Հիմնական նյութ
Կենսաբանություն
Դասընթաց․ (Կենսաբանություն) > Բաժին 12
Դաս 6: Բջջային շնչառության տարբեր ձևերըԽմորում 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 start text, O, end text, start subscript, 2, end subscript-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 start text, Ա, Ե, Ֆ, end text է սինթեզվում: Որոշ օրգանիզմներ ԷՓՇ-ում որպես էլեկտրոնի վերջնական ընկալիչ օգտագործում են սուլֆատleft parenthesis, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, 2, minus, end superscript, right parenthesis, մինչդեռ մյուսներն օգտագործում են նիտրատleft parenthesis, start text, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, minus, end superscript, right parenthesis, ֆոսֆոր կամ այլ մոլեկուլներstart superscript, 1, end superscript:
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 սուլֆիդleft parenthesis, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, end text, right parenthesis: Ստորև բերված նկարը ափամերձ ջրերի օդային լուսանկար է, իսկ կանաչ հատվածները ցույց են տալիս սուլֆատը վերականգնող բակտերիաների գերաճը:
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 start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-ը չի կարող իր էլեկտրոնները փոխանցել վերջինիս, որպեսզի փոխակերպվի start text, Ն, Ա, Դ, end text, start superscript, plus, end superscript-ի:
Խմորման մեջ լրացուցիչ ռեակցիաների նպատակն է վերականգնել էլեկտրոնակիր start text, Ն, Ա, Դ, end text, start superscript, plus, end superscript՝ գլիկոլիզի ընթացքում առաջացած start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-ից: Լրացուցիչ ռեակցիաները դա կատարում են՝ թույլ տալով, որ start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-ը փոխանցի իր էլեկտրոնները ոչ օրգանական մոլեկուլի, ինչպիսին պիրուվատն է՝ գլիկոլիզի վերջնարդյունքը: Այս փոխանցումը թույլ է տալիս գլիկոլիզին շարունակվել՝ ապահովելով start text, Ն, Ա, Դ, end text, start superscript, plus, end superscript-ի կայուն մատակարարում:
Կաթնաթթվային խմորում
Կաթնաթթվային խմորման ժամանակ start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-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 start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-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 start text, Ն, Ա, Դ, H, end text-ը իր էլեկտրոնները փոխանցում է ացետալդեհիդին՝ վերականգնելով start text, Ն, Ա, Դ, end text, start superscript, plus, end superscript-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 ենsquared: Վերջերս որոշ բազմաբջիջ կենդանիներ են հայտնաբերվել խոր ծովային տիղմերում, որոնք թթվածնից կախված չենstart superscript, 3, comma, 4, end superscript։
Ստուգիր ինքդ քեզ
- Այս տարաների մեջ խմորասնկերն ակտիվորեն խմորում են խաղողի հյութը՝ այն վերածելով գինու: Գինեգործական այս տարաները ինչո՞ւ ունեն ճնշումը կարգավորող փականների կարիք։
Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։
Առայժմ հրապարակումներ չկան։