Организмы которым нужен кислород называют. Какая разница между аэробными и анаэробными бактериями? Зачем нужно кислородное дыхание, если есть бескислородное

Все живые организмы делятся на аэробов и анаэробов, включая бактерий. Поэтому существует два типа бактерий в организме человека и вообще в природе – аэробные и анаэробные. Аэробы должны получать кислород , чтобы жить, тогда как он не нужен вообще или не обязателен . И те, и другие типы бактерий играют важную роль в экосистеме, принимая участие в разложении органических отходов. Но среди анаэробов много видов, которые способны вызывать проблемы со здоровьем у человека и животных.

Люди и животные, а также большинство грибов и т.д. – все обязательные аэробы, которым нужно дышать и вдыхать кислород, чтобы выжить.

Анаэробные бактерии в свою очередь делятся на:

  • факультативные (условные) – нуждаются в кислороде для более эффективного развития, но могут обходится без него;
  • облигатные (обязательные) – кислород для них смертелен и убивает через некоторое время (оно зависит от вида).

Анаэробные бактерии способны жить в местах, где мало кислорода, таких как человеческая ротовая полость, кишечник. Многие из них вызывают заболевания в тех областях человеческого организма, где меньше кислорода, – горле, во рту, кишечнике, среднем ухе, ранах (гангрены и абсцессы), внутри прыщей и т.д. Помимо этого есть и полезные виды, помогающие пищеварению.

Аэробные бактерии, по сравнению с анаэробными, используют O2 для клеточного дыхания. Анаэробное же дыхание означает энергетический цикл с меньшей эффективностью для производства энергии. Аэробное дыхание – это энергия, выделяемая сложным процессом, когда O2 и глюкоза метаболизируются вместе внутри митохондрий клетки.

При сильных физических нагрузках организм человека может испытывать кислородное голодание. Это вызывает переключение на анаэробный метаболизм в скелетных мышцах, в процессе которого вырабатываются кристаллы молочной кислоты в мышцах, так как углеводы расщепляются не полностью. После этого мышцы позже начинают болеть (крепатура) и лечатся путем массирования области для ускорения растворения кристаллов и естественным вымыванием их кровотоком со временем.

Анаэробные и аэробные бактерии развиваются и размножаются при ферментации – в процессе разложения органических веществ при помощи ферментов. При этом аэробные бактерии используют кислород, присутствующий в воздухе для энергетического метаболизма, по сравнению с анаэробными бактериями, которые не нуждаются в кислороде из воздуха для этого.

Это можно понять, проведя эксперимент, чтобы идентифицировать тип, выращивая аэробные и анаэробные бактерии в жидкой культуре. Аэробные бактерии соберутся сверху, чтобы вдохнуть больше кислорода и выжить, тогда как анаэробные – скорее соберутся на дне, чтобы избежать кислорода.

Почти все животные и люди являются обязательными аэробами, для которых требуется кислород для дыхания, тогда как стафилококки во рту являются примером факультативных анаэробов. Отдельные человеческие клетки также являются факультативными анаэробами: они переключаются на ферментацию молочной кислоты, если кислород недоступен.

Краткое сравнение аэробных и анаэробных бактерий

  1. Аэробные бактерии используют кислород, чтобы оставаться в живых.
    Анаэробные бактерии нуждаются в минимальном количестве кислорода или вообще умирают в его присутствии (зависит от видов) и, следовательно, избегают O2.
  2. Многие виды среди тех и других видов бактерий играют важную роль в экосистеме, принимая участия в разложении органических веществ – являются редуцентами. Но грибы в этом плане более важны.
  3. Анаэробные бактерии являются причиной различных заболеваний различных заболеваний, от боли в горле до ботулизма, столбняка и других.
  4. Но среди анаэробных бактерий также присутствуют и те, что приносят пользу, например, расщепляют вредные для человека растительные сахара в кишечнике.

1. Во всех листьях есть жилки. Из каких структур они образованы? Какова их роль в транспорте веществ по растению?

Жилки образованы сосудисто-волокнистыми пучками, которые пронизывают всё растение, соединяя его части - побеги, корни, цветки и плоды. Их основу составляют проводящие ткани, которые осуществляют активное перемещение веществ, и механические. Вода и растворённые в ней минеральные вещества передвигаются в растении от корней к надземным частям по сосудам древесины, а органические вещества - по ситовидным трубкам луба из листьев в другие части растения.

Кроме проводящей ткани в состав жилки входит механическая ткань: волокна, придающие листовой пластине прочность и упругость.

2. Какова роль кровеносной системы?

Кровь разносит по организму питательные вещества и кислород, выносит углекислый газ и другие продукты распада. Таким образом, кровь выполняет дыхательную функцию. Белые кровяные клетки выполняют защитную функцию: они уничтожают попавшие в организм болезнетворные микроорганизмы.

3. Из чего состоит кровь?

Кровь состоит из бесцветной жидкости - плазмы и клеток крови. Различают красные и белые кровяные клетки. Красные кровяные клетки придают крови красный цвет, так как в их состав входит особое вещество - пигмент гемоглобин.

4. Предложите простые схемы замкнутой и незамкнутой кровеносных систем. Укажите на них сердце, сосуды и полость тела.

Схема незамкнутой кровеносной системы

5. Предложите опыт, доказывающий движение веществ по организму.

Докажем, что вещества движутся по организму на примере растения. Поставим в воду, подкрашенную красными чернилами, молодой побег какого-либо дерева. Через 2-4 суток вытащим побег из воды, смоем с него чернила и отрежем кусочек нижней части. Рассмотрим сначала поперечный срез побега. На срезе видно, что древесина окрасилась в красный цвет.

Затем разрежем вдоль оставшуюся часть побега. Красные полоски появились в местах окрасившихся сосудов, которые входят в состав древесины.

6. Садоводы размножают некоторые растения срезанными веточками. Они сажают веточки в землю и накрывают банкой до полного укоренения. Объясните значение банки.

Под банкой формируется за счет испарения высокая постоянная влажность. Поэтому растение меньше испаряет влаги и не завянет.

7. Почему срезанные цветы рано или поздно вянут? Как можно предотвратить их скорое увядание? Составьте схему транспорта веществ в срезанных цветах.

Срезанные цветы не являются полноценным растением, т. к. у них удалена коневая система, которая обеспечивала адекватное (задуманное природой) всасывание воды и минеральных веществ, а также и часть листьев, которые обеспечивали фотосинтез.

Увядает цветок главным образом потому, что в срезанном растении, цветке в связи с усиленным испарением не хватает влаги. Начинается это с момента срезки и особенно когда цветок и листья долго находятся без воды, имеют большую поверхность испарения (срезанная сирень, срезанная гортензия). Многим срезанным оранжерейным цветам трудно переносить разницу температур и влажности того места, где они выращивались, с сухостью и теплом жилых комнат.

Но цветок может отцветать, или стареть, процесс этот естественный и необратимый.

Чтобы избежать увядания и продлить срок жизни цветов, букет цветов должен быть в особой упаковке, служащей для предохранения от сминания, проникновения солнечных лучей, тепла рук. На улице букет желательно нести цветками вниз (влага всегда на время переноса цветов будет поступать непосредственно к бутонам).

Одна из основных причин увядания цветов в вазе - уменьшение содержания сахаров в тканях и обезвоживание растения. Происходит это чаще всего из-за закупорки сосудов пузырьками воздуха. Чтобы избежать этого, конец стебля опускают в воду и делают косой срез острым ножом или секатором. После этого цветок уже не вынимают из воды. Если же такая потребность возникает, то операцию повторяют снова.

Перед тем как поставить срезанные цветы в воду, удаляют со стеблей все нижние листья, а у роз - еще и шипы. Это уменьшит испарение влаги и предотвратит бурное развитие бактерий в воде.

8. В чём заключается роль корневых волосков? Что такое корневое давление?

Вода поступает в растение через корневые волоски. Покрытые слизью, тесно соприкасаясь с почвой, они всасывают воду с растворёнными в ней минеральными веществами.

Корневое давление - это сила, вызывающая одностороннее движение воды от корней к побегам.

9. Каково значение испарения воды листьями?

Попав в листья, вода испаряется с поверхности клеток и в виде пара через устьица выходит в атмосферу. Этот процесс обеспечивает непрерывный восходящий ток воды по растению: отдав воду, клетки мякоти листа, подобно насосу, начинают интенсивно поглощать её из окружающих их сосудов, куда вода поступает по стеблю из корня.

10. Весной садовод обнаружил два повреждённых дерева. У одного мыши повредили кору частично, у другого зайцы обгрызли ствол кольцом. Какое дерево может погибнуть?

Может погибнуть дерево, у которого зайцы обгрызли ствол кольцом. В результате этого будет уничтожен внутренний слой коры, который называют лубом. По нему перемещаются растворы органических веществ. Без их притока клетки, находящиеся ниже повреждения погибнут.

Между корой и древесиной залегает камбий. Весной и летом камбий энергично делится, и в результате в сторону коры откладываются новые клетки луба, а в сторону древесины - новые клетки древесины. Поэтому жизнь дерева будет зависеть от того, поврежден ли камбий.

Вы, наверно, знаете, что дыхание необходимо для того, чтобы в организм с вдыхаемым воздухом поступал кислород, необходимый для жизни, а при выдохе организм выделяет наружу углекислый газ.

Дышит все живое - и животные, и птицы, и растения.

А зачем живым организмам так необходим кислород, что без него невозможна жизнь? И откуда в клетках берется углекислый газ, от которого организму нужно постоянно освобождаться?

Дело в том, что каждая клеточка живого организма представляет собой маленькое, но очень активное биохимическое производство. А вы знаете, что никакое производство невозможно без энергии. Все процессы, которые протекают в клетках и тканях, протекают с потреблением большого количества энергии.

Откуда же она берется?

С пищей, которую мы едим, - из углеводов, жиров и белков. В клетках эти вещества окисляются . Чаще всего цепь превращений сложных веществ приводит к образованию универсального источника энергии - глюкозы. В результате окисления глюкозы высвобождается энергия. Вот для окисления как раз и нужен кислород. Энергию, которая высвобождается в результате этих реакций, клетка запасает в виде особых высокоэнергетических молекул - они, как батарейки, или аккумуляторы, отдают энергию по необходимости. А конечным продуктом окисления питательных веществ являются вода и углекислый газ, который удаляются из организма: из клеток он поступает в кровь, которая переносит углекислый газ в легкие, и там он выводится наружу в процессе выдоха. За один час через легкие человек выделяет от 5 до 18 литров углекислого газа и до 50 граммов воды.

Кстати...

Высокоэнергетические молекулы, которые являются "топливом" для биохимических процессов, называются АТФ - аденозинтрифосфорная кислота. У человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ составляет менее 1 минуты. Человеческий организм синтезирует около 40 кг АТФ в день, но при этом вся она практически тут же тратится, и запаса АТФ в организме практически не создаётся. Для нормальной жизнедеятельности необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ. Вот почему без поступления кислорода живой организм может прожить максимум несколько минут.

А бывают ли живые организмы, которые не нуждаются в кислороде?

С процессами анаэробного дыхания знаком каждый из нас! Так, брожение теста или кваса - это пример анаэробного процесса, осуществляемого дрожжами: они окисляют глюкозу до этанола (спирта); процесс скисания молока - это результат работы молочнокислых бактерий, которые осуществляют молочнокислое брожение - превращают молочный сахар лактозу в молочную кислоту.

Зачем нужно кислородное дыхание, если есть бескислородное?

Затем, что аэробное окисление в разы эффективнее, чем анаэробное. Сравните: в процессе анаэробного расщепления одной молекулы глюкозы образуется всего 2 молекулы АТФ, а в результате аэробного распада молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ! Для сложных организмов с высокой скоростью и интенсивностью обменных процессов анаэробного дыхания просто не хватит для поддержания жизни - так электронная игрушка, которой для работы требуется 3-4 батарейки, просто не включится, если в нее вставить только одну батарейку.

А в клетках человеческого организма возможно бескислородное дыхание?

Конечно! Первый этап распада молекулы глюкозы, который называется гликолизом, проходит без присутствия кислорода. Гликолиз - это процесс, общий практически для всех живых организмов. В процессе гликолиза образуется пировиноградная кислота (пируват). Именно она отправляется по пути дальнейших превращений, приводящих к синтезу АТФ как при кислородном, так и бескислородном дыхании.

Так, в мышцах запасы АТФ очень малы - их хватает только на 1-2 секунды мышечной работы. Если мышце необходима кратковременная, но активная деятельность, первым в ней мобилизуется анаэробное дыхание - оно быстрее активируется и дает энергию примерно на 90 секунд активной работы мышцы. Если же мышца активно работает более двух минут, то подключается аэробное дыхание: при нем производство АТФ происходит медленно, но энергии оно дает достаточно, чтобы поддерживать физическую активность в течение длительного времени (до нескольких часов).

Биологи обнаружили в Средиземном море многоклеточных существ, которые не используют для своей жизнедеятельности кислород. До сих пор считалось, что бескислородный метаболизм характерен только для одноклеточных и вирусов. Статья исследователей, в которой они описывают необычных существ, появилась в журнале BMC Biology. Коротко о работе пишет портал Nature News.

Существа размером менее одного миллиметра обитают на глубине более 3 тысяч метров. Они принадлежат к группе лорицифер – микроскопических морских беспозвоночных. Внешне они похожи на мешочки, из отверстия которых выходят “щупальца”.

Ранее исследователи уже находили в местах, лишенных кислорода, многоклеточные организмы, однако у специалистов не было уверенности, обитают ли они там постоянно. Авторы новой работы полагают, что обнаруженные ими лорициферы все время живут в чрезвычайно обедненной кислородом среде.

“Обычные” многоклеточные получают энергию при помощи особых органелл, названных митохондриями, для работы которых необходим кислород. Найденные в Средиземном море лорицеферы получают энергию, используя другие органеллы – гидрогеносомы. Для функционирования гидрогеносом не нужен кислород, и они присутствуют также у живущих в отсутствие O2 микроорганизмов.

Подробности

По материалам: Лента.ru

Популярные Форумы

Выбрать форум Выбор авто Тюнинг и автозвук Ремонт / обслуживание Автострахование Автокредит Законодательство Автошкола Обмен опытом Проблемы на дорогах ГСМ и топливные системы Шины и диски Защита авто Гаи / ГИБДД / ДТП Автоспорт Автоюмор Купить / Продать Alfa Romeo форум Audi форум Bmw форум Chevrolet форум Chrysler форум Daewoo форум Fiat форум Ford форум Honda форум Hyundai форум Kia форум Land Rover форум Lexus форум Mazda форум Mercedes Benz форум Mitsubishi форум Nissan форум Opel форум Peugeot форум Porsche форум Saab форум Subaru форум Toyota форум Volkswagen форум Volvo форум ВАЗ форум ЗАЗ форум

Посетите наши популярные форумы. Здесь можно узнать необходимую информацию посоветоваться по важным вопросам, а также просто пообщаться.

В Москве на 86-м году жизни умер композитор Евгений Крылатов, автор популярных детских песен. “Отец скончался сегодня утром в больнице. У него была двусторонняя пневмония”, – сказала ТАССу дочь композитора Мария Крылатова.
Крылатов родился в рабочей …

Пять лет назад на Большом Москворецком мосту убили Бориса Немцова.

29 февраля в Москве пройдет Марш Немцова. Мэрия согласовала шествие с участием 30 тысяч человек по маршруту от Страстного бульвара до проспекта Сахарова. “Это будет политический …

Повстанцы и турецкие военные в Идлибе атакуют российские военные самолеты, сообщает Интерфакс со ссылкой на репортаж “России-24″.
“Сирийских военных в прямом смысле спасает авиация. Собственная и российская. Самолеты ВВС Сирии и ВКС России раз за разом …

Эвакуатор – особый вид спецтехники, он предназначен для того, чтобы транспортировать, погружать и разгружать машины, которые не могут самостоятельно ехать. Обычно это бывает из-за того, что случилась поломка важных элементов авто или как следствие серьезного …

Электрический компрессор перестал быть предметом роскоши – сейчас это практичная и необходимая вещь, присутствующая почти в каждом наборе автомобильных аксессуаров.
При покупке устройства не каждый автовладелец сможет сходу назвать отличия между различным оборудованием данного класса и …

Кислород обязательно входит в состав живого вещества. Вряд ли он может быть заменен в живых системах каким-нибудь другим элементом.

Но помимо кислорода, связанного химически, подавляющее большинство организмов нуждается и в свободном молекулярном кислороде для дыхания.

То, что в дыхании используется именно кислород, а не другие газы, объясняется его свойствами: кислород легко вступает в химические соединения с многими веществами, и эти реакции сопровождаются выделением тепловой энергии. Иногда, например, у светящихся животных и бактерий выделяется также и световая энергия. Нет другого такого вещества, которое, вступая в реакции с веществами организма, обеспечило бы освобождение столь больших количеств энергии.

Кислород атмосферы особенно необходим высшим животным. Птицы и сухопутные млекопитающие не могут прожить без него даже нескольких минут. Водные млекопитающие, приспособленные к длительному пребыванию под водой (от 15 минут до 1 часа 45 минут), фактически используют его не меньше, так как создают запас воздуха в легких.

Таким образом, на планетах, атмосфера которых лишена или содержит мало кислорода, вряд ли могут быть существа, сходные с животными Земли. Впрочем, не будем предрешать вопрос и посмотрим, может ли вообще существовать жизнь без атмосферного кислорода или при его незначительном количестве.

По мнению ряда ученых, кислород в атмосфере Земли появился в результате жизнедеятельности зеленых растении. По-видимому, когда жизнь на нашей планете только зарождалась, кислорода в ее атмосфере не было. Первые организмы, из которых впоследствии возникли растения, не нуждались в свободном кислороде, они были анаэробными. Первичные зеленые растения, очевидно, тоже еще не обладали функцией дыхания. Этот процесс возник только на следующей ступени эволюции.

Среди современных организмов имеется тоже немало анаэробных. Таковы некоторые бактерии, дрожжи. Они не дышат кислородом, а получают энергию от окисления различных веществ. Это - «бескислородное дыхание», или брожение. Есть виды микробов, для которых кислород ядовит и вызывает гибель; есть и такие, которые могут жить без кислорода, но когда он есть, используют его для дыхания, идущего наряду с брожением.

У зеленых растений и низших животных отношение к кислороду тоже чрезвычайно разнообразно. Все зеленые растения дышат, но колебания количества кислорода в окружающей среде не оказывают заметного влияния на интенсивность дыхания. Лишь при уменьшении содержания его в атмосфере до 2-1% (в 10-20 раз меньше нормы) интенсивность дыхания большинства видов растений снижается. При этом начинается анаэробный обмен, за счет которого растение может жить некоторое время и при полном отсутствии кислорода

Потребность в кислороде у водных растений еще меньше, так как вода содержит обычно значительно меньше кислорода, чем атмосфера. В воде некоторых водоемов кислорода оказывается в 2000 раз меньше, чем в воздухе.

Наконец, некоторые новые исследования показывают, что во внутренних тканях растении состав газовой среды нередко лишен даже отдаленного сходства с обычным составом воздуха Дыхание здесь близко к анаэробному Среди животных многие простейшие и многоклеточные беспозвоночные тоже живут и размножаются при ничтожном количестве кислорода и даже при полном его отсутствии Десятки видов и инфузорий, амебы и жгутиконосцы, живущие в почти лишенных кислорода илах, в сточных водах, в стоячей воде озер, находятся постоянно по существу в анаэробных условиях Большинство из них может жить и в присутствии кислорода, но из среды, богатой кислородом, их вытесняют другие организмы.

При ничтожном содержании или даже при полном отсутствии кислорода в среде могут жить некоторые круглые черви, виды ракообразных (например, веслоногие) и пластинчатожаберных моллюсков Даже среди насекомых имеются водные формы, которые живут при недостатке или при отсутствии кислорода в воде Это, например, личинки одного вида жука (Donacia), комара хирономуса (Chironomus thummi) и другие Развитие личинок хирономуса может дойти до окрыления в воде, содержащей 0,3 мг кислорода на литр, т. е. в 1000 раз меньше, чем в обычном воздухе

Все высшие позвоночные нуждаются в кислороде для дыхания, но и у них отдельные клетки тела могут временно переходить на анаэробный обмен, а клетки некоторых тканей вообще нуждаются в небольшом количестве кислорода По существу только клетки центральной нервной системы позвоночных животных очень чувствительны к недостатку кислорода.

Потребность в кислороде у человека и высших животных тоже колеблется в зависимости от приспособления к той или ином среде.

Овцы, привычные к горным условиям, нормально себя чувствуют на высоте 4000 м, где кислорода на 35-40% меньше, чем на уровне моря.

Около, 6000 м над уровнем моря лежит высшая граница жизни для большинства животных. На такой большой высоте встречаются лишь немногие виды мышевидных грызунов и хищных птиц. Но вряд ли только разреженная атмосфера и недостаток кислорода препятствуют их жизни еще больше. Мешают развитию жизни здесь, конечно, низкие температуры и вечные льду, отсутствие почвы и растительной пищи, сильные ветры и т. д.

Для человека, приспособленного к жизни на равнине, уменьшение давления и количества кислорода вызывает тяжелые расстройства - горную болезнь. Однако после специальной тренировки человек может подняться и пробыть некоторое время на высоте 7000-8000 м. На высотах Тибета и в Андах (на высоте 5300 м) существуют постоянные людские поселения, показывающие, что человек может приспособиться к вдвое меньшему содержанию кислорода в атмосфере по сравнению с тем, которое имеется на уровне моря.

У этих людей все ткани тела гораздо энергичнее поглощают кислород, у них повышены содержание гемоглобина и кислородная емкость крови.

В опытах с животными выяснено, что при акклиматизации в горных условиях в организме происходит энергичная «борьба» за доставку кислорода в ткани. Клетки начинают более полно использовать кислород благодаря повышению активности окислительных ферментов Кроме того, ткани становятся выносливее к недостатку кислорода и могут даже переходить на анаэробный тип дыхания.

В лабораторных условиях проводились исследования на насекомых, оказалось, что у видов насекомых, живущих на уровне моря, где давление около 760 мм ртутного столба, работа сердца прекращается при давлении 25-20 мм ртутного столба Они еще могут жить, если кислорода будет в 30 раз меньше, чем в атмосфере Но гораздо устойчивее виды, обитающие в горах на высоте 1000 м. Пульсация сердца у них еще наблюдалась при давлении в 15 мм ртутного столба У насекомых обитателей еще больших высот (3200 м) сердце останавливалось лишь при давлении 5 мм ртутного столба, т.е. при таком разрежении атмосферы, которое существует примерно на высоте 100-200 км от Земли.

Итак, возможности жить при недостатке кислорода у земных организмов достаточно велики. Но при этом у большинства из них резко снижается активность. Не забегая вперед и не вдаваясь в обсуждение вопроса о жизни вне Земли, все же укажем, что, например, на Марсе потребность организмов в кислороде, при той же энергии жизнедеятельности, может быть меньше, чем на Земле. Дело в том, что вследствие меньших размеров и меньшей плотности Марса сила тяжести из нем почти в 3 раза меньше, чем на Земле, и для работы органов потребуется значительно меньше энергии, получаемой благодаря дыханию. Кроме того, при низкой температуре среды ткани и клетки насыщаются кислородом при меньшем его количестве в среде.

Известно, наконец, что клетки организмов способны накапливать и использовать элементы, находящиеся в природе в чрезвычайно малых количествах, в рассеянном состоянии. Поэтому не будет удивительным, если при малом количестве кислорода в среде у организмов возникнут различные приспособления к улавливанию кислорода.

Значит, если на планетах, доступных нашему изучению, кислорода настолько мало, что его не удается обнаружить с Земли с помощью спектрального анализа, это еще не основание, чтобы отрицать возможность на них жизни. Конечно, малое количество кислорода ставит границы для существования животных, подобных нашим позвоночным, с их высоким энергетическим уровнем обмена веществ и высшей нервной деятельностью. Но организмы другого строения могут существовать.

Суждение о том, какова может быть жизнь при малом количестве кислорода, не нужно упрощать. Если бы удалось установить, что в прежние эпохи в атмосфере Марса кислорода биогенного происхождения было больше, чем сейчас, то следовало бы предполагать, что жизнь на Марсе стала беднее, но при этом могли возникнуть немногочисленные высокоспециализированные формы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .