Цикъл 1, урок 5 – Обмяна на веществата при бактериите. Дишане и ферментации

Бактериите имат еднотипно устройство, но много разнообразна обмяна на веществата. Всички типове обмяна на веществата, които се наблюдават при по-сложните организми, се откриват и при едни или други видове бактерии. Освен това някои бактерии имат обмяна на веществата, която не се среща при нито един по-сложен организъм. Тук ще разгледаме само най-важните типове обмяна при бактериите.

Видове органични вещества в клетката. Всяка клетка съдържа разнообразни органични вещества. Някои от тях имат по-малки молекули, а други – по-големи. Органичните вещества с малка молекула се наричат мономери, а тези с голяма молекула – полимери. Молекулата на всеки полимер се състои от много молекули на определен мономер, свързани помежду си в дълга верига.

Органичните вещества в клетката се различават не само по големината, а и по вида на молекулата си. По този белег те се делят на въглехидрати, белтъци, мазнини и други. При нашето разглеждане ще се ограничим с въглехидратите.

Пример за полимерен въглехидрат е нишестето (скорбялата). Примери за мономерни въглехидрати са гроздовата захар (глюкозата) и плодовата захар (фруктозата). Нишестето е полимер на глюкозата.

Органичните вещества като източник на енергия. Знаем от физиката, че всяко тяло, за да прави каквото и да било, използва енергия. Клетките и организмите, за да живеят, също се нуждаят от енергия. Получават я, като разграждат органични мономери до още по-прости органични и неорганични молекули. При това се отделя енергия. Клетката я “улавя” и използва, за да поддържа строежа и състава си, да расте, да се дели и да върти камшичето си, ако има такова.

Глюкозата е предпочитан източник на енергия за клетките. Към другите органични мономери се посяга едва когато глюкозата свърши. Когато говорим за получаване на енергия чрез разграждане на органични съединения, имаме предвид най-вече разграждане на глюкозата.

Има два основни начина за разграждане на органични молекули: със и без участие на кислород. Организмите, които използват кислород, се наричат аеробни, а тези, които не го използват – анаеробни. Термините идват от гръцките думи за “живот с въздух” и “живот без въздух”.

Дишане. Повечето съвременни бактерии са аеробни и получават енергия чрез разграждане с помощта на кислород. При това органичните съединения изцяло се превръщат в неорганични – вода и въглероден двуокис. Получаването на енергия чрез разграждане на органични вещества до вода и въглероден двуокис с участието на кислород се нарича дишане. В обикновения език “дишане” наричаме поемането и отделянето на въздух. Биологията е разширила и донякъде е променила значението на думата.

Дишането прилича на горенето. Всъщност, ако представим дишането и горенето с химични формули, ще получим две еднакви уравнения. Разликата е, че при горенето енергията се отделя наведнъж и затова е разрушителна, а при дишането – на малки части, които не увреждат клетката.

Анаеробно разграждане. За нас е трудно да си представим, че може да се живее без въздух. Но анаеробните бактерии не се нуждаят от него. Те се снабдяват с енергия, като разграждат органични вещества  без участието на кислород. Това разграждане се нарича анаеробно или безкислородно. То е по-несъвършено от аеробното, защото осигурява за клетката много по-малко енергия.

Анаеробните бактерии се различават по своята обмяна не само от аеробните, а и помежду си. Има различни типове анаеробно разграждане.

Много анаеробни бактерии разграждат органичните съединения без нужда от допълнително вещество. Получаването на енергия чрез преподреждане на атомите в молекулата на органичните съединения се нарича ферментация. При ферментацията мономерите се разграждат не до неорганични вещества, а до по-прости органични вещества. Затова казваме, че при ферментацията разграждането на органичните съединения не стига докрай.

Най-простият вид ферментация е млечнокиселата. При нея глюкозата и другите въглехидратни мономери се разграждат до млечна киселина. Бактериите, които я осъществяват, се наричат млечнокисели. Човекът ги използва за получаване на кисело мляко и кисело зеле.

Преди милиарди години Земята е била населена само с анаеробни бактерии. Появата на кислород в атмосферата е била бедствие за тях. Много видове анаеробни бактерии и досега се крият в безкислородни ниши, защото кислородът ги убива. Други, например млечнокиселите бактерии, го понасят. Но и за тях той не е благо, защото дава предимство на съперниците им – аеробните бактерии.

Нещо в повече

Ферментацията не е единственият начин за анаеробно разграждане. Някои анаеробни бактерии разграждат органичните съединения до въглероден двуокис с участието на допълнително вещество, чиято роля е като тази на кислорода при аеробното разграждане. Процесът се нарича анаеробно дишане.

В Черно море живеят анаеробни бактерии, които вместо кислород използват сяра. При тяхното анаеробно дишане вместо вода се отделя сероводород. С течение на времето този отровен газ се е натрупал в дълбочините на Черно море и там вече могат да живеят само бактериите, които го понасят.

Copyright Майя Маркова Имате право да съхранявате, размножавате и разпространявате този текст, стига да не го представяте като създаден от вас или от трето лице и да не извличате печалба.

Към съдържанието

Реклама

Етикети: образование, учебник