Различают внешнее дыхание - совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа клеточное, или тканевое, дыхание - использование кислорода клетками и тканями для окисления органических веществ с освобождением энергии, необходимой для жизнедеятельности клеток. Дыхание характерно для клеток человека, животных, растений, грибов и многих микроорганизмов. В зависимости от типа дыхания различают аэробные и анаэробные микроорганизмы, многие из них способны переходить от одного типа дыхания к другому.
Молекулярная основа этих процессов - ступенчатое окисление углерода органических молекул до СО2 и воды. Свободная энергия клеточного топлива запасается в форме энргии фосфатных связей АТФ (см. Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Выделившаяся энергия используется клеткой для выполнения работы: активного транспорта веществ через мембраны, механического движения, синтеза новых соединений и т.д.
Основные структуры эукариотической клетки, где происходит дыхание, - митохондрш У прокариот нет митохондрий, и фермент дыхания располагаются на внутренней стороне не клеточной мембраны.
Процесс дыхания складывается из нескольких этапов.
Сначала происходит гидролиз. Углеводы, аминокислоты, жиры подвергаются окислительному распаду. Окисление начинается с бескислородного расщепления глюкозы гликолиза. Продукты обмена гликолиза Включаются в так называемый цикл Кребса - замкнутый цикл последовательных биохимических реакций. При этом образуются СО2 и водород (протон + электрон). СО2 выводится из клетки а водород идет в "дыхательную цепь" - цепь последовательных реакций переноса водорода и электронов. Ферменты, обслуживающие "дыхательную цепь", располагаются на внутренней мембране митохондрий. Энергия, выделившаяся при переносе водорода и электронов в этой цепи, используется для образования АТФ в ходе окислительного фосфорилирования. Образующиеся внутри митохондрии молекулы АТФ переносятся в цитоплазму; обмениваясь на молекулы АДФ (аденозиндифосфорная кислота), находящиеся вне митохондрии.
Аэробные клетки большую часть энергии получают за счет дыхания. Это очень сложный, но наиболее экономичный путь. При окислении глюкозы освобождается энергии в 13 раз больше, чем при анаэробном расщеплении. При бескислородном расщеплении I молекулы глюкозы синтезируются 2 молекулы АТФ, при расщеплении 1 молекулы глюкозы в npисутствии кислорода образуется 36 молей АТФ, т.е. в 18 раз больше!
Бескислородный путь получения энергии клетками более древний. Дыхание возникло на Земле позже, когда в ее атмосфере появился кислород.
Прочие статьи:
Достижения современной цитологии
Новые методы, особенно электронная микроскопия, применение радиоактивных изотопов и высокоскоростного центрифугирования, появившиеся после 1940-х годов, позволили достичь огромных успехов в изучении строения клетки. В разработке единой ко ...
Анаэробные процессы. Спиртовое брожение
Спиртовым брожением называется процесс превращения микроорганизмами сахара в этиловый спирт и углекислый газ:
Возбудители спиртового брожения являются дрожжи. Спиртовое брожение могут вызвать некоторые мицелиальные грибы, однако при эт ...
Сигнальные пептидазы
Для удаления временных N-концевых сигнальных пептидов необходимы специфические белки. Наиболее полно охарактеризованы сигнальные протеазы из Е. coli. Большинство экспортируемых белков Е. coli содержат сигнальный пептид, который отщепляетс ...