիլսուլֆատ ռեդուկտազով (սուլֆատ օգտագործելիս) կամ այլ ֆերմենտներով։

Նիտրատների միջոցով անաէրոբ շնչառություն իրականացնելու ընդունակ օրգանիզմները ֆակուլտատիվ անաէրոբներն են: Անաէրոբ շնչառության մեջ սուլֆատներ օգտագործող օրգանիզմները դասակարգվում են որպես անաէրոբներ:

Եզրակացություն

Կանաչ բույսերը օրգանական նյութեր են կազմում ոչ օրգանական նյութերից միայն լույսի ներքո։ Այս նյութերը բույսն օգտագործում է միայն սնուցման նպատակով։ Բայց բույսերն ավելին են անում, քան պարզապես ուտելը: Նրանք շնչում են, ինչպես բոլոր կենդանի էակները: Շնչառությունը շարունակաբար տեղի է ունենում ցերեկը և գիշերը: Բույսերի բոլոր օրգանները շնչում են: Բույսերը շնչում են թթվածին և արտանետում ածխաթթու գազ, ինչպես կենդանիներն ու մարդիկ։

Բույսերի շնչառությունը կարող է առաջանալ ինչպես մթության, այնպես էլ լույսի ներքո: Սա նշանակում է, որ լույսի ներքո գործարանում տեղի են ունենում երկու հակադիր գործընթացներ։ Գործընթացներից մեկը ֆոտոսինթեզն է, մյուսը՝ շնչառությունը։ Ֆոտոսինթեզի ընթացքում անօրգանական նյութերից առաջանում են օրգանական նյութեր և կլանում են արևի լույսից ստացվող էներգիան։ Շնչառության ժամանակ բույսի մեջ օրգանական նյութեր են սպառվում։ Եվ կյանքի համար անհրաժեշտ էներգիան ազատվում է։ Ֆոտոսինթեզի գործընթացում բույսերը կլանում են ածխաթթու գազը և թողարկում թթվածին։ Ածխածնի երկօքսիդի հետ միասին լույսի ներքո բույսերը կլանում են թթվածինը շրջակա օդից, որը բույսերին անհրաժեշտ է շնչառության համար, բայց շատ ավելի փոքր քանակությամբ, քան ազատվում է շաքարի ձևավորման ժամանակ: Բույսերը ֆոտոսինթեզի ընթացքում շատ ավելի շատ ածխաթթու գազ են կլանում, քան արտազատում ինհալացիայի միջոցով: Լավ լուսավորությամբ սենյակի դեկորատիվ բույսերը ցերեկային ժամերին զգալիորեն ավելի շատ թթվածին են արտանետում, քան գիշերը մթության մեջ կլանում:

Շնչառությունը բույսի բոլոր կենդանի օրգաններում շարունակաբար տեղի է ունենում։ Երբ շնչառությունը դադարում է, բույսը, ինչպես կենդանին, մահանում է։

Մատենագիտություն

1. Գյուղատնտեսական բույսերի ֆիզիոլոգիա և կենսաքիմիա F50/N.N. Տրետյակով, Է.Ի. Կոշկին, Ն.Մ. Մաքրուշինը և ուրիշներ; տակ. խմբ. Ն.Ն. Տրետյակովը։ - Մ. Kolos, 2000 - 640 p.

2. Կենսաբանություն քննական հարցերում և պատասխաններում L44/ Lemeza N.A., Kamlyuk L.V.; 7-րդ հրատ. - M.: Iris-press, 2003. - 512 p.

3. Բուսաբանություն՝ Դասագիրք. 5-6-րդ դասարանների համար. միջին Դպրոց-19-րդ հրատ./Վրդ. Ա.Ն. Սլադկովը։ - Մ.: Կրթություն, 1987. - 256 էջ.

Աերոբիկ շնչառություն- Սա օքսիդատիվ գործընթաց, որը սպառում է թթվածինը. Շնչառության ընթացքում ենթաշերտը ամբողջությամբ տրոհվում է էներգիայով աղքատ անօրգանական նյութերի, որոնք ունեն բարձր էներգիայի եկամտաբերություն: Շնչառության համար ամենակարևոր սուբստրատներն ածխաջրերն են: Բացի այդ, շնչառության ընթացքում կարելի է օգտագործել ճարպեր և սպիտակուցներ:

Աերոբիկ շնչառությունը ներառում է երկու հիմնական փուլ.

• առանց թթվածնի, որի ընթացքում ենթաշերտը աստիճանաբար քայքայվում է ջրածնի ատոմների արտազատմամբ և կապվում է կոֆերմենտների հետ (փոխադրիչներ, ինչպիսիք են NAD և FAD);
• թթվածին, որի ընթացքում տեղի է ունենում ջրածնի ատոմների հետագա աբստրակցիա՝ շնչառական սուբստրատի ածանցյալներից և ջրածնի ատոմների աստիճանական օքսիդացում՝ դրանց էլեկտրոնների թթվածին տեղափոխման արդյունքում։

Առաջին փուլում բարձր մոլեկուլային օրգանական նյութերը (պոլիսախարիդներ, լիպիդներ, սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ և այլն) տրոհվում են ավելի պարզ միացությունների (գլյուկոզա, բարձրագույն կարբոքսիլաթթուներ, գլիցերին, ամինաթթուներ, նուկլեոտիդներ և այլն): ֆերմենտներ. Այս գործընթացը տեղի է ունենում բջիջների ցիտոպլազմայում և ուղեկցվում է փոքր քանակությամբ էներգիայի արտազատմամբ, որը ցրվում է ջերմության տեսքով։ Այնուհետև տեղի է ունենում պարզ օրգանական միացությունների ֆերմենտային տարրալուծում:

Նման գործընթացի օրինակ է գլիկոլիզը՝ գլյուկոզայի բազմաստիճան թթվածնազուրկ տարրալուծումը: Գլիկոլիզի ռեակցիաներում գլյուկոզայի վեց ածխածնային մոլեկուլը (C 6) բաժանվում է պիրուվիթթվի երկու երեք ածխածնային մոլեկուլների (C 3): Այս դեպքում ձևավորվում է ATP-ի երկու մոլեկուլ և ազատվում են ջրածնի ատոմներ։ Վերջիններս միանում են NAD + փոխադրողին (նիկոտինամիդ ադենին դինուկլեոտիդ), որը վերածվում է իր կրճատված NAD ∙ H + H + ձևի։ NAD-ը NADP-ին կառուցվածքով նման կոենզիմ է: Նրանք երկուսն էլ նիկոտինաթթվի ածանցյալներ են՝ B վիտամիններից մեկը: Երկու կոֆերմենտների մոլեկուլները էլեկտրադրական են (նրանց բացակայում է մեկ էլեկտրոն) և կարող են հանդես գալ որպես էլեկտրոնների և ջրածնի ատոմների կրող: Երբ ընդունվում է ջրածնի զույգ ատոմ, ատոմներից մեկը տարանջատվում է պրոտոնի և էլեկտրոնի.

H → H + + e -,

իսկ երկրորդը ամբողջությամբ միանում է NAD-ին կամ NADP-ին.

NAD + + H + → NAD ∙ H + H +:

Ազատ պրոտոնը հետագայում օգտագործվում է կոֆերմենտի հակաօքսիդացման համար:

Ընդհանուր առմամբ, գլիկոլիզի ռեակցիան ունի հետևյալ ձևը.

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2H 3 PO 4 + 2NAD + → 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 2NAD ∙ H + H + + 2H 2 O:

Գլիկոլիզի արտադրանքը՝ պիրուվիթթուն (C 3 H 4 O 3) - պարունակում է էներգիայի զգալի մասը, և դրա հետագա արտազատումը կատարվում է միտոքոնդրիայում։ Այստեղ տեղի է ունենում պիրուվիկ թթվի ամբողջական օքսիդացում մինչև CO 2 և H 2 O: Այս գործընթացը կարելի է բաժանել երեք հիմնական փուլերի.

1. պիրուվիթթվի օքսիդատիվ դեկարբոքսիլացում;
2. tricarboxylic թթու ցիկլ (Krebs ցիկլ);
3. Օքսիդացման վերջին փուլը էլեկտրոնների տեղափոխման շղթան է:

Առաջին փուլում պիրուվիկ թթուն փոխազդում է մի նյութի հետ, որը կոչվում է կոֆերմենտ A (կրճատվում է որպես CoA), որի արդյունքում առաջանում է ադէթիլ կոֆերմենտ A՝ բարձր էներգիայի կապով։ Այս դեպքում, CO 2 մոլեկուլը (առաջինը) և ջրածնի ատոմները պառակտվում են պիրուվիթթվի մոլեկուլից, որոնք պահվում են NAD ∙ H + H + ձևով:

Երկրորդ փուլը Կրեբսի ցիկլն է (անվանվել է այն հայտնաբերած անգլիացի գիտնական Հանս Քրեբսի պատվին)։

Նախորդ փուլում ձևավորված ացետիլ-CoA-ն մտնում է Կրեբսի ցիկլը։ Acetyl-CoA-ն փոխազդում է օքսալոքացախաթթվի հետ (չորս ածխածնային միացություն), որի արդյունքում առաջանում է վեց ածխածնային կիտրոնաթթու։ Այս ռեակցիան էներգիա է պահանջում. այն մատակարարվում է բարձր էներգիայի ացետիլ-CoA կապով: Այնուհետև, փոխակերպումն ընթանում է մի շարք օրգանական թթուների ձևավորման միջոցով, որի արդյունքում ացետիլ-CoA-ի հիդրոլիզի ընթացքում ցիկլի մեջ մտնող ացետիլային խմբերը ջրազրկվում են՝ ազատելով չորս զույգ ջրածնի ատոմներ և ապակարբոքսիլացվել՝ ձևավորելով CO 2 2 մոլեկուլ։ . Դեկարբոքսիլացման ժամանակ թթվածինը բաժանվում է ջրի մոլեկուլներից՝ ածխածնի ատոմները օքսիդացնելու համար մինչև CO 2: Ցիկլի վերջում օքսալոքացախաթթուն վերականգնվում է իր սկզբնական տեսքով։ Այժմ այն ​​կարող է արձագանքել նոր ացետիլ-CoA մոլեկուլի հետ, և ցիկլը կրկնվում է: Ցիկլի ընթացքում օգտագործվում է ջրի երեք մոլեկուլ, արտազատվում է երկու CO 2 մոլեկուլ և չորս զույգ ջրածնի ատոմ, որոնք վերականգնում են համապատասխան կոֆերմենտները (FAD - ֆլավին-դենին դինուկլեոտիդ և NAD): Ցիկլի ընդհանուր արձագանքը կարող է արտահայտվել հետևյալ հավասարմամբ.

ացետիլ-CoA + 3H 2 O + ZNAD + + FAD + ADP + H 3 PO 4 → CoA + 2CO 2 + ZNAD ∙ H + H + + FAD ∙ H 2 + ATP:

Այսպիսով, պիրուվիկ թթվի մեկ մոլեկուլի քայքայման արդյունքում աերոբ փուլում (PVA-ի և Քրեբսի ցիկլը դեկարբոքսիլացում) ազատվում են 3CO 2, 4NAD ∙ H + H +, FAD ∙ H 2:

Գլիկոլիզի, օքսիդատիվ դեկարբոքսիլացման և Կրեբսի ցիկլի ընդհանուր ռեակցիան կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O + 10NAD + + 2FAD → 6CO 2 + 4ATP + 10NAD ∙ H + H + + 2FAD ∙ H 2:

Երրորդ փուլը էլեկտրոնների տեղափոխման շղթան է:

Ջրածնի զույգ ատոմները, որոնք բաժանվում են միջանկյալ արտադրանքներից գլիկոլիզի և Կրեբսի ցիկլում ջրազրկման ռեակցիաների ժամանակ, ի վերջո օքսիդացվում են մոլեկուլային թթվածնով մինչև H2O՝ ADP-ի միաժամանակյա ֆոսֆորիլացմամբ ATP-ի: Դա տեղի է ունենում, երբ NAD ∙ H 2 և FAD ∙ H 2-ից անջատված ջրածինը տեղափոխվում է միտոքոնդրիաների ներքին թաղանթում կառուցված կրիչների շղթայի երկայնքով: Ջրածնի ատոմների զույգերը 2H կարելի է համարել 2H + + 2e - . Հենց այս ձևով են դրանք փոխանցվում կրիչների շղթայի երկայնքով: Ջրածնի և էլեկտրոնների փոխանցման ուղին մեկ կրիչից մյուսը ռեդոքս գործընթաց է: Այս դեպքում էլեկտրոն կամ ջրածնի ատոմ նվիրաբերող մոլեկուլը օքսիդանում է, իսկ էլեկտրոն կամ ջրածնի ատոմ ընդունող մոլեկուլը՝ կրճատվում։ Շնչառական թիրախում ջրածնի ատոմների տեղափոխման շարժիչ ուժը պոտենցիալ տարբերությունն է:

Կրիչների օգնությամբ ջրածնի իոնները H + տեղափոխվում են մեմբրանի ներքին կողմից արտաքին կողմ, այլ կերպ ասած՝ միտոքոնդրիալ մատրիցից միջմեմբրանային տարածություն։

Երբ զույգ էլեկտրոնները NAD-ից տեղափոխվում են թթվածին, նրանք անցնում են թաղանթը երեք անգամ, և այս գործընթացը ուղեկցվում է վեց պրոտոնի արտազատմամբ դեպի մեմբրանի արտաքին կողմը։ Վերջնական փուլում էլեկտրոնները տեղափոխվում են թաղանթի ներքին կողմ և ընդունվում թթվածնով։

½O 2 + 2e - → O 2-.

H + իոնների այս փոխանցման արդյունքում միտոքոնդրիալ մեմբրանի արտաքին կողմը, դրանց ավելացված կոնցենտրացիան առաջանում է պերիմիտոխոնդրիալ տարածությունում, այսինքն՝ առաջանում է պրոտոնների էլեկտրաքիմիական գրադիենտ (ΔμH +):

Պրոտոնի գրադիենտը նման է ազատ էներգիայի ջրամբարի: Այս էներգիան օգտագործվում է պրոտոնների հոսքի միջոցով մեմբրանի վրայով ATP սինթեզելու համար: Որոշ դեպքերում կարելի է դիտարկել պրոտոնային գրադիենտ էներգիայի ուղղակի օգտագործում (ΔμH +): Այն կարող է ապահովել օսմոտիկ աշխատանք և նյութերի տեղափոխում մեմբրանի միջոցով՝ ընդդեմ դրանց կոնցենտրացիայի գրադիենտի, օգտագործվել մեխանիկական աշխատանքի համար և այլն։ Այսպիսով, բջիջն ունի էներգիայի երկու ձև՝ ATP և ΔμH+։ Առաջին ձևը քիմիական է: ATP-ն լուծվում է ջրի մեջ և հեշտությամբ օգտագործվում է ջրային փուլում: Երկրորդը (ΔμH +) - էլեկտրաքիմիական - անքակտելիորեն կապված է թաղանթների հետ: Էներգիայի այս երկու ձևերը կարող են փոխվել միմյանց մեջ: ATP-ի ձևավորման ժամանակ օգտագործվում է ΔμH + էներգիան ATP-ի քայքայման ժամանակ, էներգիան կարող է կուտակվել ΔμH + ձևով։

Երբ պրոտոնի գրադիենտը հասնում է որոշակի արժեքի, H + ջրամբարի ջրածնի իոնները շարժվում են մեմբրանի հատուկ ալիքներով, և դրանց էներգիայի պաշարը օգտագործվում է ATP-ի սինթեզի համար։ Մատրիցում դրանք միանում են լիցքավորված O 2- մասնիկների հետ, և առաջանում է ջուր՝ 2H + + O 2- → H2O։

Միտոքոնդրիալ թաղանթով H + իոնների տեղափոխման արդյունքում ATP-ի առաջացման գործընթացը կոչվում է. օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացում. Այն իրականացվում է ATP սինթետազ ֆերմենտի մասնակցությամբ։ ATP սինթետազի մոլեկուլները գտնվում են գնդաձև հատիկների տեսքով ներքին միտոքոնդրիումային թաղանթի ներքին մասում։

Պիրուվիկ թթվի երկու մոլեկուլների ճեղքման և հատուկ ալիքներով թաղանթով ջրածնի իոնների տեղափոխման արդյունքում սինթեզվում է ընդհանուր առմամբ 36 ATP մոլեկուլ (2 մոլեկուլ՝ Կրեբսի ցիկլում և 34 մոլեկուլ՝ փոխանցման արդյունքում։ H + իոններ մեմբրանի միջով):

Հարկ է նշել, որ ֆերմենտային համակարգերը միտոքոնդրիում կողմնորոշված ​​են քլորոպլաստների դեպքում հակառակ. Ֆոտոսինթեզի ընթացքում էլեկտրոնները հիմնականում տեղափոխվում են ջրից դեպի ջրածնի ատոմների կրիչներ, մինչդեռ շնչառության ժամանակ ջրածնի կրիչները, որոնք էլեկտրոնները փոխանցում են էլեկտրոնների փոխադրման շղթա, գտնվում են մեմբրանի ներսում, և էլեկտրոնները, ի վերջո, ներառված են ստացված ջրի մոլեկուլներում:

Այսպիսով, թթվածնի փուլն ապահովում է 18 անգամ ավելի շատ էներգիա, քան կուտակվում է գլիկոլիզի արդյունքում: Աերոբային շնչառության ընդհանուր հավասարումը կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ.

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O + 38ADP + 38H 3 PO 4 → 6CO 2 + 12H 2 O + 38ATP:

Ակնհայտ է, որ աերոբիկ շնչառությունը կդադարի թթվածնի բացակայության դեպքում, քանի որ հենց թթվածինն է ծառայում որպես ջրածնի վերջնական ընդունող: Եթե ​​բջիջները բավարար քանակությամբ թթվածին չստանան, բոլոր ջրածնի կրիչները շուտով լիովին կհագեցվեն և չեն կարողանա այն հետագայում փոխանցել: Արդյունքում արգելափակվելու է ATP-ի ձևավորման էներգիայի հիմնական աղբյուրը։

Աերոբիկ շնչառությունն այն գործընթացն է, որով բջիջները, որոնք չեն շնչում թթվածին, էներգիա են թողնում վառելիքից իրենց կենսական գործառույթների համար:

Մոլեկուլային թթվածինն ամենաարդյունավետ էլեկտրոն ընդունողն է շնչառության համար՝ շնորհիվ էլեկտրոնների միջուկի բարձր մերձեցման: Այնուամենայնիվ, որոշ օրգանիզմներ զարգացել են այլ օքսիդանտներ օգտագործելու համար, և որպես այդպիսին, դրանք կատարում են շնչառություն առանց թթվածնի:

Այս օրգանիզմները նաև օգտագործում են էլեկտրոնների փոխադրման շղթան՝ իրենց վառելիքից հնարավորինս շատ ATP արտադրելու համար, սակայն նրանց էլեկտրոնների փոխադրման շղթաները ավելի քիչ էներգիա են արդյունահանում, քան աերոբիկ շնչառությունը, քանի որ նրանց էլեկտրոն ընդունողներն ավելի թույլ են:

Շատ բակտերիաներ և արխեաներ կարող են իրականացնել միայն անաէրոբ շնչառություն: Շատ այլ օրգանիզմներ կարող են կատարել աերոբ կամ անաէրոբ շնչառություն՝ կախված թթվածնի առկայությունից:

Մարդիկ և այլ կենդանիներ կենդանի մնալու համար ապավինում են աերոբային շնչառությանը, բայց թթվածնի բացակայության դեպքում կարող են երկարացնել իրենց կյանքը կամ բջիջների աշխատանքը՝ օգտագործելով անաէրոբ շնչառության ձևերը:

Անաէրոբ շնչառության ֆունկցիա

Շնչառությունը այն գործընթացն է, որով վառելիքում կուտակված էներգիան վերածվում է այնպիսի ձևի, որը բջիջը կարող է օգտագործել: Սովորաբար, շաքարի կամ ճարպի մոլեկուլի մոլեկուլային կապերում պահվող էներգիան օգտագործվում է ATP ստեղծելու համար՝ վառելիքի մոլեկուլից էլեկտրոններ հանելով և դրանք օգտագործելով էլեկտրոնների տեղափոխման շղթան սնուցելու համար:

Շնչառությունը կարևոր է բջիջի գոյատևման համար, քանի որ եթե այն չկարողանա վառելիքից էներգիա ազատել իր կենսագործունեության համար, բջիջը կմահանա:

Ահա թե ինչու օդ շնչող օրգանիզմներն այդքան արագ մահանում են՝ առանց թթվածնի մշտական ​​մատակարարման. մեր բջիջները չեն կարող արտադրել այնքան էներգիա, որպեսզի կարողանան ապրել առանց դրա:

Անաէրոբ բջիջները թթվածնի փոխարեն օգտագործում են այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են սուլֆատը, նիտրատը, ծծումբը և ֆումարատը՝ իրենց բջջային շնչառությունը խթանելու համար։

Շատ բջիջներ կարող են կատարել աերոբ կամ անաէրոբ շնչառություն՝ կախված թթվածնի առկայությունից:

Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս փորձանոթի թեստը, որի միջոցով գիտնականները կարող են որոշել՝ արդյոք օրգանիզմը.

• Պարտավորել Աերոբ- օրգանիզմ, որը չի կարող գոյատևել առանց թթվածնի
• Պարտադիր անաէրոբ- օրգանիզմ, որը չի կարող գոյատևել թթվածնի առկայության դեպքում
• Աերոտոլերանտ օրգանիզմում– օրգանիզմ, որը կարող է ապրել թթվածնի առկայության դեպքում, բայց չի օգտագործում այն ​​աճելու համար
• Ընտրովի Աերոբիկա– օրգանիզմ, որը կարող է օգտագործել թթվածին աճի համար, բայց կարող է նաև կատարել անաէրոբ շնչառություն

Որտե՞ղ է տեղի ունենում անաէրոբ շնչառությունը:

Անաէրոբ շնչառությունը տեղի է ունենում բջիջների ցիտոպլազմում: Իրոք, անաէրոբ շնչառություն օգտագործող բջիջների մեծ մասը բակտերիաներ կամ արխեաներ են, որոնք չունեն մասնագիտացված օրգանելներ:

Ի՞նչ ընդհանրություններ ունեն անաէրոբ շնչառությունը և աերոբիկ շնչառությունը:

Ե՛վ աերոբիկ, և՛ անաէրոբ շնչառությունը սկսվում է շաքարի մոլեկուլների տարանջատմամբ՝ «գլիկոլիզ» կոչվող գործընթացում։

Ինչպես աերոբ, այնպես էլ անաէրոբ շնչառության ժամանակ շաքարի մոլեկուլի երկու կեսերն այնուհետև ուղարկվում են ռեակցիաների մեկ այլ շարքի միջոցով, որոնք օգտագործում են էլեկտրոնների փոխանցման շղթաներ՝ ավելի շատ ATP արտադրելու համար:

Հենց այս ռեակցիաներն են պահանջում էլեկտրոն ընդունող՝ լինի դա թթվածին, սուլֆատ, նիտրատ և այլն։ - կառավարել դրանք:

Ո՞րն է տարբերությունը աերոբիկ շնչառության և անաէրոբ շնչառության միջև:

Գլիկոլիզից հետո աերոբ և անաէրոբ բջիջները գլյուկոզայի երկու կեսերն ուղարկում են քիմիական ռեակցիաների երկար շղթայի միջով՝ ավելի շատ ATP առաջացնելու և էլեկտրոններ հանելու՝ իրենց էլեկտրոնների փոխադրման շղթայում օգտագործելու համար:

Այնուամենայնիվ, թե որոնք են այս ռեակցիաները և որտեղ են դրանք տեղի ունենում, տատանվում է աերոբ և անաէրոբ բջիջների միջև:

Աերոբ բջիջներում էլեկտրոնների տեղափոխման շղթան և շնչառության քիմիական ռեակցիաների մեծ մասը տեղի են ունենում միտոքոնդրիայում: Միտոքոնդրիային թաղանթային համակարգը գործընթացը շատ ավելի արդյունավետ է դարձնում՝ քիմիական շնչառական ռեակտիվները մեկ փոքր տարածության մեջ կենտրոնացնելով:

Անաէրոբ բջիջներում, սակայն, շնչառությունը սովորաբար տեղի է ունենում բջջի ցիտոպլազմում, քանի որ անաէրոբ բջիջների մեծ մասը չունի մասնագիտացված օրգանելներ: Ռեակցիայի շարքը սովորաբար կարճ է և թթվածնի փոխարեն օգտագործում է էլեկտրոնների ընդունիչ, ինչպիսիք են սուլֆատը, նիտրատը, ծծումբը կամ ֆումարատը:

Անաէրոբ շնչառությունը նաև արտադրում է ավելի քիչ ATP մարսված շաքարի յուրաքանչյուր մոլեկուլի համար, քան աերոբ շնչառությունը: Բացի այդ, այն արտադրում է տարբեր թափոններ, ներառյալ, որոշ դեպքերում, ալկոհոլը:

Անաէրոբ շնչառության տեսակները

Անաէրոբ շնչառության տեսակները նույնքան բազմազան են, որքան դրա էլեկտրոնների ընդունիչները: Անաէրոբ շնչառության կարևոր տեսակները ներառում են.

• Կաթնաթթվային խմորում– Այս տեսակի անաէրոբ շնչառության ժամանակ գլյուկոզան բաժանվում է կաթնաթթվի երկու մոլեկուլների՝ արտադրելու երկու ATP:
• Ալկոհոլային խմորում– Այս տեսակի անաէրոբ շնչառության ժամանակ գլյուկոզան բաժանվում է էթանոլի կամ էթիլային սպիրտի: Այս գործընթացը նաև արտադրում է 2 ATP մեկ շաքարի մոլեկուլի համար:
• Խմորման այլ տեսակներ– Այլ խմորումներն իրականացվում են որոշ բակտերիաների և արխեաների կողմից: Դրանք ներառում են պրոպրիոնաթթվի խմորում, յուղաթթվի խմորում, լուծիչներով խմորում, խառը թթվային խմորում, բութանադիոլի խմորում, ցողունային խմորում, ացետոգենեզ և մեթանոգենեզ։

Անաէրոբ շնչառության հավասարումներ

Անաէրոբ շնչառության երկու ամենատարածված տեսակների հավասարումները.

* Կաթնաթթվի խմորում.

C 6 H 12 O 6 (գլյուկոզա) + 2 ADP + ֆոսֆատ 2 → 2 կաթնաթթու + 2 ATP

Ալկոհոլային խմորում.

C 6 H 12 O 6 (գլյուկոզա) + 2 ADP + 2 ֆոսֆատ → 2 C 2 H 5 he (էթանոլ) + 2 co 2 + 2 ATP

Անաէրոբ շնչառության օրինակներ

Մկանների ցավ և կաթնաթթու

Ինտենսիվ վարժությունների ժամանակ մեր մկաններն օգտագործում են թթվածին ATP արտադրելու համար ավելի արագ, քան մենք կարող ենք մատակարարել այն:

Երբ դա տեղի է ունենում, մկանային բջիջները կարող են ավելի արագ կատարել գլիկոլիզ, քան նրանք կարող են թթվածին մատակարարել միտոքոնդրիալ էլեկտրոնների փոխադրման շղթային:

Արդյունքն այն է, որ կաթնաթթվի խմորումը տեղի է ունենում մեր բջիջների ներսում, և մարզվելուց հետո կուտակված կաթնաթթուն կարող է ցավ պատճառել մեր մկաններին:

Խմորիչ և ալկոհոլային խմիչքներ

Ալկոհոլային խմիչքները, ինչպիսիք են գինին և վիսկին, սովորաբար պատրաստվում են խմորիչի շշալցման միջոցով, որն իրականացնում է ալկոհոլային խմորում, շաքարավազի և այլ համային միացությունների լուծույթով:

Խմորիչը կարող է որպես շաքարի աղբյուր օգտագործել միացություններ, այդ թվում՝ կարտոֆիլի, խաղողի, եգիպտացորենի և շատ այլ ձավարեղենի մեջ պարունակվող միացություններ:

Խմորիչը և դրա վառելիքի աղբյուրը հերմետիկ շշի մեջ դնելը երաշխավորում է, որ շրջակայքում բավարար թթվածին չկա՝ խանգարելու անաէրոբ շնչառությանը, որն արտադրում է ալկոհոլ:

Ալկոհոլն իրականում թունավոր է այն արտադրող խմորիչի համար. երբ ալկոհոլի կոնցենտրացիան բավականաչափ բարձրանա, խմորիչը կսկսի մահանալ:

Այդ իսկ պատճառով անհնար է 30%-ից ավելի ալկոհոլային պարունակությամբ գինի կամ գարեջուր պատրաստել: Այնուամենայնիվ, թորման գործընթացը, որը բաժանում է ալկոհոլը եփուկի մյուս բաղադրիչներից, կարող է օգտագործվել ալկոհոլը խտացնելու և ոգելից խմիչքներ արտադրելու համար:

Մեթանոգենեզ և տան վտանգավոր անդամներ

Ցավոք, ալկոհոլային խմորումը խմորման միակ տեսակը չէ, որը կարող է տեղի ունենալ բույսերի մեջ: Գլյուկոզան խմորվում է էթիլային սպիրտի, սակայն տարբեր սպիրտ, որը կոչվում է մեթանոլ, կարող է ստացվել բույսերում հայտնաբերված տարբեր շաքարների խմորումից:

Երբ ցելյուլոզը խմորվում է մեթանոլում, արդյունքները կարող են վտանգավոր լինել: «Լուսնային լույսի»՝ էժան, տնական վիսկիի վտանգները, որը հաճախ պարունակում է մեծ քանակությամբ մեթանոլ՝ վատ եփման և թորման պատճառով, հայտարարվել է 20-րդ դարում՝ արգելքի ժամանակ:

Մեթանոլի թունավորումից մահը և նյարդային վնասը դեռևս խնդիր է այն տարածքներում, որտեղ ոչ հմուտ մարդիկ փորձում են էժան ալկոհոլ եփել: Այսպիսով, եթե դուք պլանավորում եք դառնալ գարեջրագործ, համոզվեք, որ անում եք ձեր տնային աշխատանքը:

Շվեյցարական պանիր և պրոպիոնաթթու

Պրոպիոնաթթվի խմորումը շվեյցարական պանրին տալիս է իր յուրահատուկ համը: Շվեյցարական պանրի անցքերն իրականում առաջանում են ածխաթթու գազի պղպջակների միջոցով, որոնք թողարկվում են որպես բակտերիաների թափոններ, որոնք օգտագործում են պրոպիոնաթթվի խմորում:

20-րդ դարում ավելի խիստ սանիտարական ստանդարտների ներդրումից հետո շվեյցարացի պանրագործներից շատերը տարակուսանքի մեջ էին` պարզելով, որ իրենց պանիրը կորցրել է իր անցքերը և իր համը:

Դրա պատճառը պրոպիոնաթթու արտադրող կոնկրետ բակտերիաների բացակայությունն էր։ Դարերի ընթացքում այս բակտերիան ներմուծվել է որպես կովերի կերած խոտի աղտոտիչ: Սակայն հիգիենայի ավելի խիստ չափանիշների ներդրումից հետո դա այլևս տեղի չունեցավ:

Այս բակտերիաներն այժմ միտումնավոր ավելացվում են արտադրության ընթացքում՝ ապահովելու համար, որ շվեյցարական պանիրը մնա անուշաբույր և պահպանի իր անմիջապես ճանաչելի ծակոտի տեսքը:

Քացախ և ացետոգենեզ

Ացետոգենեզ կատարող բակտերիաները պատասխանատու են քացախի պատրաստման համար, որը հիմնականում բաղկացած է քացախաթթվից։

Քացախն իրականում պահանջում է խմորման 2 պրոցես, քանի որ քացախաթթուն պատրաստող բակտերիաները պահանջում են ալկոհոլ որպես վառելիք:

Որպես այդպիսին, քացախը նախ խմորվում է ալկոհոլային պատրաստուկի մեջ, ինչպես գինին: Ալկոհոլի խառնուրդն այնուհետև կրկին խմորվում է ացետոգեն բակտերիաների միջոցով:

հարակից տերմին

• ATP– բջջային «վառելիք», որը կարող է օգտագործվել բազմաթիվ բջջային գործողությունների և ռեակցիաների ուժի մեջ մտնելու համար:
• Օքսիդացումկարևոր գործընթաց է քիմիայում, որտեղ էլեկտրոնները կորչում են: Այն մոլեկուլը, որը օքսիդացման գործընթացում կորցրել է էլեկտրոնները, ասում են, որ «օքսիդացել» է կամ «բարձրացել է օքսիդացման վիճակում»։

Վիկտորինա

1. Բոլոր բջիջները կատարում են գլիկոլիզ:
Ա.Արդյոք դա ճիշտ է
Բ.Սուտ

Պատասխան թիվ 1 հարցին

Արդյոք դա ճիշտ է! Բոլոր բջիջները բաժանում են շաքարը, որպեսզի ազատեն շաքարի մոլեկուլներում կուտակված քիմիական էներգիայի մի մասը: Որոշ բջիջներ դադարում են այնտեղ, իսկ մյուսները շարունակում են օգտագործել խմորման կամ աերոբ շնչառության գործընթացները՝ գլիկոլիզից հետո մնացած շաքարի մասերից շատ ավելի շատ էներգիա ստանալու համար:

[փլուզում]

2. Անաէրոբ շնչառության գործընթացը բացատրում է, թե ինչպես որոշ բջիջներ կարող են գոյատևել առանց թթվածնի:
Ա.Արդյոք դա ճիշտ է
Բ.Սուտ

Թիվ 2 հարցի պատասխանը

Ճիշտ. Անաէրոբ շնչառությունը հնարավորություն է տալիս այն բջիջներին, որոնք կատարում են այն, գոյատևել առանց թթվածնի:

[փլուզում]

3. Բջիջները կարող են ապրել առանց ATP-ի, քանի դեռ որպես սննդի աղբյուր ունեն շաքար:
Ա.Արդյոք դա ճիշտ է
Բ.Սուտ

Սուտ.Բոլոր բջիջները պետք է ունենան ATP գոյատևելու համար, քանի որ ATP-ն էներգիայի ձևն է, որը նրանք կարող են օգտագործել իրենց կյանքի գործընթացների համար:

Նրանք կարող են շաքարը վերածել ATP-ի, սակայն նրանց անհրաժեշտ է օքսիդացնող նյութ, որը կարող են օգտագործել իրենց բջիջները, օրինակ՝ թթվածինը: ֆումարատ կամ ծծումբ - դրա համար: