Przejdź do głównej zawartości

Oddychanie u bakterii

Bakterie oddychają za pomocą dwóch różnych sposobów. Jest to oddychanie beztlenowe lub tlenowe.


Oddychanie beztlenowe

Oddychanie beztlenowe (anareobowe) jest bardziej pierwotnym procesem. Wytworzyło się bowiem w okresie, kiedy nie było w atmosferze tlenu cząsteczkowego. Pierwsze prokarioty musiały więc wykorzystać dostępne środki.
Oddychanie beztlenowe, nazywane również fermentacją, zachodzi bezpośrednio w cytoplazmie komórki prokariotycznej. Organizmy zdolne do przeprowadzenia tego procesu noszą miano: anaeroby, a prościej zwane są organizmami beztlenowymi.
Fermentacja polega na utlenieniu (rozkładzie) cukrów, a w jej wyniku wydzielana jest energia (Rys. 1.).

anaeroby
Rys. 1. Uproszczony schemat oddychania beztlenowego.

W zależności od organizmu, produktem końcowym reakcji mogą być różne związki:

  • etanol, np. u Sarcina, mowa wówczas o fermentacji alkoholowej (częściej przeprowadzana przez drożdże niż przez bakterie),
  • kwas mlekowy, np. u rodzaju Lactobacillus, jest to fermentacja mlekowa,
  • inne.
Oddychanie beztlenowe jest jednak procesem mało wydajnym. Z tego względu, gdy w atmosferze pojawił się tlen cząsteczkowy, niektóre z prokariotów rozwinęły tlenowy sposób oddychania. Nazywane są one areobami, czyli organizmami tlenowymi. 


Oddychanie tlenowe

Podczas oddychania areobowego dochodzi do całkowitego utleniania węglowodanów do dwutlenku węgla i wody (Rys. 2.). Uwalniana ilość energii znacznie przewyższa tę otrzymywaną podczas oddychania beztlenowego. Z tego względu większość współczesnych prokariotów to tlenowce. Początkowe etapy oddychania tlenowego są podobne do tych, które występują w oddychaniu anaerobowym i zachodzą w cytoplazmie bakterii, natomiast końcowe stadia oddychania tlenowego odbywają się na błonie komórkowej, w jej pofałdowaniach zwanych mezosomami. 

aeroby
Rys. 2. Uproszczony schemat oddychania tlenowego.

Procesy podobne

Szczególnym procesem jest fermentacja octowa, która kiedyś niesłusznie zaliczana była do rodzai oddychania beztlenowego. Uznawana jest ona za proces pośredni między oddychaniem beztlenowym a tlenowym. Wynika to z faktu, iż w fermentacji tej produktami są kwas octowy oraz woda (ta druga, jak w przypadku oddychania beztlenowego). Jednakże fermentacji octowej, mimo jej produktów, nie można zaliczyć do oddychania beztlenowego, ponieważ jednym z substratów reakcji jest tlen cząsteczkowy, a drugim alkohol etylowy. Ostatecznie, ze względu na to, proces nazwano pseudofermentacją.

Rys. 3. Uproszczony schemat fermentacji octowej.

Innym, charakterystycznym tylko dla niektórych prokariotów procesem jest wiązanie azotu cząsteczkowego. Przyswajanie azotu z atmosfery jest niezwykłą rzadkością, mimo że wszystkie organizmy potrzebują tego pierwiastka, np. do wbudowywania go w aminokwasy. Umiejętność ta jest złożonym, biochemicznym procesem, który wymaga dużych nakładów energii. Do organizmów, które wiążą azot cząsteczkowy należą bakterie glebowe: będące symbiontami roślinnymi Rhizobium, beztlenowe Clostridium pseudomonas, tlenowe Azotobacter oraz sinice wodne, np. Nostoc, czy Gleocapsa. 
Rys. 4. Heterocysta (oznaczona strzałką)
pośród innych komórek
 w koloni Cyanobacterium Anabaena.
Fragment zdjęcia autorstwa 
Shun-ichi Fukushima i Shigeki Ehira.
Sinice, które potrafią asymilować wolny azot najczęściej żyją w koloniach i wówczas wyłącznie niektóre komórki przeznaczone są do przeprowadzania tego procesu. Komórki takie, właściwie wyspecjalizowane nazwane zostały heterocystami i różnią się nieco wyglądem od reszty organizmów w koloni. 
Ze względu na wiązanie azotu atmosferycznego, organizmy prokariotyczne zdolne do przeprowadzenia tego procesu, mogą żyć w środowiskach glebowych, bądź wodnych, bardzo ubogich w ten pierwiastek. Natomiast obumierając, stają się one dla pozostałych organizmów źródłem przyswajalnego azotu, zapewniając tym samym obieg wspomnianego pierwiastka w środowisku. 


Opracowanie: 





Źródło:

The Ser/Thr Kinase PknH Is Essential for Maintaining Heterocyst Pattern in the Cyanobacterium Anabaena sp. Strain PCC 7120 (2018) Shun-ichi Fukushima and Shigeki Ehira Life 2018, 8(3)
Balesrstet J, Sabath K (2001) Podstawy ewolucjonizmu. Operon. 

Photos Selected by freepik and by biostrefa.net

Komentarze

Popularne posty z tego bloga

Spermatogeneza + Schemat przebiegu spermatogenezy

Spermatogeneza Definicja procesu Spermatogeneza jest procesem przebiegającym w gonadach osobnika męskiego. Ma on na celu wytworzenie męskich komórek rozrodczych – plemników . Przebieg spermatogenezy ryc. 1. Schemat przebiegu spermatogenezy Podstawą do rozpoczęcia spermatogenezy są pierwotne komórki płciowe zwane też  komórkami prapłciowymi (gonocyty) .  Zawartość materiału genetycznego w tych komórkach to 2n. W stadium płodowym komórki te dzielą się mitotycznie, zwiększając swoją liczbę. Część degeneruje, cześć przechodzi do spoczynku (stadium prespermatogonialne). Ok. 3 miesiąca życia z komórek prapłciowych tworzą się spermatogonia , z których powstają natomiast  spermatocyty I rzędu  – największe komórki ( 3-4 rok życia ). Te ostatnie to komórki z ilością materiału genetycznego 2n, powstałe również w wyniku podziałów mitotycznych. Wydarzenia te są etapem nazywanym  spermatogoniogenezą . Po niej następuje kolejny,  spermatocytogeneza . Rozpoczyna się

Rozmnażanie storczyków - keiki

Storczyki wytwarzają nasiona, jednak ich wysiew i otrzymywanie dorosłej rośliny jest czasochłonne i nie zawsze skuteczne. 

Bluszcz - roślina w kulturze, sztuce, religii

Bluszcz pospolity ( Hedera helix L . ) jest gatunkiem zwanym wiecznie zielonym pnączem. Hedera helix L. należy do rodziny araliowatych ( Araliaceae ) i jest jedynym jej przedstawicielem w polskiej florze. Stanowi on również jedyne polskie pnącze o liściach zimotrwałych. Siedliska posiada on w lasach całej Polski. Podlega on jednak ochronie prawnej, mimo że jest gatunkiem inwazyjnym. Występuje on w całej Europie i Azji Mniejszej.

Aparaty szparkowe

Aparat szparkowy to niezwykle ważny element funkcjonalny rośliny. 

Ajoloty, czyli „węże z łapkami”

Co wyjdzie ze skrzyżowania węża, kreta i dżdżownicy? Komisja etyczna ds. nauki tym się nie zainteresuje, bo coś takiego już istnieje w naturze. W Meksyku żyją 4 endemiczne gatunki gadów z rodziny Bipedidae, przypominające węże z krecimi łapkami.