Wie atmen Bakterien? Aerobes und Anaerobier. Besonderheiten der prokaryotischen Atmung

Fast alle lebenden Organismen auf der Erdebrauche einen Atmungsprozess. Sauerstoff ist eines der häufigsten Oxidationsmittel in der Atmungskette von Tieren, Pflanzen, Protisten und vielen Bakterien. Jedoch weiß nicht jeder, wie sehr sich unser Körper in der Komplexität der Struktur von den kleinen Käfigen der Mikroorganismen unterscheidet. Es stellt sich die Frage: Wie atmen Bakterien? Ist ihre Art, Energie von unseren zu bekommen, anders?

Atmen alle Bakterien Sauerstoff?

Nicht jeder weiß, dass Sauerstoff nicht immer isteine obligatorische Komponente in der Atmungskette. Es spielt vor allem die Rolle eines Elektronenakzeptors, so dass dieses Gas gut oxidiert und mit Wasserstoffprotonen wechselwirkt. ATP ist der Grund, warum alle Lebewesen atmen. Viele Arten von Bakterien verzichten jedoch auf Sauerstoff und erhalten immer noch eine so geschätzte Energiequelle wie Adenosintriphosphat. Wie atmen Bakterien dieser Art?

Der Prozess des Atmens in unserem Körper geht weiterzwei Stufen. Der erste von ihnen - anaerob - erfordert nicht die Anwesenheit von Sauerstoff in der Zelle, und dafür werden nur Kohlenstoffquellen und Akzeptoren von Wasserstoffprotonen benötigt. Die zweite Stufe - aerob - findet ausschließlich in Gegenwart von Sauerstoff statt und zeichnet sich durch eine Vielzahl von stufenweisen Reaktionen aus.

Bakterien, die keinen Sauerstoff aufnehmen und nichtbenutze es zum Atmen, nur das anaerobe Stadium geht weiter. Am Ende erhalten die Mikroorganismen auch ATP, aber ihre Menge unterscheidet sich sehr von der Menge, die wir nach zwei Atmungsstufen erhalten. Es stellt sich heraus, dass nicht alle Bakterien Sauerstoff atmen.

ATP - eine universelle Energiequelle

Es ist wichtig, dass jeder Organismus seine eigenen behältLebenstätigkeit. Daher war es im Verlauf der Evolution notwendig, Energiequellen zu finden, die, wenn sie verwendet werden, genügend Ressourcen für den Fluss aller notwendigen Reaktionen in der Zelle bereitstellen können. Zuerst gab es Fermentation in Bakterien: das sogenannte Stadium der Glykolyse oder das anaerobe Stadium der prokaryotischen Atmung. Und erst später entwickelten sich in differenzierteren multizellulären Organismen Adaptationen, dank derer unter Beteiligung von Luftsauerstoff die Atmungseffizienz deutlich anstieg. Es gab also eine aerobe Phase der Zellatmung.

Wie atmen Bakterien? Die 6. Klasse des Schulbiologiekurses zeigt, dass es für jeden Organismus wichtig ist, einen bestimmten Anteil an Energie zu erhalten. Im Laufe der Evolution wurde es in speziell synthetisierten Molekülen, genannt Adenosintriphosphat, gespeichert.

ATP ist eine makroerge Substanz,Grundlage hierfür ist ein Pentose-Kohlenstoffring, eine stickstoffhaltige Base (Adenosin). Phosphorsäurereste verlassen es, zwischen denen hochenergetische Bindungen gebildet werden. Wenn einer von ihnen zerstört wird, werden im Durchschnitt etwa 40 kJ freigesetzt, und ein ATP-Molekül kann maximal drei Phosphorreste speichern. Wenn also ATP zu ADP (Adenosiddiphosphat) abgebaut wird, erhält die Zelle im Prozess der Dephosphorylierung 40 kJ Energie. Und umgekehrt erfolgt die Speicherung durch Phosphorylierung von ADP zu ATP mit Energieaufwand.

Glykolyse gibt der Zelle ein Bakterium von 2 MolekülenAdenosintriphosphat, wenn das aerobe Atemstadium die Zelle sofort mit 36 ​​Molekülen dieser Substanz vervollständigen kann. Daher ist die Antwort auf die Frage "Wie atmen Bakterien?" Wie folgt: Der Prozess des Atmens für viele Prokaryoten ist die Bildung von ATP ohne Anwesenheit und Kosten von Sauerstoff.

Wie atmen Bakterien? Arten der Atmung

In Bezug auf Sauerstoff sind alle Prokaryoten in mehrere Gruppen unterteilt. Unter ihnen:

1. Obligatorische Anaerobier.
2. Optionale Anaerobier.
3. Obligatnye aerobes.

Die erste Gruppe besteht nur aus diesen Bakterien,wer kann nicht in Bedingungen des Zugangs zu Sauerstoff leben. O2 für sie ist giftig und führt zum Zelltod. Beispiele für solche Bakterien sind rein symbiotische Prokaryoten, die in einem anderen Organismus in Abwesenheit von Sauerstoff leben.

Die zweite Gruppe kombiniert solche Arten von Prokaryoten,die sich aktiv vermehren und in Abwesenheit von Sauerstoff wachsen, jedoch führt ihr geringer Anteil in der Umwelt nicht zu tödlichen Folgen. Solche Bakterien umfassen Saprophyten und einige Parasiten.

Wie atmen Bakterien der dritten Gruppe? Diese Prokaryoten unterscheiden sich dadurch, dass sie nur unter Bedingungen einer guten Aerolisierung leben können. Wenn nicht genug Sauerstoff in der Luft ist, sterben solche Zellen schnell ab, weil sie Sauerstoff zum Atmen benötigen.

Wie unterscheidet sich Gärung von Sauerstoffatmung?

Die Fermentation in Bakterien ist der gleiche ProzessGlykolyse, die in verschiedenen Arten von Prokaryoten unterschiedliche Reaktionsprodukte ergeben kann. Zum Beispiel führt die Milchsäuregärung zur Bildung eines Nebenprodukts Milchsäure, Alkoholgärung - Ethanol und Kohlendioxid, Öl-Sauer-Butan (Butansäure) usw.

Sauerstoffatmung ist eine komplette Kette von Prozessen,die mit dem Stadium der Glykolyse unter Bildung von Brenztraubensäure beginnen und mit der Freisetzung von CO2, H2O und Energie enden. Die letzten Reaktionen finden in Gegenwart von Sauerstoff statt.

Wie atmen Bakterien? Biologie (Klasse 6) des Schulkurses der Mikrobiologie

In der Schule erhielten wir nur ein einfaches Wissen darüber, wiewie der Prozess des Atmens von Prokaryoten stattfindet. Es gibt keine Mitochondrien in diesen Mikroorganismen, jedoch gibt es Mesosomen - Vorsprünge der cytoplasmatischen Membran innerhalb der Zelle. Aber diese Strukturen spielen nicht die wichtigste Rolle bei der Atmung von Bakterien.

Da die Fermentation eine Art Glykolyse ist,dann verläuft es im Zytoplasma der Prokaryoten. Es gibt auch zahlreiche Enzyme, die notwendig sind, um die gesamte Reaktionskette durchzuführen. Bei allen Bakterien bilden sich ohne Ausnahme zwei Moleküle Brenztraubensäure wie beim Menschen. Und nur dann werden sie zu anderen Nebenprodukten, die von der Art der Fermentation abhängen.

Fazit

Die Welt der Prokaryoten, trotz der scheinbaren Einfachheitzelluläre Organisation, ist voll von komplexen und manchmal unerklärlichen Momenten. Jetzt gibt es eine Antwort darauf, wie die Bakterien wirklich atmen, weil nicht alle von ihnen Sauerstoff brauchen. Im Gegenteil, die meisten haben sich angepasst, um eine andere, weniger praktische Art der Energiegewinnung zu nutzen - die Fermentation.