Клеток по способу дыхания

Типы дыхания живых существ

типы дыхания живых существ Они варьируются в зависимости от типа организма, о котором мы говорим, и их физических характеристик. В целом, живые существа одной семьи (растения, грибы, бактерии . ) будут дышать одинаково..

Дыхание является одним из основных процессов всех живых существ. Благодаря этому организмы могут получать кислород, необходимый им для превращения пищи в энергию. Однако не все живые существа практикуют дыхание одинаково.

Животные, однако, являются исключением. В животном мире мы можем найти несколько типов дыхания в зависимости от органов, которые были разработаны для этой цели. Таким образом, есть животные с жабрами, другие с легкими и другие, которые дышат через собственную кожу.

• 1 Типы дыхания, общие для всех живых существ
  • 1.1 Аэробное дыхание
  • 1.2 Анаэробное дыхание
• 2 Дыхание в растениях
• 3 Дыхание у животных
  • 3.1 Кожное дыхание
  • 3.2 Трахеальное дыхание
  • 3.3 Жаберное дыхание
  • 3.4 Легочное дыхание
• 4 Ссылки

Типы дыхания, общие для всех живых существ

Хотя дыхание растений, животных и бактерий происходит через разные процессы, все типы живых существ имеют некоторые важные характеристики. В частности, ваше дыхание можно разделить на два четко различимых типа: аэробный и анаэробный.

Аэробное дыхание

Аэробное дыхание — это способ извлечения энергии из питательных веществ посредством сложного процесса, в котором кислород извне используется для окисления молекул пищи, таких как глюкоза..

В целом, этот тип дыхания типичен для сложных организмов, таких как все эукариотические организмы и некоторые бактерии. Аэробное дыхание происходит в митохондриях.

В этом процессе, помимо энергии, также выделяются CO2 и вода..

Анаэробное дыхание

Анаэробное дыхание отличается от предыдущего в основном отсутствием внешнего кислорода во время процесса. Он используется в основном некоторыми типами бактерий; и CO2 и этиловый спирт высвобождаются. Однако его не следует путать с брожением.

Дыхание в растениях

Растения также дышат. Хотя они производят кислород в процессе фотосинтеза, им также необходимо обменять CO2, который они производят, на кислород извне.

Все части растения дышат: стебель, корни, листья и даже цветы. Части, которые находятся в контакте с воздухом, поглощают кислород через небольшие отверстия в листьях (устьицах) и стволе или стволе (чечевица).

Однако, несмотря на то, что растения могут поглощать кислород через все его части, его основным дыхательным органом являются листья, которые также ответственны за фотосинтез. Оба процесса происходят одновременно в присутствии солнечного света.

В целом, листья отвечают за два дыхательных процесса: обмен углекислого газа на кислород и выброс водяного пара, который происходит при аэробном дыхании, в окружающую среду..

Корни растения также должны дышать, чтобы они поглощали кислород из воздушных карманов, оставленных в земле..

Дыхание у животных

У животных мы можем найти большие различия в типах дыхания, которые они практикуют. На протяжении истории эволюции у животных развивались различные специализированные органы, которые позволяли им адаптироваться к окружающей среде и дышать максимально эффективно..

В зависимости от основного органа, который животное использует для поглощения кислорода, мы можем в основном найти четыре типа дыхания: кожное дыхание, дыхание трахеи, ветвистое дыхание и легочное дыхание..

Кожное дыхание

Кожное дыхание является наименее сложным типом дыхания животных, поскольку организмы, которые его практикуют, не нуждаются в каком-либо специализированном органе, чтобы практиковать его. Обмен кислорода и углекислого газа происходит непосредственно через кожу.

Обычно этот тип дыхания встречается у мелких животных с очень тонкой кожей и поэтому позволяет без проблем проходить через дыхательные пути. Некоторые из животных, которые практикуют это — улитки, жабы и черви.

Трахеальное дыхание

Дыхание трахеи практикуется под искусством: насекомые, паукообразные, ракообразные . Оно характеризуется появлением трубок, называемых трахеями, которые связаны друг с другом и снаружи. Эти трахеи отвечают за транспортировку кислорода к клеткам животного..

Трахеи связаны с наружными отверстиями, называемыми дыхальцами, через которые происходит обмен кислорода и углекислого газа. Одной из самых любопытных особенностей этого типа дыхания является то, что он не требует вмешательства какого-либо типа системы кровообращения..

Жаберное дыхание

Ветвистое дыхание — это дыхательная система, используемая водными животными. Этот тип организмов осуществляет обмен кислорода и углекислого газа через органы, называемые жабрами, которые способны отфильтровывать растворенный в воде кислород..

Как только кислород поглощается из воды, жабры передают его в кровь, которая затем транспортирует его во все клетки и ткани организма животного. Оказавшись в клетках, митохондрии используют кислород для получения энергии.

Благодаря функционированию этой системы животным, которые выполняют ветвистое дыхание, требуется система кровообращения, чтобы кислород достигал всех клеток их тела..

Легочное дыхание

Легкое дыхание является наиболее сложной формой дыхания животных и характерно для млекопитающих, рептилий и птиц. Самая замечательная особенность этого типа дыхания — появление специализированных органов, называемых легкими, которые отвечают за обмен газов с внешней средой..

У человека дыхательная система делится на две части: верхнюю и нижнюю.

• Верхняя дыхательная система состоит из ноздрей, носовой полости, глотки и гортани.
• Нижняя дыхательная система состоит из трахеи, бронхов, бронхиол и альвеол.

У людей воздух проходит через ноздри и проходит через всю дыхательную систему в бронхи, где ток разделяется между двумя легкими. Попав в каждое легкое, воздух достигает альвеол, которые отвечают за обмен диоксида углерода на кислород.

Источник

Клеточное дыхание

Клеточное или тканевое дыхание — совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов, в ходе которых происходит окисление углеводов, липидов и аминокислот до углекислого газа и воды. Высвобожденная энергия запасается в химических связях макроэргических соединений (АТФ и др.) и может быть использована по мере необходимости. Входит в группу процессов катаболизма. О физиологических процессах транспортировки к клеткам многоклеточных организмов кислорода и удалению от них углекислого газа см. статью Дыхание.

Содержание

Использование различных начальных субстратов

В качестве исходных субстратов дыхания могут выступать различные вещества, преобразуемые в ходе специфических метаболических процессов в Ацетил-КоА с высвобождением ряда побочных продуктов. Восстановление НАД (НАДФ) и образование АТФ может происходить уже на этом этапе, однако большая их часть образуется в цикле трикарбоновых кислот при переработке Ацетил-КоА.

Гликолиз

Гликолиз — путь ферментативного расщепления глюкозы — является общим практически для всех живых организмов процессом. У аэробов он предшествует собственно клеточному дыханию, у анаэробов завершается брожением. Сам по себе гликолиз является полностью анаэробным процессом и для осуществления не требует присутствия кислорода.

Первый его этап протекает с расходом энергии 2 молекул АТФ и включает в себя расщепление молекулы глюкозы на 2 молекулы глицеральдегид-3-фосфата. На втором этапе происходит НАД-зависимое окисление глицеральдегид-3-фосфата, сопровождающееся субстратным фосфорилированием, то есть присоединением к молекуле остатка фосфорной кислоты и формированием в ней макроэргической связи, после которого остаток переносится на АДФ с образованием АТФ.

Таким образом, уравнение гликолиза имеет следующий вид:

Сократив АТФ и АДФ из левой и правой частей уравнения реакции, получим:

Окислительное декарбоксилирование пирувата

Образовавшаяся в ходе гликолиза пировиноградная кислота (пируват) под действием пируватдегидрогеназного комплекса (сложная структура из 3 различных ферментов и более 60 субъединиц) распадается на углекислый газ и ацетальдегид, который вместе с Кофермент А образует Ацетил-КоА. Реакция сопровождается восстановлением НАД до НАД∙Н.

У эукариот процесс протекает в матриксе митохондрий.

β-окисление жирных кислот

Деградация жирных кислот (у некоторых организмов также алканов) происходит у эукариот в матриксе митохондрий. Суть этого процесса заключается в следующем. На первой стадии к жирной кислоте присоединяется кофермент А с образованием ацил-KoA. Он дегидрируется с последовательным переносом восстановительных эквивалентов на убихинон дыхательной ЭТЦ. На второй стадии происходит гидратирование по двойной связи С=С, после чего на третьей стадии происходит окисление полученной гидроксильной группы. В ходе этой реакции восстанавливается НАД.

Наконец, на четвёртой стадии образовавшаяся β-кетокислота расщепляется β-кетотиолазой в присутствии кофермента А на ацетил-КоА и новый ацил-КоА, в которой углеродная цепь на 2 атома короче. Цикл β-окисления повторяется до тех пор, пока вся жирная кислота не будет переработана в ацетил-КоА.

Цикл трикарбоновых кислот

Ацетил-КоА под действием цитратсинтазы передаёт ацетильную группу оксалоацетату с образованием лимонной кислоты, которая поcтупает в цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса). В ходе одного оборота цикла лимонная кислота несколько раз дегидрируется и дважды декарбоксилируется с регенерацией оксалоацетата и образованием одной молекулы ГТФ (способом субстратного фосфорилирования), трёх НАДН и ФАДН₂.

Суммарное уравнение реакций:

Ацетил-КоА + 3НАД + + ФАД + ГДФ + Ф_н + 2H₂O + КоА-SH = 2КоА-SH + 3НАДH + 3H + + ФАДН₂ + ГТФ + 2CO₂

У эукариот ферменты цикла находятся в свободном состоянии в матриксе митохондрий, только сукцинатдегидрогеназа встроена во внутреннюю митохондриальную мембрану.

Окислительное фосфорилирование

Основное количество молекул АТФ вырабатывается по способу окислительного фосфорилирования на последней стадии клеточного дыхания: в электронтранспортной цепи. Здесь происходит окисление НАД∙Н и ФАДН₂, восстановленных в процессах гликолиза, β-окисления, цикла Кребса и т. д.. Энергия, выделяющаяся в ходе этих реакций, благодаря цепи переносчиков электронов, локализованной во внутренней мембране митохондрий (у прокариот — в цитоплазматической мембране), трансформируется в трансмембранный протонный потенциал. Фермент АТФ-синтаза использует этот градиент для синтеза АТФ, преобразуя его энергию в энергию химических связей. Подсчитано, что молекула НАД∙Н может дать в ходе этого процесса 2.5 молекулы АТФ, ФАДН₂ — 1.5 молекулы.

Конечным акцептором электрона в дыхательной цепи аэробов является кислород.

Анаэробное дыхание

Если в электронтранспортной цепи вместо кислорода используется другой конечный акцептор (трёхвалентное железо, нитрат- или сульфат-анион), дыхание называется анаэробным. Анаэробное дыхание свойственно в основном бактериям, которые благодаря этому играют важную роль в биогеохимическом цикле серы, азота и железа. Денитрификация — один из типов анаэробного дыхания — является одним из источников парниковых газов, железобактерии принимают участие в образовании железомарганцевых конкреций. Среди эукариот анаэробное дыхание встречается у некоторых грибов, морских донных беспозвоночных, паразитических червей [1] и протистов — например, фораминифер [1].

Общее уравнение дыхания, баланс АТФ

Стадия	Выход кофермента	Выход АТФ (ГТФ)	Способ получения АТФ
Первая фаза гликолиза	−2	Фосфорилирование глюкозы и фруктозо-6-фосфата с использованием 2 АТФ из цитоплазмы.
Вторая фаза гликолиза	4	Субстратное фосфорилирование
	2 НАДН	3 (5)	Окислительное фосфорилирование. Только 2 АТФ образуется из НАДН в электронтранспортной цепи, поскольку кофермент образуется в цитоплазме и должен быть транспортирован в митохондрии. При использовании малат-аспартатного челнока для транспорта в митохондрии из НАДН образуется 3 моль АТФ. При использовании же глицерофосфатного челнока образуется 2 моль АТФ.
Декарбоксилирование пирувата	2 НАДН	5	Окислительное фосфорилирование
Цикл Кребса	2	Субстратное фосфорилирование
	6 НАДН	15	Окислительное фосфорилирование
	2 ФАДН2	3	Окислительное фосфорилирование
Общий выход		30 (32) АТФ [2]	При полном окислении глюкозы до углекислого газа и окислении всех образующихся коферментов.

Примечания

1. ↑ Tielens A.G.M., Rotte C., van Hellemond J.J., Martin W. Mitochondria as we don’t know them (Trends in Biochem.Sci.,2002,27,11,564-572
2. ↑David L. Nelson, Michael M. Cox Lehninger Principles of Biochemistry. — 4. — W. H. Freeman, 2004. — 1100 с.

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Клеточное дыхание» в других словарях:

клеточное дыхание — — [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN cell respiration … Справочник технического переводчика

Дыхание — Диафрагмальный (брюшной) тип дыхания у человека У этого термина существуют и другие значения, см. Клеточное дыхание … Википедия

ДЫХАНИЕ — Обычно дыхание ассоциируется с вдохом и выдохом, т.е. дыхательными движениями, необходимыми для вентиляции легких у наземных позвоночных. Однако у большинства организмов ни этих движений, ни самих легких нет, поэтому более общее определение… … Энциклопедия Кольера

ДЫХАНИЕ — ДЫХАНИЕ, совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и удаление диоксида углерода (внешнее дыхание), а также использование кислорода клетками и тканями для окисления органических веществ с освобождением энергии,… … Современная энциклопедия

ДЫХАНИЕ — совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа (внешнее дыхание), а также использование кислорода клетками и тканями для окисления органических веществ с освобождением энергии, необходимой для… … Большой Энциклопедический словарь

Дыхание — ДЫХАНИЕ, совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и удаление диоксида углерода (внешнее дыхание), а также использование кислорода клетками и тканями для окисления органических веществ с освобождением энергии,… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ДЫХАНИЕ — ДЫХАНИЕ, я, ср. 1. Процесс поглощения кислорода и выделения углекислого газа живыми организмами. Органы дыхания. Клеточное д. (спец.). 2. Втягивание и выпускание воздуха лёгкими. Ровное д. Сдерживать д. Д. весны (перен.). • Второе дыхание прилив… … Толковый словарь Ожегова

дыхание — ДЫХАНИЕ, ДЫХАНЬЕ, я; ср. 1. Вбирание и выпускание воздуха лёгкими или (у некоторых животных) иными соответствующими органами как процесс поглощения кислорода и выделения углекислого газа живыми организмами. Органы дыхания. Шумное, тяжёлое,… … Энциклопедический словарь

Дыхание — в общеупотребительном смысле обозначает ряд беспрерывно чередующихся во время жизни движений грудной клетки в форме вдоха и выдоха и обусловливающих, с одной стороны, прилив свежого воздуха в легкие, а с другой выведение из них уже испорченного… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Дыхание — I Дыхание (respiratio) совокупность процессов, обеспечивающих поступление из атмосферного воздуха в организм кислорода, использование его в биологическом окислении органических веществ и удаление из организма углекислого газа. В результате… … Медицинская энциклопедия

Источник