аеробне дихання
Аеробне дихання протікає складним шляхом, починається воно реакціями, що приводять до утворення піровиноградної кислоти, і завершується циклом трикарбонових кислот. В результаті повного окислення піровиноградної кислоти відщеплюються вуглекислий газ і водень, який при перенесенні на молекулярний кисень утворює воду. [1]
Аеробне дихання (за участю кисню) - процес зворотний фотосинтезу. [2]
Аеробне дихання є набагато більш ефективним процесом з точки зору постачання клітин енергією. Функція Гіббса для згоряння глюкози дорівнює G - 2880 кДж / моль, і, отже, закінчення витрати палива на стадії молочної кислоти розцінюється як неповне використання ресурсів. При аеробному диханні глюкоза окислюється повністю, і для збереження максимально можливої кількості енергії молекули працює надзвичайно складна система реакцій. [3]
Аеробне дихання є складним процесом, який включає в себе ряд ферментативних окислювально-відновних реакцій, що закінчуються передачею водню кисню. Шляхи передачі водню акцептору можуть бути різними. У багатьох мікроорганізмів відщеплення водню від окисляемого субстрату здійснюється первинними анаеробними дегідрогеназ (наприклад, НАД) за тим же механізмом, що і при бродінні. Аеробне дихання включає в себе дві фази: 1) цикл реакцій, в яких субстрат окислюється до вуглекислого газу, а атоми водню передаються відновлюваних з'єднанням; 2) передача водню кисню. [4]
Процес аеробного дихання є більш складним, так як в ньому беруть участь різні ферменти типу дегідрази і окси-даз. Аеробні мікроорганізми також дуже різноманітні, тому і типів аеробного дихання багато, причому відрізняються вони один від одного ферментами, які беруть участь в окисленні субстрату. У мікроорганізмів, що мають окислювальні ферменти - пе-роксідазу і каталазу, механізм аеробного дихання порівняно простий: водень, каталізуемий дегідрази, передається кисню, при цьому утворюється перекис водню, яка далі за допомогою ферменту пероксидази направляється на окислення специфічного субстрату або розщеплюється каталазой до молекулярного кисню і води, звільняючи тим клітку від накопичення цієї отруйної речовини. Відповідно до теорії Варбурга вирішальною умовою окислення є активування кисню за допомогою заліза, що входить до складу дихального ферменту. У протоплазмі аеробних мікроорганізмів є й інші групи ферментів - переносників кисню, наприклад, окислювальний жовтий дихальний фермент, який легко відновлюється, приєднуючи активоване водень субстрату за допомогою дегідрази, а потім знову окислюється, віддаючи водень молекулярного кисню. При цьому утворюється перекис водню. [5]
Для аеробного дихання плоду необхідний кисень. [6]
Значення анаеробного і аеробного дихання визначається тим, що при цих процесах виділяється енергія, необхідна для життєдіяльності організмів, а також утворюються численні проміжні продукти, які відіграють важливу роль в обміні речовин. [7]
При аеробному диханні виділяється значно більше енергії, ніж при анаеробному. Тому анаеробам доводиться переробляти значно більшу кількість органічної речовини, ніж аеробів, для отримання однакової кількості енергії. [9]
При аеробному диханні кінцевим акцептором електронів в ланцюзі перенесення є молекулярний кисень, тому для облигатно аеробних мікроорганізмів він - необхідна ростовое речовина. Так як для пари О2 / Н2О Eh 810 мВ, то при такому кінцевому акцепторі виходить суттєву перевагу енергії в порівнянні з бродінням і анаеробним диханням, тобто аеробне дихальна ланцюг - досягнення еволюції. При цьому аеробні мікроорганізми можуть мати анаеробні стадії перетворення Сахаров або стадії бродіння (наприклад, гліколіз і молочнокисле бродіння в м'язах), але виключно за рахунок них ці організми не можуть забезпечити себе енергією. [10]
При аеробному диханні окислення глюкози відбувається шляхом послідовних реакцій дегідрування. [11]
При аеробному диханні утворюється в процесі гліколізу піровиноградна кислота в кінцевому підсумку повністю окислюється киснем до СО2 і води. У першій фазі пировиноградная кислота розщеплюється з утворенням СОа і водню. Цей процес протікає в матриксі мітохондрій і включає в себе послідовність реакцій, звану циклом Кребса. У другій фазі відщепився водень через ряд окислювально-відновних реакцій - в так званій дихального ланцюга - окислюється в кінцевому рахунку молекулярним киснем до води. [13]
При аеробному диханні в присутності кисню окислювання йде далі в спеціальних органелах клітини - мітохондріях. В цьому випадку реакції, в яких відбувається попереднє розщеплення дихальних субстратів їжі (в разі Сахаров до піровиноградної кислоти), протікають також анаеробним шляхом поза мітохондрій. [14]