Chimia respirației aerobic - respirație aerobă a microorganismelor

De tip respirator numita respiratie aeroba - un proces de oxidare a compușilor organici complecși la mai puțin complexe simple sau minerale - H2 0 și C02 (proces disimilație), cu eliberarea simultană a energiei libere. Izolarea acidului carbonic în respirație datorită absorbției oxigenului și oxidarea completă a nutrienților.

În prezent, procesul de oxidare este definit ca o retragere de hidrogen (dehidrogenarea) și recuperarea - atașamentul său. Aceiași termeni se aplică reacțiilor asociate transferului de electroni. După oxidare, pierderea de substanță electroni, iar reducerea - de atașament. Se crede că transferul de hidrogen și transfer de electroni - procedee echivalente. Capacitatea compușilor sau elemente pentru a da sau primi electroni sunt cauzate de potențialul de oxidare-reducere.

microorganisme aerobe efectuat oxidarea proteinelor, grăsimi, carbohidrați și alți compuși organici complecși care formează planta și reziduurile microbiene la amoniac, apă și dioxid de carbon. Un rol important în transformarea materiei organice face parte, de asemenea, ciuperci și actinomicete. Mineralizație expuse, nu numai resturi organice de origine vegetală și animală, dar și materie organică specifică în sol - humus său.

respiratie aeroba - proces invers de fotosinteza „normale“. Folosind acest proces toate plantele superioare și animale, precum și cele mai multe bacterii și protozoare primi energie pentru a susține și de a construi celule. Ca rezultat, a completat forma respiratorie de CO2. H2O și substanțe celulare, dar procesul nu poate trece prin și rezultatul unei astfel de respirație incomplet substanțe organice formate încă conțin o anumită cantitate de energie, care pot fi apoi utilizate de către alte organisme.

bacteriile aerobe sunt sistemul citocrom - enzimele redox pigmentate. citocromilor Due bacterii aerobe poate ca acceptor de hidrogen final de a utiliza oxigenul din aer. Citocromilor - un pigment galben, disponibil în toate organismele aerobe. Citocromilor de sange hemoglobinei similare contin fier.

Organismele obține energie pentru a forma ATP folosind numai fosforilarea oxidativă a substratului, în care oxidantul oxigen molecular numai poate acționa. Cea mai mare creștere bacteriană aerobă este terminată la o concentrație de oxigen de 40-50% și mai mare. Într-o atmosferă de oxigen pur nu este în măsură să dezvolte orice procariote. Obligã aerobi (strict) (de exemplu, anumite tipuri de Pseudomonas) nu pot supraviețui și proliferează în absența oxigenului molecular, deoarece acesta este utilizat ca acceptor de electroni. moleculele de ATP sunt formate prin ele în fosforilarea oxidativă cu participarea citocromoxidază, oxidaze flavinzavisimyh și dehidrogenaze flavinzavisimyh. Astfel, în cazul în care acceptor de electroni este oxigen, alocate cantități relativ mari de energie (pana la 12 molecule de ATP de la 1 C6 H12 O6).

În metabolismul energetic aerob are loc în trei etape: pregătire, anoxice și oxigen. Ca urmare, substanțele organice se descompun în compuși anorganici simpli. Organismele care trăiesc în mediu lipsit de oxigen și nu are nevoie de oxigen - bacterii anaerobe, precum și de lipsa de oxigen în timpul asimilării aerobe are loc în două etape: pregătitoare și anoxice. În exemplul de realizare în două etape, schimbul de energie de energie stocată este mult mai mică decât în ​​trei faze.

Să luăm în considerare cele trei etape ale metabolismului energetic. Prima etapă se numește pregătitoare și dezintegrarea este molecule organice mari in mai simple: polizaharid - la monozaharide, lipide - în glicerol și acizi grași, proteine ​​- la aminoacizi. In interiorul celulei, descompunerea substanțelor organice are loc în lizozomi sub acțiunea unui număr de enzime. În timpul acestor reacții energia degajată este mică, prin urmare, nu este stocat sub forma de ATP, și este disipată sub formă de căldură. Formată în etapa de pregătire a compusului (monozaharide, acizi grași, aminoacizi, etc.) pot fi utilizate în reacțiile metabolismului celular din plastic, și să continue clivaj pentru a produce energie.

respirație oxigen microorganism aerob

A doua etapă a metabolismului energetic, numit anoxic constă în digestia enzimatică a substanțelor organice, care au fost obținute în timpul etapei de pregătire. Oxigenul în reacția acestui pas nu este implicat.

Deoarece cele mai multe disponibile sursă de energie în celulă este produsul colapsului polizaharide - glucoza, cea de a doua etapă vom considera exemplul este lipsit de oxigen sa digestie - glicoliza.

Glycolysis - un proces de digestie molecula de glucoză anoxie multietajate conținând 6 atomi de carbon (C6 H12 O6), la două molecula trei carbon de acid piruvic sau PVK (C3 H4 O3).

reacția Glicoliză catalizată de un număr de enzime, și ei au loc în citoplasmă celulei. În timpul glicolizei în scindarea 1 M glucoză 200 kJ de energie este eliberată, dar 60% din ea este disipată sub formă de căldură. Restul de 40% din energie este suficientă pentru sinteza a două molecule de ADP doua molecule ATP. Rezultat Acidul piruvic în celule animale și celule ale multor fungi și microorganisme transformate în acid lactic (C3 H6 O3):

In cele mai multe celule de plante, și în celulele anumitor fungi (de exemplu, drojdii), în locul alcoolului se produce glicoliză brozhenie-, glucoză în condiții anaerobe molecula este transformată în etanol și CO2.

Prin urmare, în organismele aerobe după glicolizei (sau fermentația alcoolică) ar trebui să fie stadiul final al metabolismului energetic - scindarea completă a oxigenului sau respirația celulară. In timpul acestei a treia faze a substanțelor organice formate în a doua fază, când digestia anoxice și care conțin stocuri mari de energie chimică sunt oxidați produși finali CO2 și H2 O. Acest proces, precum și glicoliză, este mai multe trepte, dar nu are loc în citoplasmă, si in mitocondrie. Ca urmare a respirației celulare prin dezintegrarea a două molecule de acid lactic sintetizat 36 molecule ATP:

În plus, trebuie amintit că două molecule de ATP sunt stocate în oxigen liber în timpul divizarea fiecărei molecule de glucoză.

Astfel, metabolismul celulelor totale de energie în cazul defectării glucozei poate fi reprezentată după cum urmează:

C6H12O6 + 6O2 + + 38ADF 38N3R04 | 6SO2 + + 44N2O 38ATF,

Pentru metabolismul energetic, t. E. Pentru energie sub formă de ATP, cele mai multe organisme utilizeaza carbohidrati, dar in aceste scopuri pot fi utilizate și oxidarea lipidelor și proteinelor. Cu toate acestea, monomerii de proteine, adică. E. aminoacizi, de asemenea necesare pentru sinteza celulei structurilor de proteine ​​proprii. Prin urmare, proteinele sunt de obicei celule „de rezervă de urgență“ și rar consumate pentru energie.