СОБСТВЕННО ДЫХАНИЕ - Дыхание: аэробы и анаэробы; диффузное и системное дыхание - Жизнь и жизнедеятельность

Для всех процессов жизнедеятельности нужна энергия. Поэтому большая часть питательных веществ, получаемых в результате автотрофного или гетеротрофного способов питания, используется в качестве её источника. Энергия высвобождается либо в процессе расщепления высокоэнергетических соединений, в первую очередь таких как белки, жиры и углеводы, либо в результате окислительно-восстановительных реакций (ОВР). Высвобождаемая энергия запасается в молекулах аденозинтрифосфата (АТФ), которые обнаружены во всех живых клетках, будь то эу- или прокариоты.

Дыхание — это процесс извлечения организмом энергии из окружающей среды.

У всех живых существ процесс дыхания одинаков: электрон постепенно переносится организмом от донора к акцептору электронов. Энергия, выделяющаяся в результате переноса, сначала аккумулируется в АТФ, а затем, по мере необходимости, используется вот всех процессах жизнедеятельности. При этом вещество, у которого отнимается электрон, окисляется, а вещество, принимающее электрон, восстанавливается.

В организмах подавляющего большинства эукариот конечным акцептором электрона служит свободный кислород, который, принимая электрон, восстанавливается и образует с водородом воду — такой способ получения энергии жизнедеятельности называют кислородным или аэробным дыханием. А вот у многих прокариот конечным акцептором электрона чаще всего является либо другое неорганическое вещество (чаще всего трёхвалентное железо, нитрат- или сульфат-анион) или же какое-либо органическое вещество - тогда говорят о бескислородном, то есть анаэробном дыхании.

Анаэробное дыхание свойственно в основном бактериям, которые благодаря этому играют важную роль в биогеохимическом цикле серы, азота, железа...

Среди эукариот анаэробное дыхание встречается у некоторых грибов, морских донных беспозвоночных, паразитических червей, фораминифер, архамёб.

Аэробы - используют О₂ для получения энергии жизнедеятельности, например:

2Н₂S + O₂ = 2Н₂O + S +272 кДж

С₆Н₁₂O₆ + 6O₂ = 6СO₂ + 6Н₂O + Е (1 г/моль - 17,2 кДж или 38 АТФ)

углевод

2С₅₇Н₁₁₀О₆ + 163O₂ = 114СO₂ + 110Н₂O + Е (1 г/моль - 38,9 кДж) жир (стеарин)

[Н₂N-СН(R)-СOOН] n + nO₂ = nСO₂ + nН₂O + n... + Е (1 г/моль - 17,6кДж) белок

Дыхание — не обязательно кислород!

Анаэробы - не используют О₂ для получения энергии жизнедеятельности. Например:

С₆Н₁₂O₆ + фермент = 2СНзСН₂ОН + 2СO₂ + Е (1 г/моль — 0,45 кДж или 2 АТФ)

углевод белок этиловый спирт

С₆Н₁₂O₆ + 4NOз = 6СO₂ + 6Н₂O +2N₂ +Е

углевод

С₆Н₁₂O₆ + ЗН₂SO₄ = 6СO₂ + 6Н₂O + ЗН₂S + Е

Углевод

СаSO₄ + СН₄→ СаS + СO₂ + 2Н₂O = СаСОз + Н₂O + Н₂S↑ + Е

Дыхание:

1). Аэробное дыхание: конечный акцептор электрона свободный кислород.

2). Анаэробное дыхание: конечный акцептор электрона другое неорганическое вещество.

3). Брожение (гниение): конечный акцептор электрона другое органическое вещество.

Образующиеся в результате окислительно-восстановительных реакций конечные продукты дыхания выводятся организмом в окружающую среду. Происходит это либо без затрат энергии жизнедеятельности (диффузное), либо с затратами таковой (активный транспорт).

Диффузное дыхание не требует от организма затрат энергии и происходит через всю поверхность тела. Определяется и регулируется физическими законами диффузии по градиенту концентраций: от большей — к меньшей. Диффузное дыхание наблюдается у многих беспозвоночных животных, грибов, растений, одноклеточных организмов.

Диффузия — это перенос вещества вследствие беспорядочного теплового движения молекул или ионов по всем направлениям (броуновское движение).

Системное дыхание происходит против градиента концентраций с затратой энергии жизнедеятельности неким механизмом, представляющим собой систему специализированных тканей или органов. Например, дыхательная система человека состоит из органов: лёгкие, бронхи, дыхательные мышцы и т.п., которые, в свою очередь, складываются из тканей: эпителиальных, мышечных и др.