Этапы клеточного дыхания углекислый газ вода

Этапы клеточного дыхания углекислый газ вода Кислород

Введение: атф, гликолиз, гипоксия

Топливо, на котором работает каждая клетка организма – аденозинтрифосфат, или просто АТФ. Когда расщепляется молекула АТФ, выделяется энергия. Она идет на мышечные сокращения, обмен веществ и все остальные реакции и процессы.

Чтобы организм продолжал жить, ему надо постоянно восполнять энергетический запас. Молекулы АТФ образуются в ходе особой реакции – гликолиза. Это превращение глюкозы в АТФ.

Гликолиз бывает двух типов:

С кислородом

Глюкоза кислород = 36 молекул АТФ углекислый газ  вода

Без кислорода

Глюкоза = 2 молекул АТФ углекислый газ вода молочная кислота

Без кислорода энергии становится в разы меньше. Наиболее активно гликолиз проходит в мышцах и нервных клетках. Мышцы теряют тонус, появляется невнимательность, сонливость, голова «плохо варит». К тому же выделяется молочная кислота, из-за которой ноют мышцы.

Надо компенсировать недостаток энергии. Кислорода нет, значит, надо больше глюкозы. Организм начинает требовать углеводы, хочется чего-нибудь сладенького.

Конец введения. Переходим к главному. Сначала – мифы о кислородном голодании.

Аэробного дыхания

Эукариотические организмы выполняют клеточное дыхание в своих митохондрии – органеллы, которые предназначены для расщепления сахара и очень эффективного производства АТФ. Митохондрии часто называют «электростанцией клетки», потому что они способны вырабатывать так много АТФ!

Аэробное дыхание настолько эффективно, потому что кислород – самый мощный акцептор электронов, найденный в природе. Кислород «любит» электроны – и его любовь к электронам «вытягивает» их через цепь переноса электронов в митохондриях.

Специализированный анатомия митохондрий, которые объединяют все необходимые реагенты для клеточного дыхания в небольшом мембранном пространстве внутри клетки, также способствует высокой эффективности аэробного дыхания.

В отсутствие кислорода большинство эукариотических клеток могут также выполнять различные виды анаэробного дыхания, такие как ферментация молочной кислоты. Однако эти процессы не дают достаточного количества АТФ для поддержания жизнедеятельности клетки, и без кислорода клетки в конечном итоге погибают или перестают функционировать.

Другие продукты

В то время как АТФ и углекислый газ регулярно вырабатываются всеми формами клеточного дыхания, различные типы дыхания полагаются на разные молекулы, чтобы быть конечными акцепторами электронов, используемых в процессе.

Метаногенез

Метаногенез является уникальным типом анаэробного дыхания, которое может быть выполнено только архебактериями. В метаногенезе углевод-источник топлива расщепляется с образованием углекислого газа и метана.

Метаногенез осуществляется некоторыми симбиотическими бактериями в пищеварительном тракте людей, коров и некоторых других животных. Некоторые из этих бактерий способны переваривать целлюлозу, сахар, содержащийся в растениях, который невозможно разрушить при помощи клеточного дыхания. Симбиотические бактерии позволяют коровам и другим животным получать энергию из этих неперевариваемых сахаров!

Источник

Миф №1: мало кислорода, потому и гипоксия

Все привыкли думать, что в душном помещении уменьшается количество кислорода в воздухе и от этого возникает гипоксия. Кислорода в душном воздухе действительно становится меньше. Но организм реагирует не на кислород, а на углекислый газ.

Углекислого газа в свежем воздухе 0,05%, или 500 ppm. Усталость и другие неприятные симптомы появляются, когда углекислого газа становится в 4 раза больше, 2000 ppm и больше. Разница составляет 1500 ppm, всего 0,15%, но мы ее ощущаем. Состояние организма при высокой концентрации СО2 в крови называется гиперкапния.

Кислорода в свежем воздухе 20%. Неприятные ощущения появятся, когда уровень О2 упадет до 15%. Но прежде чем это произойдет, концентрация СО2 успеет вырасти до критических значений. Так что в душном помещении первой появится не гипоксия, а гиперкапния.

Задача любой приточной вентиляции – снизить количество углекислого газа в воздухе, а не обогатить его кислородом.


При отравлении углекислым газом гемоглобин в крови хуже связывается с кислородом. В результате кровь переносит по организму меньше кислорода. И вот тут уже возникает гипоксия тканей.

Миф №2: кислородные товары помогут

Курс специальной кислородной терапии в США стоит больше 1000 долларов. Кислородные бары и магазины предлагают кучу товаров от гипоксии: кислородные коктейли, обогащенную кислородом воду, кислородную косметику, даже кислородные ванночки для ног.

Ажиотаж вокруг всех этих кислородных товаров есть. А вот клинических подтверждений и медицинских доказательств в их пользу – нет.

Более того, есть товары против гипоксии, которые не имеют вообще никакого отношения к кислороду. Например, насыщенная кислородом вода от компании Rose Creek Company: лабораторные исследования кислорода в ней не обнаружили. И есть подозрения, что это не единственная компания, которая спекулирует на теме кислородного голодания.

Почему не доказана польза кислородных товаров? Причина элементарная: кислород усваивается в легких, и только в легких. Ни через кожу, ни через желудок и кишечник организм не может получить кислород для гликолиза.

Миф №3: спать надо дольше

Есть мнение, будто долгий сон поможет избавиться от кислородного голодания. Плохая новость для любителей поспать: это неправда.

Еще одна плохая новость, на этот раз для тех, кто храпит: храп усиливает кислородное голодание. Звук храпа издает вибрирующая гортань. Вибрация гортани говорит о нестабильном состоянии дыхательного пути. Есть риск, что во сне он будет сжиматься и дыхание будет периодически прерываться. Задержки дыхания усиливают гипоксию.

Даже без храпа мышцы языка и гортани расслабляются во сне. Из-за этого дыхательный путь сужается, дыхание становится более частым и поверхностным. И это тоже усиливает гипоксию, пусть и не так сильно, как задержка дыхания.

С мифами всё. Переходим к фактам.

Обзор клеточного дыхания

эукариоты включая все многоклеточный организмы и некоторые одноклеточные организмы, использование аэробного дыхания производить энергию. Аэробного дыхания использует кислород – самый мощный акцептор электронов, доступный в природе.

Аэробного дыхания Этот чрезвычайно эффективный процесс позволяет эукариотам иметь сложные жизненные функции и активный образ жизни. Однако это также означает, что им требуется постоянный запас кислорода, иначе они не смогут получить энергию, чтобы остаться в живых.

Прокариотические организмы, такие как бактерии а также архебактерии можешь использовать другие формы дыхания, которые несколько менее эффективны. Это позволяет им жить в среде, где эукариотические организмы не могут, потому что они не требуют кислорода.

Примеры различных путей расщепления сахара организмами приведены ниже:

Более подробные статьи по аэробному дыханию и анаэробное дыхание можно найти на этом сайте. Здесь мы дадим обзор различных типов клеточного дыхания.

Определение клеточного дыхания

Клеточное дыхание – это процесс, посредством которого клетки превращают сахара в энергию. Чтобы создать АТФ и другие виды энергии для клеточных реакций, клеткам требуется топливо и акцептор электронов, который превращает химический процесс превращения энергии в полезную форму.

Продукты клеточного дыхания

Основным продуктом любого клеточного дыхания является молекула аденозинтрифосфат (АТФ), Эта молекула хранит энергию, выделяемую во время дыхания, и позволяет клетке передавать эту энергию различным частям клетки. АТФ используется рядом клеточных компонентов в качестве источника энергии.

Углекислый газ

Углекислый газ – универсальный продукт, созданный клеточным дыханием. Как правило, углекислый газ считается отходом и должен быть удален. В водной решение диоксид углерода создает кислые ионы. Это может резко снизить рН клетки и в конечном итоге приведет к прекращению нормальных клеточных функций. Чтобы избежать этого, клетки должны активно вытеснять углекислый газ.

Уравнение алкогольного брожения

Алкогольная ферментация похожа на ферментацию молочной кислоты тем, что кислород не является конечным акцептором электронов. Здесь вместо кислорода клетка использует преобразованную форму пируват принять последние электроны. Это создает этиловый спирт, который содержится в алкогольных напитках. Пивовары и дистилляторы используют дрожжевые клетки для создания этого спирта, который очень хорош в этой форме брожения.

C6H12O6 (глюкоза) 2 АДФ (обедненный АТФ) 2 Pi (фосфатные группы) → 2 C2H5OH (этиловый спирт) 2 СО2 2 АТФ

Уравнение аэробного дыхания

Уравнение аэробного дыхания показывает, что глюкоза соединяется с кислородом и АДФ с образованием углекислого газа, воды и АТФ:

C6H12O6 (глюкоза) 6O2 36 АДФ (обедненная АТФ) 36 Pi (фосфатные группы) → 6CO2 6H2O 36 АТФ

Вы можете видеть, что, как только он полностью разрушен, молекулы углерода глюкозы выдыхаются как шесть молекул углекислого газа.

Уравнение брожения молочной кислоты

В молочной кислоте ферментация, один молекула глюкозы расщепляется на две молекулы молочной кислоты. Химическая энергия, которая хранилась в разорванных глюкозных связях, перемещается в связи между ADP и фосфатная группа.

C6H12O6 (глюкоза) 2 АДФ (обедненная АТФ) 2 Pi (фосфатные группы) → 2 CH3CHOHCOOH (молочная кислота) 2 АТФ

Урок 6. обмен веществ: фотосинтез и биологическое окисление. (гликолиз и цикл кребса) —
биология —
10 класс —
российская электронная школа

Биология, 10 класс

Урок 6. «Обмен веществ: фотосинтез и биологическое окисление (Гликолиз и цикл Кребса)»

3. Перечень вопросов, рассматриваемых в теме;

Урок посвящен изучению процессов обмена веществ в клетке и его роли в синтезе веществ и обеспечении энергией для процессов жизнедеятельности.

4.  Глоссарий по теме (перечень терминов и понятий, введенных на данном уроке);

Автотрофы, анаэробный гликолиз, ассимиляция, аэробный гликолиз, биологическое окисление, гетеротрофы, диссимиляция, окислительное фосфорилирование, пласический обмен, световая и темновая фазы фотосинтеза, строма хлоропластов, тилакоиды гран, фотолиз воды, фотосинтез, цикл Кребса, энергетический обмен.

  • Автотрофы – организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических.
  • анаэробный гликолиз— сложный ферментативный процесс последовательных превращений глюкозы, протекающий в тканях человека и животных без потребления кислорода.
  • аэробный гликолиз — процесс окисления глюкозы до пировиноградной кислоты, протекающий в присутствии кислорода
  • биологическое окисление— это совокупность окислительно-восстановительных превращений веществ в живых организмах
  • гетеротрофы — организмы, использующие для питания готовые органические вещества.
  • окислительное фосфорилирование— метаболический путь, при котором энергия, образовавшаяся при окислении питательных веществ, запасается в митохондриях клеток в виде АТФ
  • пластический обмен или ассимиляция– биологический синтез сложных веществ из более простых. При этом все реакции идут с использованием энергии.
  • Энергетический обмен или диссимиляция– ферментативное расщепление (гидролиз, окисление) сложных органических соединений на простые. Все эти реакции идут с выделением энергии в виде АТФ.
  • фотолиз воды — расщепление молекулы воды, в частности в процессе фотосинтеза, при этом образуется кислород, выделяющийся зелеными растениями на свету.
  • фотосинтез – процесс превращения зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами неорганических веществ (воды и углекислого газа) в органические за счет солнечной энергии.

5.   Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц);

Обязательная литература:

  1. Учебник «Биология.10-11класс», созданный под редакцией академика Д.К. Беляева и профессора Г.М. Дымшица / авт.-сост. Г.М. Дымшиц и О.В. Саблина. — М.: Просвещение, 2022г., стр.44-54 ,Базовый уровень.

Дополнительные источники:

Дополнительные источники:

1.Общая биология 10-11, дидактические материалы/ авт.-сост. С.С. Красновидова, С. А. Павлов, А. Б. Павлов, — М. Просвещение, 2000г., стр.6-42

2. Общая биология 10-11 классы: подготовка к ЕГЭ. Контрольные и самостоятельные работы/ Г. И. Лернер. – М.: Эксмо, 2007.стр 46-53

3. Биология: общая биология. 10-11 классы: учебник/ А. А. Каменский, Е. А. Криксунов, В. В. Пасечник.- М.: Дрофа, 2022. Стр.81-95

4. А. Ю. Ионцева, А. В. Торгалов «Биология в схемах и таблицах». .

5. Е. Н. Демьянков, А. Н. Соболев «Сборник задач и упражнений. Биология 10-11», учебное пособие для общеобразовательных организаций.

6. открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

7. Теоретический материал для самостоятельного изучения;

Каждая живая клетка – это сложная, высокоупорядоченная система. Эксперименты показали, что содержимое клетки находится в состоянии непрерывной активности. Различные вещества поступают в клетку, а наружу из нее выходят продукты жизнедеятельности, то есть происходит обмен веществ — основа существования живых организмов.

Таким образом, обмен веществ или метаболизм – это совокупность реакций биосинтеза и расщепления веществ в клетке.

Метаболизм = Анаболизм Катаболизм

или (ассимиляция) (диссимиляция)

или (пластический обмен) (энергетический обмен)

Пластический обмен – биологический синтез сложных веществ из более простых. При этом все реакции идут с использованием энергии. В результате интенсивно происходит рост организма. Это процессы фотосинтеза и синтеза белка.

Энергетический обмен – ферментативное расщепление (гидролиз, окисление) сложных органических соединений на простые. Все эти реакции идут с выделением энергии в виде АТФ. (энергия используется на поддержание жизненных процессов, работу организма)

Как объяснить такой сложный процесс, как фотосинтез, кратко и понятно?

Растения являются единственными живыми организмами, которые могут производить свои собственные продукты питания. Как они это делают? Для роста и развития растения получают все необходимые вещества из окружающей среды: углекислый газ — из воздуха, воду и питательные вещества — из почвы. Также они нуждаются в энергии, которую получают из солнечных лучей. Эта энергия запускает определенные химические реакции, во время которых углекислый газ и вода превращаются в глюкозу (питание) и кислород. Это и есть фотосинтез

В процессе фотосинтеза солнечная энергия преобразуется в химическую энергию. Химическое уравнение фотосинтеза: 6CO2 12H2O свет = С6Н12О6 6O2 6Н2О.

Растения «придумали», как использовать солнечную энергию еще миллионы лет назад, потому что это было нужно для их выживания. Фотосинтез кратко и понятно можно объяснить таким образом: растения используют световую энергию солнца и преобразуют ее в химическую энергию, результатом которой является сахар (глюкоза), избыток которого хранится в виде крахмала в листьях, корнях, стеблях и семенах растения. Энергия солнца передается растениям, а также животным, которые эти растения едят. Когда растение нуждается в питательных веществах для роста и других жизненных процессов, эти запасы оказываются очень полезными.

Фотосинтез. Световая и темновая фазы фотосинтеза.

Существуют две фазы фотосинтеза (описание и таблица — далее по тексту). Первая называется световой фазой. Она происходит только в присутствии света в мембранах тилакоидов при участии хлорофилла, белков-переносчиков электронов и фермента АТФ-синтетазы. Что еще скрывает фотосинтез? Световая и темновая фазы фотосинтеза сменяют друг друга по мере наступления дня и ночи (циклы Кальвина).

Во время темновой фазы происходит производство той самой глюкозы, пищи для растений. Этот процесс называют еще независимой от света реакцией.

Световая фаза

1. Реакции, происходящие в хлоропластах, возможны только при наличии света. В этих реакциях энергия света преобразуется в химическую энергию

2. Хлорофилл и другие пигменты поглощают энергию от солнечного света. Эта энергия передается на фотосистемы, ответственные за фотосинтез

3. Вода используется для электронов и ионов водорода, а также участвует в производстве кислорода

4. Электроны и ионы водорода используются для создания АТФ (молекула накопления энергии), которая нужна в следующей фазе фотосинтеза

Темновая фаза

1. Реакции внесветового цикла протекают в строме хлоропластов

2. Углекислый газ и энергия от АТФ используются в виде глюкозы

Заключение Из всего вышесказанного можно сделать следующие выводы: Фотосинтез — это процесс, который позволяет получать энергию от солнца. Световая энергия солнца преобразуется в химическую энергию хлорофиллом. Хлорофилл придает растениям зеленый цвет. Фотосинтез происходит в хлоропластах клеток листьев растений. Углекислый газ и вода необходимы для фотосинтеза. Углекислый газ поступает в растение через крошечные отверстия, устьица, через них же выходит кислород. Вода впитывается в растение через его корни. Без фотосинтеза в мире не было бы еды.

История развития знаний о биологическом окислении Процесс, который лежит в основе получения энергии, сегодня вполне известен. Это биологическое окисление.

Виды биологического окисления. Можно выделить два основных типа рассматриваемого процесса, которые протекают при разных условиях. Так, самый распространенный у многих видов микроорганизмов и грибков способ преобразования получаемой пищи − анаэробный. Это биологическое окисление, которое осуществляется без доступа кислорода и без его участия в какой-либо форме. Подобные условия создаются там, куда нет доступа воздуху: под землей, в гниющих субстратах, илах, глинах, болотах и даже в космосе. Этот вид окисления имеет и другое название − гликолиз. Он же является одной из стадий более сложного и трудоемкого, но энергетически богатого процесса − аэробного преобразования или тканевого дыхания. Это уже второй тип рассматриваемого процесса. Он происходит во всех аэробных живых существах-гетеротрофах, которые для дыхания используют кислород. Таким образом, виды биологического окисления следующие. Гликолиз, анаэробный путь. Не требует присутствия кислорода и заканчивается разными формами брожения. Тканевое дыхание (окислительное фосфорилирование), или аэробный вид. Требует обязательного наличия молекулярного кислорода. биологическое окисление биохимия

Все биохимические процессы живых организмов чрезвычайно многогранны и сложны. Окислительно-восстановительные реакции, примеры которых могут проиллюстрировать описанные выше процессы окисления субстрата, следующие. Гликолиз: моносахарид (глюкоза) 2НАД 2АДФ = 2ПВК 2АТФ 4Н 2Н2О НАДН. Окисление пирувата: ПВК фермент = диоксид углерода ацетальдегид. Затем следующий этап: ацетальдегид Кофермент А = ацетил-КоА. Множество последовательных преобразований лимонной кислоты в цикле Кребса. Данные окислительно-восстановительные реакции, примеры которых приведены выше, отражают суть происходящих процессов лишь в общем виде. Известно, что соединения, о которых идет речь, относятся к высокомолекулярным, либо имеющим большой углеродный скелет, поэтому изобразить все полными формулами просто не представляется возможным.

Энергетический выход тканевого дыхания: По приведенным выше описаниям очевидно, что подсчитать суммарный выход всего окисления по энергии несложно. Две молекулы АТФ дает гликолиз. Окисление пирувата 12 молекул АТФ. 22 молекулы приходится на цикл трикарбоновых кислот. Итог: полное биологическое окисление по аэробному пути дает выход энергии, равный 36 молекулам АТФ. Значение биологического окисления очевидно. Именно эта энергия используется живыми организмами для жизни и функционирования, а также для согревания своего тела, движения и прочих необходимых вещей. ферменты биологического окисления.

Молочнокислое брожение осуществляется молочнокислыми бактериями, а также некоторыми грибками. Суть состоит в восстановлении ПВК до молочной кислоты. Этот процесс используют в промышленности для получения: кисломолочных продуктов; квашеных овощей и фруктов; силоса для животных. Этот вид брожения является одним из самых применяемых в нуждах человека. Спиртовое брожение известно людям с самой древности. Суть процесса заключается в превращении ПВК в две молекулы этанола и две диоксида углерода. Благодаря такому выходу продукта, данный вид брожения используют для получения: хлеба; вина; пива; кондитерских изделий и прочего. Осуществляют его грибы дрожжи и микроорганизмы бактериальной природы. биологическое окисление и горение Маслянокислое брожение — достаточно узкоспецифичный вид брожения. Осуществляется бактериями рода Клостридиум. Суть состоит в превращении пирувата в масляную кислоту, придающую продуктам питания неприятный запах и прогорклый вкус. Поэтому реакции биологического окисления, идущие по такому пути, практически не используют в промышленности.

8. примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий).

Задание 1.

Задание 2.

Факт №1: кислород усваивается только в альвеолах

Выше уже упоминалось, что кислород может попасть в кровь только через легкие. Но этот факт настолько же важен, насколько и прост. Поэтому обращаем на него особое внимание.

Воздух проникает в организм по такому пути:

Каждая альвеола опутана сетью тонких капилляров. Здесь кислород и проникает из воздуха в кровь, проходя через альвеолярно-капиллярную мембрану.

Факт №2: для дыхания нужен жир

С внутренней стороны стенки альвеол покрыты специальным веществом, сурфактантом. Он поддерживает альвеолы в форме пузырьков и не дает им схлопнуться на выдохе. И самое главное: с сурфактантом кислород намного быстрее попадает из альвеол в кровь.

Сурфактант состоит на 90% из жиров, на 10% из белков и углеводов. Мало жиров в рационе – в легких будет мало сурфактанта. Кислород будет усваиваться плохо, и даже самый свежий воздух не спасет от гипоксии.

Растительных и животных жиров в рационе должно быть поровну.
Ценные источники растительных жиров – оливковое, кедровое, льняное масла и масло виноградных косточек.
Ценные источники животных жиров – яичный желток, икра, сметана, сливочное масло, желтый сыр.

Если съесть что-нибудь жирное, в организме буквально через несколько часов начинается синтез сурфактанта. Этим занимаются

альвеолоциты

– клетки эпителия, который выстилает стенки альевол.

Факт №3: инфекции, алкоголь, сигареты и выхлопные газы усиливают гипоксию

Для бактерий сурфактант – настоящая вкуснятина. Поэтому они стремятся попасть в альвеолы. В верхних дыхательных путях и бронхах микробам плохо: двигаться мешает слизь и реснитчатый эпителий на стенках дыхательных трубок, кашлевой рефлекс так и норовит «выплюнуть» их из легких, повсюду иммунные клетки-убийцы.

Другое дело – альвеолы. Там нет слизи, реснитчатого эпителия и кашлевого рефлекса, зато есть вкусный и питательный сурфактант и куча кислорода.

Если бактерии поселились в альвеолах, развивается пневмония. При вялотекущей пневмонии бактерии потихоньку подъедают сурфактант, появляется гипоксия.

Теперь понятно, почему в народной медицине простуду, туберкулез и другие легочные болезни лечат жирным молоком или топленым маслом. Эти продукты не убивают бактерии, но восстанавливают слой сурфактанта и снимают симптомы гипоксии.

Что еще плохо влияет на сурфактант и вызывает гипоксию:

Спиртовые пары проходят через сурфактант на выдохе и разжижают его.

При курении альвеолы забиваются смолами. Синтез сурфактанта блокируется. Поэтому курильщики находятся в состоянии перманентной гипоксии.

Функции сурфактанта нарушаются примерно по тому же принципу, что и при курении.

Химические пары в косметических салонах и химчистке тоже разрушают сурфактант.

Ферментация

Ферментация – это название, данное многим различным типам анаэробного дыхания, которые выполняются различными вид бактерий и архебактерий, а также некоторыми эукариотическими клетками в отсутствие кислорода.

Эти процессы могут использовать различные акцепторы электронов и производить различные побочные продукты. Несколько видов брожения:

  • Алкогольная ферментация – Этот тип ферментации, осуществляемый дрожжевыми клетками и некоторыми другими клетками, метаболизирует сахар и производит алкоголь и углекислый газ в качестве побочных продуктов. Вот почему пиво шипучее: во время брожения его дрожжи выделяют как углекислый газ, который образует пузырьки, так и этиловый спирт.
  • Брожение молочной кислоты – Этот тип брожения осуществляется человеком мускул клетки в отсутствие кислорода, а некоторые бактерии. Ферментация молочной кислоты фактически используется людьми, чтобы сделать йогурт. Для приготовления йогурта в молоке выращиваются безвредные бактерии. Молочная кислота, вырабатываемая этими бактериями, придает йогурту характерный острый кислый вкус, а также реагирует с молочными белками, образуя густую кремообразную текстуру.
  • Пропионовая кислота – Этот тип ферментации выполняется некоторыми бактериями и используется для приготовления швейцарского сыра. Пропионовая кислота отвечает за характерный острый ореховый вкус швейцарского сыра. Пузырьки газа, созданные этими бактериями, ответственны за отверстия, найденные в сыре.
  • Acetogenesis – Ацетогенез – это вид ферментации, осуществляемый бактериями, который производит уксусная кислота как его побочный продукт. Уксусная кислота является отличительным ингредиентом в уксусе, который придает ему острый, кислый вкус и запах. Интересно, что бактерии, которые производят уксусную кислоту, используют этиловый спирт в качестве топлива. Это означает, что для производства уксуса сахаросодержащий раствор должен сначала ферментироваться дрожжами для производства спирта, а затем снова ферментироваться бактериями, которые превращают спирт в уксусную кислоту!

Цель клеточного дыхания

Все клетки должны иметь возможность получать и транспортировать энергию для обеспечения жизненных функций. Чтобы клетки продолжали жить, они должны иметь возможность управлять основными механизмами, такими как насосы в клеточных мембранах, которые поддерживают внутреннюю среду клетки таким образом, чтобы она подходила для жизни.

Наиболее распространенной «энергетической валютой» клеток является АТФ – молекула, которая накапливает много энергии в своих фосфатных связях. Эти связи могут быть разорваны, чтобы высвободить эту энергию и вызвать изменения в других молекулах, таких как те, которые необходимы для питания клеточных мембранных насосов.

Поскольку АТФ нестабилен в течение длительных периодов времени, он не используется для длительного хранения энергии. Вместо этого сахара и жиры используются в качестве долгосрочной формы хранения, и клетки должны постоянно обрабатывать эти молекулы, чтобы произвести новый АТФ. Это процесс дыхания.

Процесс аэробного дыхания вырабатывает огромное количество АТФ из каждой молекулы сахара. На самом деле, каждая молекула сахара переваривается растение или клетка животного дает 36 молекул АТФ! Для сравнения, ферментация обычно производит только 2-4 молекулы АТФ.

Анаэробное дыхание процессы, используемые бактериями и архебактериями, дают меньшее количество АТФ, но они могут происходить без кислорода. Ниже мы обсудим, как различные типы клеточного дыхания производят АТФ.

Шаг 1

гликолиз это единственный шаг, который разделяют все виды дыхания. При гликолизе молекула сахара, такая как глюкоза, расщепляется пополам, образуя две молекулы АТФ.

Уравнение для гликолиза имеет вид:

C6H12O6 (глюкоза) 2 NAD 2 АДФ 2 Pi → 2 CH3COCOO- 2 NADH 2 АТФ 2 H2O 2H

Название «гликолиз» происходит от греческого «глико» для «сахара» и «лизис» для «расщепления». Это может помочь вам вспомнить, что гликолиз это процесс расщепления сахара.

В большинстве путей гликолиз начинается с глюкозы, которая затем расщепляется на две молекулы пировиноградной кислоты. Эти две молекулы пировиноградной кислоты затем подвергаются дальнейшей обработке с образованием различных конечных продуктов, таких как этиловый спирт или молочная кислота.

Шаг 2

Сокращение – следующая часть процесса. В химическом смысле «уменьшить» молекулу означает добавить к ней электроны.

В случае ферментации молочной кислоты NADH отдает электрон пировиноградной кислоте, что приводит к конечным продуктам молочной кислоты и NAD . Это полезно для клетки, потому что NAD необходим для гликолиза. В случае спиртового брожения пировиноградная кислота подвергается дополнительной стадии, на которой она теряет атом углерода в форме CO2.

Этапы клеточного дыхания:

1 Этап клеточного дыхания — подготовительный

Каким образом вещества попадают в клетки? В процессе пищеварения организма. Суть процесса пищеварения — расщепление полимеров, поступающих в организм с пищей, до мономеров:

  • белки расщепляются до аминокислот;
  • углеводы — до глюкозы;
  • жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот.

Т.е. в клетку поступают уже мономеры.

Дальше мы рассмотрим путь превращения именно глюкозы .

2 Этап клеточного пищеварения

Гликолиз — ферментативный процесс последовательного расщепления глюкозы в клетках, сопровождающийся синтезом АТФ.

Гликолиз при аэробных условиях ведёт к образованию пировиноградной кислоты (ПВК) (пирувата),

гликолиз в анаэробных условиях (бескислородных или при недостатке кислорода) ведёт к образованию молочной кислоты (лактата).

Процесс идет с участием молекул фосфорной кислоты, поэтому называется окислительное фосфорилирование

Гликолиз является основным путём катаболизма глюкозы в организме животных.

Превращения происходят в цитоплазме клетки, т.е. процесс будет однозначно анаэробным: молекула глюкозы расщепится до ПВК — пировиноградной кислоты с выделением 2 молекул АТФ:

Дальше образовавшаяся пировиноградная кислота поступает в митохондрии, где происходит ее дальнейшее окисление

3 Этап клеточного пищеварения (кислородный)

Поступая в митохондрию, происходит окисление: ПВК под действием кислорода расщепляется до углекислого газа (суммарное уравнение):

Вначале отщепляется один углеродный атом пировиноградной кислоты. При этом образуется углекислый газ, энергия (она запасается в одной молекуле НАДФ) и двухуглеродная молекула — ацетильная группа. Затем реакционная цепь поступает в метаболический координационный центр клетки — цикл Кребса.

Цикл Кребса

(цикл лимонной кислоты)

Цикл Кребса — это реакции, которые начинаются, когда определенная входящая молекула соединяется с другой молекулой, выполняющей функцию «помощника». Такая комбинация инициирует серию других химических реакций, в которых образуются молекулы-продукты и в конце воссоздается молекула-помощник, которая может начать весь процесс вновь.

Для переработки энергии, запасенной в одной молекуле глюкозы, цикл Кребса нужно пройти дважды

Процесс многостадийный, и в нем, помимо различных кислот с интересными названиями участвуют коферменты (КоА).

Что такое коферменты?

  • это органические вещества небольшого размера
  • они способны соединяться с белками ( или прямо с ферментами, у которых, кстати, белковая природа), образуя активное вещество, косплекс, которое будет являться чем-то вроде катализатора.

Приставка «ко-» — это как «со-» — сопродюсер, соотечественник и т.п. Т.е. «вместе, с «

Гликолиз — катаболический путь исключительной важности.

Он обеспечивает энергией клеточные реакции, в том числе и синтез белка.

Промежуточные продукты гликолиза используются при синтезе жиров.

Пируват также может быть использован для синтеза других соединений. Благодаря гликолизу производительность митохондрий и доступность кислорода не ограничивают мощность мышц при кратковременных предельных нагрузках.

Источник

Заключение

  1. Вялость, сонливость, невнимательность, постоянно хочется сладкого – все эти симптомы могут говорить о гипоксии.
  2. Позаботьтесь о воздухообмене дома. Не для того, чтобы обогатить кислородом воздух, а чтобы удалить из него лишний углекислый газ.
  3. Не тратьте деньги на кислородные товары.
  4. Не заставляйте себя спать дольше обычного. Это не поможет при гипоксии. Лучше проветрите спальню.
  5. Ешьте яйца, икру, жирную рыбу, желтый сыр. Заправляйте салаты оливковым маслом.
  6. Про алкоголь и курение советов не будет. Борьба с привычками и соблазнами – дело непростое. А вот от выхлопных газов постарайтесь защититься, хотя бы дома. Если живете рядом с дорогой, держите окна плотно закрытыми, проветривайте дом через приточную вентиляцию.

Будьте здоровы!

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий