Եթե տեսնում ես այս հաղորդագրությունը, նշանակում է՝ մեզ չի հաջողվում կայքում արտաքին ռեսուրսներ բեռնել։

If you're behind a web filter, please make sure that the domains *.kastatic.org and *.kasandbox.org are unblocked.

Հիմնական նյութ

Խմորում և անաերոբ շնչառություն

Ինչպես են բջիջներն էներգիա անջատում գլյուկոզից առանց թթվածնի առկայության։ Խմորասնկերի մոտ անաերոբ ռեակցիաները ստեղծում են սպիրտ, իսկ քո մկաններում՝ կաթնաթթու։

Ներածություն

Երբևէ մտածե՞լ ես՝ ինչպես է խմորասնկի ֆերմենտը գարուց գարեջուր խմորում, կամ՝ ինչպես են քո մկանները շարունակում աշխատել, երբ շատ ծանր վարժություն ես անում, և շատ քիչ թթվածին ունեն:
Այս երկու գործընթացն էլ կարող են ընթանալ գլյուկոզի ճեղքման այլընտրանքային եղանակների շնորհիվ, որոնք տեղի են ունենում, երբ նորմալ թթվածնի առկայությամբ (աերոբ) բջջային շնչառությունը անհնար է, այսինքն, երբ թթվածինը առկա չէ, որպեսզի էլեկտրոնափոխադրիչ շղթայի վերջում հանդես գա որպես ընկալիչ: Խմորման այս ուղիները բաղկացած են գլիկոլիզից՝ որոշ ավել ռեակցիաներով, որ տեղի են ունենում վերջում: Խմորասնկերում այս լրացուցիչ ռեակցիաների ընթացքում առաջանում է սպիրտ, իսկ քո մկաններում՝ կաթնաթթու։
Խմորումը տարածված ուղի է, բայց դա վառելիքներից էներգիա ստանալու միակողմանի միջոց չէ անաերոբ ճանապարհով (թթվածնի բացակայության դեպքում): Որոշ կենդանի օրգանիզմներ փոխարենն օգտագործում են O2-ից տարբեր այլ անօրգանական միացություն, ինչպիսին է սուլֆատը՝ ԷՓՇ-ում որպես էլեկտրոնի վերջնական ընկալիչ: Այս գործընթացը՝ անթթվածին բջջային շնչառությունը, տեղի է ունենում որոշ բակտերիաների և արքեաների բջիջներում։
Այս հոդվածում ավելի մանրամասն կուսումնասիրենք անթթվածին բջջային շնչառությունը և խմորման տարբեր տեսակները:

Անթթվածին բջջային շնչառություն

Անթթվածին բջջային շնչառությունը նման է թթվածնային բջջային շնչառությանը նրանով, որ վառելանյութից անջատված էլեկտրոնները անցնում են ԷՓՇ-ով, որի պատճառով ԱԵՖ է սինթեզվում: Որոշ օրգանիզմներ ԷՓՇ-ում որպես էլեկտրոնի վերջնական ընկալիչ օգտագործում են սուլֆատ(SO42), մինչդեռ մյուսներն օգտագործում են նիտրատ(NO3), ֆոսֆոր կամ այլ մոլեկուլներ1:
Ո՞ր օրգանիզմներն են օգտագործում անթթվածին բջջային շնչառությունը: Որոշ նախակորիզավորներ՝ բակտերիաներ և արքեաներ, որոնք ապրում են թթվածնով աղքատ միջավայրերում, հիմնվում են անթթվածին շնչառության վրա՝ վառելանյութը ճեղքելու համար: Օրինակ՝ արքեաների մի տեսակ՝ մեթանածինները, որպես էլեկտրոնի վերջնական ընկալիչ կարող են օգտագործել ածխածնի երկօքսիդը՝ որպես վերջնարդյունք ստեղծելով մեթան: Մեթանածինները հայտնաբերվում են հողում և որոճողների (կենդանիների խումբ, որը ներառում է կովերը և ոչխարները) մարսողական համակարգում:
Նուն ձևով ծծումբը վերականգնող բակտերիաները և արքեաները որպես էլեկտրոնի վերջնական ընկալիչ օգտագործում են սուլֆատ՝ առաջացնելով կողմնակի վերջանյութ՝ ջրածնի սուլֆիդ(H2S): Ստորև բերված նկարը ափամերձ ջրերի օդային լուսանկար է, իսկ կանաչ հատվածները ցույց են տալիս սուլֆատը վերականգնող բակտերիաների գերաճը:
Նկարի աղբյուրը՝ "Metabolism without oxygen: Figure 1", ըստ՝ OpenStax College, Biology-ի, CC BY 3.0, աշխատանքի մշակումը՝ ըստ NASA/Jeff Schmaltz-ի, MODIS Land Rapid Response Team at NASA GSFC, Visible Earth Catalog of NASA images։

Խմորում

Խմորումը մեկ այլ անթթվածին ճանապարհ է գլյուկոզը ճեղքելու համար, որը տեղի է ունենում շատ օրգանիզմներում և բջիջներում: Խմորման մեջ էներգիայի արտազատման միակ ճանապարհը գլիկոլիզն է՝ մեկ կամ երկու ավելի ռեակցիաներով, որոնք տեղի են ունենում վերջում:
Խմորումը և բջջային շնչառությունը սկսվում են նույն կերպ՝ գլիկոլիզով: Սակայն խմորման դեպքում գլիկոլիզի ընթացքում առաջացած պիրուվատը չի շարունակում օքսիդացման և կիտրոնաթթվային փուլերը, և ԷՓՇ-ն չի գործում: Քանի որ ԷՓՇ-ն չի ընթանում, գլիկոլիզի ընթացքում առաջացած ՆԱԴH-ը չի կարող իր էլեկտրոնները փոխանցել վերջինիս, որպեսզի փոխակերպվի ՆԱԴ+-ի:
Խմորման մեջ լրացուցիչ ռեակցիաների նպատակն է վերականգնել էլեկտրոնակիր ՆԱԴ+՝ գլիկոլիզի ընթացքում առաջացած ՆԱԴH-ից: Լրացուցիչ ռեակցիաները դա կատարում են՝ թույլ տալով, որ ՆԱԴH-ը փոխանցի իր էլեկտրոնները ոչ օրգանական մոլեկուլի, ինչպիսին պիրուվատն է՝ գլիկոլիզի վերջնարդյունքը: Այս փոխանցումը թույլ է տալիս գլիկոլիզին շարունակվել՝ ապահովելով ՆԱԴ+-ի կայուն մատակարարում:

Կաթնաթթվային խմորում

Կաթնաթթվային խմորման ժամանակ ՆԱԴH-ը անմիջապես փոխանցում է իր էլեկտրոնները պիրուվատին՝ որպես կողմնակի վերջնարդյունք առաջացնելով լակտատ: Լակտատը, որը կաթնաթթվի պրոտոնազրկված տարբերակն է, գործընթացին տալիս է իր անվանումը: Բակտերիան, որը ստեղծում է մածուն, իրականացնում է կաթնաթթվային խմորում, ինչպես արյան կարմիր բջիջներն են անում քո մարմնում, որոնք չունեն միտոքոնդրիում, հետևաբար չեն կարող իրականացնել բջջային շնչառություն:
Մկանային բջիջները նույնպես իրականացնում են կաթնաթթվային խմորում, բայց միայն այն ժամանակ, երբ ունեն չափազանց քիչ թթվածին թթվածնային շնչառությունը շարունակելու համար (երբ շատ ես մարզվում): Սկզբում մտածում էին, որ մարզվելու արդյունքում առաջացող ցավը պայմանավորված է մկաններում լակտատի կուտակումով, բայց վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ դա, հավանաբար, այդպես չէ:
Մկանային բջիջներում արտադրված կաթնաթթուն արյան միջոցով անցնում է լյարդ, որտեղ այն նորից փոխակերպվում է պիրուվատի և մասնակցում է բջջային շնչառության մնացած ռեակցիաներում:

Սպիրտային խմորում

Նմանատիպ մեկ այլ գործընթաց է սպիրտային խմորումը, որտեղ ՆԱԴH-ը իր էլեկտրոնները տրամադրում է պիրուվատի ածանցյալին՝ առաջացնելով էթանոլ:
Պիրուվատից էթանոլի առաջացումը երկու քայլով գործընթաց է: Առաջին քայլում պիրուվատից պոկվում է կարբօքսիլ խումբը և անջատվում որպես ածխածնի երկօքսիդ, որի արդյունքում առաջանում է երկու ածխածնով մոլեկուլ՝ ացետալդեհիդ: Երկրորդ քայլում ՆԱԴH-ը իր էլեկտրոնները փոխանցում է ացետալդեհիդին՝ վերականգնելով ՆԱԴ+-ը և առաջացնելով էթանոլ:
Խմորասնկի կողմից սպիրտային խմորման ժամանակ արտադրվում է էթանոլ, որը հայտնաբերվում է գարեջրի և գինու նման ալկոհոլային խմիչքներում: Սակայն մեծ քանակությամբ ալկոհոլը թունավոր է խմորասնկերի համար (ինչպես մարդկանց համար), ինչը սահմանափակում է ալկոհոլի տոկոսը այս խմիչքներում: Խմորասնկերի տանելիությունը ալկոհոլի հանդեպ 5-21% միջակայքում է՝ կախված դրա տեսակից և միջավայրի պայմաններից:

Ֆակուլտատիվ և օբլիգատ անաերոբներ

Շատ բակտերիաներ և արքեաներ ֆակուլտատիվ անաերոբներ են՝ կարող են թթվածնային շնչառությունը և անթթվածին ուղիները (խմորում կամ անաերոբ շնչառություն) փոխարինել մեկը մյուսով՝ կախված թթվածնի հասանելիությունից: Դա նրանց հնարավորություն է տալիս իրենց գլյուկոզից ավելի շատ ԱԵՖ ստանալու, երբ միջավայրում թթվածին կա (թթվածնային բջջային շնչառությունը ավելի շատ ԱԵՖ է արտադրում, քան անթթվածինը), բայց նաև թույլ է տալիս շարունակել նյութափոխանակությունը և կենդանի մնալ, երբ թթվածինը սակավ է:
Այլ բակտերիաներ և արքեաներ օբլիգատ անաերոբներ են, դա նշանակում է, որ նրանք կարող են ապրել և աճել միայն թթվածնի բացակայության պայմաններում: Թթվածինը թունավոր է այս միկրոօրգաիզմների համար և կարող է վնասել կամ սպանել դրանց: Օրինակ՝ Կլոստրիդիում բակտերիաները, որոնք պատասխանատու են բոտուլիզմի (սննդային թունավորման ձև) համար, օբլիգատ անաերոբներ են2: Վերջերս որոշ բազմաբջիջ կենդանիներ են հայտնաբերվել խոր ծովային տիղմերում, որոնք թթվածնից կախված չեն3,4։

Ստուգիր ինքդ քեզ

Նկարի աղբյուրը՝ "Metabolism without oxygen: Figure 3", ըստ՝ OpenStax College, Biology-ի, CC BY 3,0
  1. Այս տարաների մեջ խմորասնկերն ակտիվորեն խմորում են խաղողի հյութը՝ այն վերածելով գինու: Գինեգործական այս տարաները ինչո՞ւ ունեն ճնշումը կարգավորող փականների կարիք։
    Ընտրիր ճիշտ պատասխանը։

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: