Hapnik: huvitavad faktid. Loova mõtlemise aktiveerimine üldanatoomia tundides Hingamisorganite ehitus ja funktsioonid
Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi
Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.
postitatud http://www.allbest.ru/
anaeroobse hingamise orgaaniline substraat
Sissejuhatus
2. Hapnik õhus
4. Anaeroobne hingamine
Järeldus
Sissejuhatus
Enamiku loomamaailma esindajate jaoks mängib hapnik metaboolses protsessis olulist rolli. See on seotud hingamisega. Hingamine on elusorganismi üks peamisi ainevahetusprotsesse. Organismide elutegevuseks, s.o nende arenguks, paljunemiseks ja kasvuks, samuti erinevate sünteesiks. orgaanilised ühendid rakku moodustavad komponendid nõuavad palju energiat. Organismid rahuldavad oma energiavajadusi hingamisprotsesside kaudu.
Hingamine on füsioloogiline protsess, mis tagab elusorganismide ainevahetuse (ainevahetuse ja energia) normaalse kulgemise ning aitab säilitada homöostaasi (sisekeskkonna püsivust), võttes keskkonnast vastu hapnikku (O2) ja vabastades keskkonda gaasilises olekus osa. keha ainevahetusproduktidest (CO2, H2O ja teised).
Hingamisel toimuvad oksüdatsiooni- ja redutseerimisprotsessid: oksüdatsioon - vesiniku või elektronide vabanemine doonorite (molekulide või aatomite) poolt; vesiniku või elektronide lisamise vähendamine aktseptorile. Vesiniku või elektroni aktseptor võib olla molekulaarne hapnik. Hingamismeetodi järgi jagunevad organismid 2 rühma: anaeroobid, kes saavad hakkama ilma hapnikuta, ja aeroobid, kes ei saa hakkama ilma hapnikuta.
1. Hapniku roll elusorganismide elus
Enamiku loomamaailma esindajate jaoks mängib hapnik metaboolses protsessis olulist rolli. See on seotud hingamisega - kett keemilised reaktsioonid, mis meenutavad looduses põlemist. Kõrgmolekulaarsed energiamahukad ühendid, näiteks süsivesikud, muudetakse hapniku mõjul madala molekulmassiga energiavaesteks ühenditeks, nagu süsihappegaas ja vesi. Sel juhul vabaneb osa energiast. Selle alg- ja lõppproduktidel põhinevat hingamisprotsessi saab esitada valemiga C 6 H 12 O 6 +6O 2 > 6CO 2 +6H 2 O+674 kcal, samas kui 180 g (1 mol = grammi molekuli) oksüdatsiooni. glükoos vajab 192 g hapnikku, mis seejärel kulub 264 g moodustamiseks süsinikdioksiid ja 108 g vett.
Seega muutub hapnik hingamise ajal järk-järgult teiseks gaasiks - süsinikdioksiidiks. Alles siis, kui energiat vabastav protsess on võimalik, saab keha rahuldada hapnikuvajaduse ja vabaneda süsihappegaasist. Pidev gaasivahetus keskkonnaga on loomade jaoks ülimalt oluline, kuna hapnikuvarude loomine organismis on võimatu. Kui keskkond on hapnikuvaene, tekib esmalt õhupuudus, lämbumine ja seejärel surm. Kõik looduses elavad olendid, välja arvatud mõned mikroorganismid, tarbivad hingates hapnikku. Hingamine on elusorganismi üks peamisi funktsioone. See põhineb hapniku imendumisel keskkonnast ja süsinikdioksiidi tagasipöördumisest sinna. Väikestel loomorganismidel, näiteks vihmaussidel, kelle kehapinna ja mahu suhe on üsna suur, toimub hingamine naha kaudu. Nõutav tingimus See lihtsaim hingamisviis on naha pidev niiskus. Õhust saadav hapnik, lahustudes nahka niisutavas vedelikus, tungib difusiooni teel kehasse. Energilisema elutegevusega loomorganismides toimub gaasivahetus väliskeskkonnaga spetsiaalsete hingamiselundite kaudu. Enamikul putukatel on selliseks organiks hingetoru – õhukeste kapillaartorude süsteem, mis väljuvad naha pinnale paarisavade – spiraalidega. Sees need torud hargnevad, tungides kõikidesse kehaosadesse. Kui putukas hingab, tekitab ta hingetorust omamoodi gaaside imemise ja väljutamise, mis tagab pideva hapniku voolu kehasse. Kalade sissehingamine toimub lõpuste abil, millel on kõrgelt arenenud pind. Lõpused koosnevad eenditest, mis on tihedalt läbi põimunud veresoontega. Väliselt on lõpused kaitstud lõpusekatetega. Kala imeb vett suu kaudu sisse ja pestes lõpuseid, surub selle lõpusekatete alt välja. Vees lahustunud hapnik hajub läbi lõpuse väljakasvude õhukeste kilede ja verega imendununa levib üle kogu keha. Toimub rakkude oksüdatsioon. Saadud süsihappegaas püütakse verega kinni ja lastakse lõpuste kaudu vette. Inimesed ja enamik loomi maa peal tarbivad hapnikku kopsude ja osaliselt naha kaudu. Inimene hakkab hapnikku tarbima esimesest sünnihetkest. Vastsündinu esimene hingetõmme toimub tavaliselt spontaanselt, kuid mõnikord tuleb see kunstlikult esile kutsuda. Löök lapse kehale põhjustab vastavat ärritust hingamiselundid, mis pärast esimest hingetõmmet ei peata oma tööd elu lõpuni.
Hapniku imendumine.
Väikestel loomadel paiknevad hapniku absorbeerimiseks mõeldud rakud peaaegu kehapinnal ja gaasivahetus toimub läbi naha. Loomadele suured suurused see hingamisviis muutub ebapiisavaks. Seejärel asendatakse "gaasivahetuspinnad" spetsiaalsete hingamisteede organitega. Maaloomadel on kompleksid hingamissüsteemid, milles hapniku ja süsihappegaasi vahetamiseks on ette nähtud tohutud alad – need on näiteks hingetoru, mille kaudu voolab õhk putukates selle neeldumiskohtadesse kudedes. Paljudel maismaaloomadel on välja arenenud spetsiaalsete arvukate vesiikulitega kopsud, tänu millele on kopsude kogupind kordades suurem kui looma kehapind. Sama näeme ka lõpustes, vees elavate loomade hingamiselundites. Siin suureneb hingamispind tänu spetsiaalsetele plaatidele, mida pestakse veega. Gaas transporditakse vereringesüsteemi kaudu kudedesse selle tarbimise kohtadesse ja tagasi hingamisteedesse.
Hapniku transport.
Täiskasvanud inimese veri sisaldab umbes liitrit punasega seotud hapnikku vererakud- hemoglobiin. Hemoglobiini abil satub hapnik kudedesse, kus see imendub. Hapnik vabaneb, kui selle kontsentratsioon keskkonnas muutub ebapiisavaks. Nii säilib veri hapnikusisaldust kudedes. Hapnikuvaba veri naaseb hingamisteedesse, kus õhuhapniku madala osarõhu tingimustes toimub hemoglobiini oksüdatsioon. Süsinikdioksiidi vahetus toimub ligikaudu samal viisil, ainult süsihappegaas sisaldub peamiselt vereplasmas ja vähemal määral punastes verelibledes naatrium- või kaaliumvesinikkarbonaadi kujul. Seega seisnevad hemoglobiini metaboolsed omadused mitte ainult hapnikusisalduse reguleerimises, vaid ka süsinikdioksiidi sobiva kontsentratsiooni säilitamises. See tähendab, et süsihappegaasi suurenemisega õhus või vees peab kaasnema ka hapniku kontsentratsiooni vastav tõus, kuna mõlema gaasi vahel peab säilima teatav tasakaal.
2. Hapnik õhus
Maismaaloomad imavad õhust hapnikku ja eraldavad õhku süsihappegaasi. Õhk sisaldab keskmiselt 21% (mahu järgi) hapnikku - see on palju rohkem kui vees, kus seda pole rohkem kui 1% (mahu järgi). Need arvud viitavad sellele, et nendes kahes keskkonnas on erinev hapnikusisaldus keskkonnamõjud. Õhumasside liikumise tõttu seguneb õhk pidevalt, hapniku ja süsihappegaasi sisaldus tavaliselt ühtlustub. Vähendatud hapniku kontsentratsioon võrra kõrged kõrgused toimub paralleelselt õhurõhu langusega. Kõrgmäestikualadel piirab õhu hapnikusisaldus paljude loomaliikide levikut. Inimesed, kes ronivad kõrgetele mägedele, vajavad tuge vajalik kogus hapnik spetsiaalsete seadmete abil - hapnikuaparaat.
Madalatel ja keskmistel kõrgustel võib ka õhu hapniku ja süsihappegaasi vahekorras lühiajaliselt muutuda. Näiteks lehtedeta metsades võib tuulevaiksetel öödel süsihappegaasi sisaldus tõusta isegi kümnekordseks, mis tekib hingamisprotsessi tõttu. Kuid see ei mõjuta piirkondi, kus loomi levitatakse, sest sellest ajast alates taastub päevase fotosünteesi tõttu kõik jälle normaalseks. On tõestatud, et hapnik ei mängi maapinnal elavate loomaliikide levikul määravat rolli. Kuid tuleb kahelda, kas see alati nii jääb. Andmed õhusaaste kohta tööstuskeskustes on viinud vajaduseni intensiivselt uurida keskkonnagaase. On teada, et süsinikdioksiidi tase, tavaliselt vaid 0,03% (mahu järgi), võib rahulikel päevadel tõusta. suured linnad kümneid kordi. See süsihappegaas on üks söe ja nafta põletamise ohtratest lõppsaadustest. Süsinikdioksiidi kogus kosmoses jaotub järgmiselt: 36% on assimilatsioonipiirkondades ja loomadega asustatud ruumides, 14% ookeanides ja umbes 50% atmosfääris, kus süsihappegaasi kogus on kõige püsivam.
Meie sajandil on süsihappegaasi sisaldus atmosfääris suurenenud 15% ja kui selle kasv jätkub samas tempos, siis võib eeldada, et aastaks 2000 süsihappegaasi hulk atmosfääris kahekordistub. Võite ette kujutada, mida need protsessid hapniku imendumisel tähendavad. Seega kulub 100 liitri bensiini põletamisel hapnikku, millest piisab ühe inimese aastaks hingamiseks. Viimastel andmetel toodab üks hektar männimetsa aastas umbes 30 tonni hapnikku – nii palju kui aastas kulub üheksateistkümne inimese hingamiseks. Hektar lehtmetsa eraldab aastas umbes 16 ja hektar põllumaad 3–10 tonni hapnikku aastas. 1980. aastaks oli Saksamaa Liitvabariigis metsamaa kadu 500 tuhat hektarit, samal ajal kui hapnikku tarbis rohkem kui kümme miljonit inimest. Süsihappegaasi ja hapniku suhe atmosfääris on oluliselt muutunud ja me oleme juba lävel, mis viib meid kaugemale tingimustest, milles inimeksistents on võimalik.
3. Anaeroobsed organismid
Anaeroobid on organismid, mis saavad hapniku puudumisel energiat substraadi fosforüülimise teel, lõpptooted substraadi mittetäielikku oksüdatsiooni saab oksüdeerida, et toota rohkem energiat ATP kujul lõpliku prootoni aktseptori juuresolekul organismide poolt, mis teostavad oksüdatiivset fosforüülimist.
Anaeroobid on suur hulk organisme, nii mikro- kui ka makrotasandil:
* Anaeroobsed mikroorganismid-- suur rühm prokarüoote ja mõned algloomad.
* Mikroorganismid – seened, vetikad ja taimed ning mõned loomad.
Lisaks mängib rolli glükoosi anaeroobne oksüdatsioon oluline roll loomade ja inimeste vöötlihaste töös (eriti kudede hüpoksia seisundis).
Mõiste "anaeroobid" võttis kasutusele Louis Pasteur, kes avastas 1861. aastal võihappekäärimisbakterid. Anaeroobne hingamine on biokeemiliste reaktsioonide kogum, mis toimub elusorganismide rakkudes, kui prootonite lõpliku aktseptorina kasutatakse mitte hapnikku, vaid muid aineid (näiteks nitraate) ja see viitab protsessidele. energia metabolism(katabolism, dissimilatsioon), mida iseloomustab süsivesikute, lipiidide ja aminohapete oksüdeerimine madala molekulmassiga ühenditeks.
Anaeroobide klassifikatsioon:
Mikrobioloogias väljakujunenud klassifikatsiooni järgi eristatakse:
* Fakultatiivsed anaeroobid.
* Capneic anaeroobid ja mikroaerofiilid.
* Aerotolerantsed anaeroobid.
* Mõõdukalt ranged anaeroobid.
* Kohustuslikud anaeroobid.
Kui organism suudab lülituda ühelt metaboolselt rajalt teisele (näiteks anaeroobselt hingamiselt aeroobsele hingamisele ja tagasi), siis liigitatakse ta tinglikult fakultatiivsete anaeroobide hulka. Kuni 1991. aastani eristas mikrobioloogia kapneiini anaeroobide klassi, mis nõudis madalat hapnikukontsentratsiooni ja suurenenud süsinikdioksiidi kontsentratsiooni (Brucella bullish tüüp-- B. abortus).
Mõõdukalt range anaeroobne organism jääb ellu molekulaarse O2-ga keskkonnas, kuid ei paljune. Mikroaerofiilid suudavad ellu jääda ja paljuneda keskkondades, kus on madal O2 osarõhk. Kui organism ei suuda "lülituda" anaeroobselt hingamiselt aeroobsele, kuid ei sure molekulaarse hapniku juuresolekul, siis kuulub ta aerotolerantsete anaeroobide hulka. Näiteks piimhape ja paljud võihappebakterid.
Molekulaarse hapniku O2 juuresolekul surevad kohustuslikud anaeroobid – näiteks bakterite ja arheeliste perekonna esindajad: Bacteroides, Fusobacterium, Butyrivibrio, Methanobacterium). Sellised anaeroobid elavad pidevalt hapnikuvaeses keskkonnas. Kohustuslike anaeroobide hulka kuuluvad mõned bakterid, pärmid, lipukesed ja ripslased.
Orgaaniliste substraatide või molekulaarse vesiniku oksüdatsiooni biokeemiline protsess, kasutades O2 ja muude anorgaaniliste või orgaaniliste oksüdeerivate ainete asemel lõpliku elektroni aktseptorina respiratoorset ETC-d. Nagu aeroobse hingamise puhul, salvestub reaktsiooni käigus vabanev vaba energia transmembraanse prootonipotentsiaalina, mida ATP süntaas kasutab ATP sünteesiks.
Seda viivad läbi prokarüootid (harvadel juhtudel eukarüootid) anaeroobsetes tingimustes. Samas kasutavad fakultatiivsed anaeroobid kõrge redokspotentsiaaliga elektronaktseptoreid (NO3?, NO2?, Fe3+, fumaraat, dimetüülsulfoksiid jt), neis konkureerib see hingamine energeetiliselt soodsama aeroobsega ja on hapniku poolt alla surutud. Madala redokspotentsiaaliga aktseptoreid (väävel, SO42?, CO2) kasutavad ainult ranged anaeroobid, mis hapniku keskkonda ilmumisel hukkuvad. Paljude taimede juurestikus areneb pikaajaliste vihmade või kevadiste üleujutuste tagajärjel tekkinud hüpoksia ja anoksia ajal anaeroobne hingamine, kasutades elektroniaktseptoritena hapnikule alternatiivseid ühendeid, näiteks nitraate. On kindlaks tehtud, et nitraadiühenditega väetatud põldudel kasvavad taimed taluvad paremini mulla vettimist ja sellega kaasnevat hüpoksiat kui samad taimed ilma nitraatväetamiseta.
Orgaaniliste substraatide oksüdatsiooni mehhanismid ajal anaeroobne hingamine, on reeglina sarnased oksüdatsioonimehhanismidega aeroobse hingamise ajal. Erandiks on kasutamine aromaatsed ühendid. Nende katabolismi tavapärased teed nõuavad molekulaarset hapnikku juba esimestel etappidel, anaeroobsetes tingimustes viiakse läbi muid protsesse, näiteks bensoüül-CoA redutseeriv dearomatiseerimine Thauera aromaticas ATP energia kuluga. Mõnda substraati (näiteks ligniini) ei saa anaeroobsel hingamisel kasutada.
Aeroobid on mikroobid, mis arenevad hästi ainult hapniku vaba juurdepääsu korral ja kasvavad reeglina toitainekeskkonna pinnal. Aeroobide hulgas eristatakse ka mikroaerofiile, mis vajavad vaid vähesel määral hapnikku, ja fakultatiivseid aeroobe, mis võivad kasvada ilma õhu juurdepääsuta.
Aeroobid [kreeka keelest. aer - õhk ja b(ios) - elu] - organismid, millel on aeroobne hingamine, see tähendab võime elada ja areneda ainult vaba hapniku juuresolekul õhus. Aeroobid kasutavad energiat, mis vabaneb orgaaniliste ühendite oksüdeerumisel CO2-ks ja H2O-ks molekulaarse hapniku juuresolekul raku elutegevuse allikana. Aeroobid hõlmavad kõiki kõrgemad organismid(loomad ja taimed), samuti suur grupp mikroorganismid.
Aeroobide ja hapniku suhte järgi jagunevad nad kohustuslikeks (tingimusteta) ehk aerofiilideks, mis ei saa areneda vaba hapniku puudumisel, ja fakultatiivseteks (tingimuslikeks), mis on võimelised arenema madala hapnikusisaldusega. keskkond. Kohustuslike A. rühma kuuluvad mitmed saprofüütsed mikroorganismid, mis elavad pinnases, veekogudes ja õhus ning võtavad aktiivselt osa looduses leiduvast aineringest. Siia kuuluvad bakterid, mille hingamine toimub metaani (Bac. methanicus jt), vesiniksulfiidi (Sulfomonas denitrificans jt), vesiniku (Bac. hydrogenes), lämmastiku (Nitrosomonas, Nitrobacter), raua (Ferri bakter) otsesel oksüdatsioonil. . Alates patogeensed mikroorganismid kohustuslike aeroobide hulka kuuluvad sugukondade Bacillus, Bacterium, Bordetella, Brucella, Corynebacterium, Diplococcus, Pasteurella jt esindajad. Mycobacterium tuberculosis, tulareemia ja koolera tekitajad, on nende olemasoluks vaja. kõrge sisaldus hapnikku. Fakultatiivse A. hulka kuuluvad hallitusseened, seened, aktinomütseedid, samuti patogeensed bakterid perekondadest Salmonella, Shigella, Escherichia jne. Hapniku kontsentratsiooni kõikumiste vahemik, mille juures A. võib eksisteerida, on väga lai: osade A. hapniku maksimaalne osarõhk on 15-20 atm ja minimaalne 0,1- - 0,5 atm. A. võivad olla rahul suhteliselt väikese hapnikuvaruga ja on võimelised arenema üsna sügavates mullakihtides.
4. Anaeroobne hingamine
Aeroobne hingamine on vangistatud inimeste vabastamise protsess orgaaniline aine ah energiat organismi eluks, milles oksüdeeriva ainena kasutatakse õhust vaba hapnikku või vees lahustunud hapnikku. Aeroobset hingamist viivad läbi loomad ja taimed, aga ka mikroorganismid.
Aeroobse hingamise tekkimine evolutsiooniprotsessis.
Hapnikukeskkond on mikroorganismide suhtes üsna agressiivne. Mõõdukalt range anaeroobne organism jääb ellu molekulaarse O2-ga keskkonnas, kuid ei paljune. Mikroaerofiilid suudavad ellu jääda ja paljuneda keskkondades, kus on madal O2 osarõhk. Kui organism ei suuda "lülituda" anaeroobselt hingamiselt aeroobsele, kuid ei sure molekulaarse hapniku juuresolekul, siis kuulub ta aerotolerantsete anaeroobide hulka. Näiteks piimhape ja paljud võihappebakterid.
Molekulaarse hapniku O2 juuresolekul surevad kohustuslikud anaeroobid – näiteks bakterite ja arheeliste perekonna esindajad: Bacteroides, Fusobacterium, Butyrivibrio, Methanobacterium). Sellised anaeroobid elavad pidevalt hapnikuvaeses keskkonnas.
Seetõttu suri enamik mikroorganisme, kui kogu planeedi keskkond miljoneid aastaid tagasi hakkas kogunema suures koguses molekulaarset hapnikku. Ainult väike osa suutis kohaneda ja hakkas kasutama hapnikku hingamiseks, mis andis neile suure eelise. Ja anaeroobid jäid arenema pinnases ja hapnikuvabas keskkonnas.
Aeroobse hingamise plussid ja miinused
Saab rohkem energiat kui kohustuslikud anaeroobid. |
Oksüdatiivne stress on oksüdatsioonist tingitud rakukahjustuse protsess. |
|
Kõrge jätkusuutlikkus keskkonnas |
Kõik eluvormid säilitavad oma rakkudes taastava keskkonna. Rakkude redoksseisundit säilitavad spetsiaalsed ensüümid pideva energiavoo tulemusena. Selle staatuse rikkumine põhjustab suurenenud tase toksilised reaktiivsed hapniku liigid, nagu peroksiidid ja vabad radikaalid. Reaktiivsete hapnikuliikide toime tulemusena oksüdeeritakse olulised rakukomponendid nagu lipiidid ja DNA. |
|
Molekulaarse hapniku kättesaadavus keskkonnas |
Hapniku puudumisel (liig, puudus) mikroorganism sureb |
Mikroaerofiilne organism on mikroorganism, mis erinevalt rangetest anaeroobidest nõuab hapniku olemasolu atmosfääris või toitainekeskkond, kuid sisse vähendatud kontsentratsioonid võrreldes hapnikusisaldusega tavalises õhus või peremeesorganismi normaalsetes kudedes (erinevalt aeroobidest, mis nõuavad tavaline sisu hapnik atmosfääris või toitainekeskkonnas). Paljud mikroaerofiilid on ka kapnofiilid, mis tähendab, et nad vajavad suuremat süsinikdioksiidi kontsentratsiooni. Laboris saab selliseid organisme kergesti kasvatada "küünlapurgis". "Küünlapurk" on anum, millesse asetatakse põlev küünal enne õhukindla kaanega sulgemist. Küünla leek põleb kuni hapnikupuuduse tõttu kustub, mille tulemuseks on süsihappegaasirikas atmosfäär. vähendatud sisu hapnikku.
Paljud, kuid mitte kõik, mikroaerofiilsed bakterid ei talu normaalset või kõrgendatud õhuhapniku kontsentratsiooni ning on samuti tundlikud antibakteriaalsed ravimid, mille toime imiteerib aatomhapniku toimet (vabade radikaalide suurenenud moodustumine), nimelt knitroimidasolaami, eriti metronidasool, tinidasool.
Ainevahetus.
Tavaliselt arvatakse, et kohustuslikud anaeroobid surevad hapniku juuresolekul, kuna puuduvad ensüümid superoksiiddismutaas ja katalaas, mis töötlevad nende rakkudes hapniku juuresolekul tekkivat surmavat superoksiidi. Kuigi see on mõnel juhul tõsi, on ülaltoodud ensüümide aktiivsust leitud mõnes kohustuslikus anaeroobis ning nende ensüümide ja nendega seotud valkude eest vastutavad geenid on leitud nende genoomist. Selliste kohustuslike anaeroobide hulka kuuluvad näiteks Clostridium butyricum ja Methanosarcina barkeri. Ometi ei suuda need organismid hapniku juuresolekul eksisteerida.
On mitmeid teisi hüpoteese, mis selgitavad, miks ranged anaeroobid on hapniku suhtes tundlikud:
1. Lagunedes suurendab hapnik keskkonna redokspotentsiaali ja kõrge potentsiaal omakorda pärsib osade anaeroobide kasvu. Näiteks metanogeenid kasvavad redokspotentsiaaliga alla -0,3 V.
2. Sulfiid on osade ensüümide lahutamatu komponent ning molekulaarne hapnik oksüdeerib dodisulfiidsulfiidi ja häirib seeläbi ensüümi aktiivsust.
3. Kasvu võib pärssida biosünteesiks saadaolevate elektronide puudumine, kuna kõik elektronid lähevad hapniku redutseerimiseks.
Tõenäoliselt on rangete anaeroobide tundlikkus hapniku suhtes tingitud nendest teguritest koos.
Hapniku asemel kasutavad kohustuslikud anaeroobid rakuhingamiseks alternatiivseid elektroniaktseptoreid, nagu sulfaate, nitraate, rauda, mangaani, elavhõbedat, vingugaas(CO). Näiteks sulfaate redutseerivad bakterid, kes elavad suurel hulgal põhjameresetetes, tekitavad neis kohtades vesiniksulfiidi eraldumise tõttu mädamunade lõhna. Selliste hingamisprotsesside käigus vabanev energia on väiksem kui hapnikuhingamise ajal ja ülaltoodud alternatiivsed elektroniaktseptorid seda ei anna võrdne summa energiat.
Järeldus
See on kõigil meie maakera elusorganismidel bioloogiline protsess nagu hingamine. Õhu põhikomponent on hapnik, mida omakorda kasutavad selle protsessi käigus elusorganismid. Hingamismeetodi järgi jagatakse elusorganismid kahte tüüpi:
Anaeroobid;
Anaeroobid saavad oma eluprotsesside ajal hakkama ilma hapnikuta. Aeroobid, vastupidi, ei saa ilma hapnikuta hakkama, neil on sellele piiramatu juurdepääs. Nad saavad elada ja areneda ainult siis, kui õhus on vaba hapnikku.
Aeroobne hingamine ei ole mikroorganismide arengu edu võti. Sellel on omad miinused: näiteks oksüdatiivne stress; see nõuab ka rohkem energiat. Kuid sellegipoolest võitis evolutsiooniprotsessis aeroobne hingamine - peaaegu kõik mitmerakulised organismid on aeroobid, seetõttu on aeroobne hingamine Maa elu arengu ja suurenemise võti.
Kasutatud kirjanduse loetelu
1. Mikrobioloogia töötuba. E.Z. Tepper, W.K. Shilnikova, G.I. Pereverzeva; "Küttepuud", 2004.
2. Bioloogia, 10. klass.
3. Veterinaarökoloogia. D. Urazajev, V. Truhhatšov. "Spike", 2002.
4. Üld- ja veterinaarökoloogia. V.N. Kislenko. "Spike", 2006.
Postitatud saidile Allbest.ru
...Sarnased dokumendid
Hingamine kui inimeste, loomade, taimede ja paljude mikroorganismide dissimilatsiooni peamine vorm. Hingamise tähtsus elusorganismidele. Mida kasutavad inimesed ja kalad hingamiseks? Veest hapniku neeldumise määr. Taimede hingamine ja fotosünteesi protsess.
loovtöö, lisatud 30.04.2009
Elusorganismide omadused ja nende omaduste tunnused. Hapniku kasutamine hingamis- ja toitumisprotsessis kasvuks, arenguks ja elutegevuseks. Paljundamine kui omadus luua teisi endasarnaseid. Organismide surm, eluprotsesside seiskumine.
esitlus, lisatud 08.04.2011
Hingamine kui füsioloogiline protsess, mis tagab elusorganismide normaalse ainevahetuse. Hingamise tunnused muutunud tingimustes. Mõju kuuma kliima hingamisprotsessile. Hingamine suurel kõrgusel ja kõrgel õhurõhul.
esitlus, lisatud 12.03.2015
Tsütoloogia kui bioloogia haru, rakuteadus, struktuuriüksused kõik elusorganismid, selle uurimise teema ja meetodid, tekke- ja arengulugu. Raku kui elusorganismi elementaarüksuse uurimise etapid. Raku roll elusolendite evolutsioonis.
test, lisatud 13.08.2010
Saamine evolutsiooniteooria, organismi individuaalse arengu mustrid. Elusorganismide evolutsioon. C. Darwini teooria – pärilikkus, muutlikkus ja looduslik valik. Spetsifikatsioon. Geneetika roll kaasaegses evolutsiooniõpetuses.
abstraktne, lisatud 09.10.2008
Biosfääri korralduse ja stabiilsuse alused, elusaine levik ja klassifikatsioon. Elusorganismide ränne, nende biomassi püsivus. Fotosüntees on looduses toimuva biokeemilise tsükli peamine lüli. Elusaine funktsioonid Maa biosfääris.
abstraktne, lisatud 25.11.2010
peamine omadus elusaine organiseerimine. Elusate ja elutute süsteemide evolutsiooniprotsess. Darwini järgi kõigi eluvormide tekkimise aluseks olevad seadused. Elusorganismide molekulaargeneetiline tase. Paljunemise edenemine, looduslik valik.
abstraktne, lisatud 24.04.2015
Elusorganismide rakulised ja mitterakulised vormid, nende peamised erinevused. Loomade ja taimede kuded. Biotsenoos – elusorganismid, millel on ühine elupaik. Maa biosfäär ja selle kestad. Takson on organismide rühm, mida ühendavad teatud omadused.
esitlus, lisatud 01.07.2011
Teooriad elu tekkimise võimalikkuse ja tõenäosuse kohta Maal (kreatsionism, elu spontaanne ja statsionaarne tekkimine, panspermia, biokeemiline evolutsioon). Orgaaniliste molekulide moodustumise etapid. Elusorganismide tekkimine, atmosfääri teke.
kursusetöö, lisatud 26.05.2013
Õppimine rakuteooria organismide ehitus, rakkude jagunemise, ainevahetuse ja energia muundamise peamine meetod. Elusorganismide omaduste, autotroofse ja heterotroofse toitumise analüüs. Raku anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete uurimine.
milles on palju... mis kaitsevad keha... mikroorganismide eest, ringleb läbi... veresoonte, puuduvad punased verelibled ja...
3. Veri on punane vedelik, koosneb rakkudest:..., leukotsüütidest ja... ning rakkudevahelisest ainest -..., veri transpordib aineid, neutraliseerib mürgised ained, termoregulatsioon, kaitse...
4. Vereplasma koosneb 90% ulatuses..., samuti... ja... ainetest, võtab osa ainete ja... vere transpordist.
5. Erütrotsüüdid on punased verelibled, millel ei ole..., kaksiknõgusa kujuga, sisaldavad spetsiaalset valku -..., mis hapnikuga kergesti ühineb.
6... ja... on värvitud, erineva kujuga, tungivad kergesti läbi kapillaaride seinte, on reaktsiooni tõttu võimelised hävitama patogeene..., moodustuvad punases luuüdis, põrnas ja... sõlmedes .
7. Vereplaadid... on väikesed tuumavabad moodustised, mis on moodustunud... luuüdis, mille põhifunktsioon on... veri.
8. Vere hüübimine on organismi kaitsereaktsioon, mille olemus taandub asjaolule, et kahjustuse korral veresooned hävivad... ja vabaneb ensüüm, mille toimel lahustuv plasmavalk... muutub lahustumatuks..., mille niidid moodustuvad..., mis sulgeb haava.
9. Inimese kehasse sattudes toodavad lümfotsüüdid..., spetsiaalseid valguühendeid, mis neutraliseerivad patogeenseid... ja...
10... kas organismi immuunsus nakkushaiguste suhtes, see juhtub..., mis tekib pärast haiguse põdemist või on päritav ja..., tekib valmistoote... või kasutuselevõtu tulemusena. ..., nõrgestatud mikroorganismide kultuurid.
11. Aastal 1901... avastas nelja... vere olemasolu, mis erinevad nende esinemise poolest erütrotsüütides ja plasmas... ja...
12. Doonorilt vere ülekandmisel... tuleb arvestada veregruppi ja... nende reeglite mittejärgimisel jälgitakse... punaliblesid, mis viib inimese surmani. .
1. Plastilise ainevahetuse reaktsioonid inimkehas hõlmavad protsessi1) transport toitaineid mööda seedekanalit
2) tühjendamine rasunäärmed rasu
3) valkude süntees maksarakkudes
4) vereplasma filtreerimine nefronis
2. Kehtestada hoone tasemel korraldus kuulmisanalüsaator inimene
sajandil, alustades selle perifeersest osast - kõrvast. Vastuseks kirjutage vastav
vastav numbrijada.
1) retseptori juukserakud
2) tigu
3) sisekõrv
4) kilelabürint
5) Corti orel
3. Sisestage teksti "Inimese jämesooles toimuvad protsessid"
pakutud loendist puuduvad terminid, kasutades
digitaalsed sümbolid. Kirjutage teksti valitud vastuste numbrid ja seejärel
sisestage saadud numbrijada (vastavalt tekstile) antud
Allpool on tabel.
Inimese jämesooles toimuvad protsessid
Jämesooles imendub verre suur kogus ________ (A).
Jämesoole näärmed toodavad palju ________ (B) ja hõlbustavad
seega soodustades ja kõrvaldades seedimata toidujääke.
Jämesoole bakterid sünteesivad osa ________ (B). Mitte üle-
keedetud toidujäägid sisenevad ________ (D) ja eemaldatakse kehast.
Terminite loetelu
1) lima
2) vesi
3) glükoos
4) ensüüm
5) vitamiin
6) pärasoole
7) pimesool
8) kõhunääre
4. Energia metabolismi reaktsioonid inimkehas hõlmavad protsessi
1) valgusüntees in lihaskiud
2) toitainete veretransport kogu kehas
3) glükoosi oksüdatsioon aju neuronites
4) primaarse uriini reabsorptsioon neerude keerdtorukestes
5. Miks arstid soovitavad kaasata toiduaineid, mis sisaldavad
Mis jood?
1) jood mõjutab muutusi vereplasma koostises
2) jood normaliseerib aktiivsust kilpnääre
3) jood hoiab ära kurguvalu
4) jood soodustab C-vitamiini sünteesi organismis
6. Sportlase treeningul kuluvad esimesena ära reservid.
1) vitamiinid 2) valgud 3) rasvad 4) süsivesikud
7. Päevitamise oht seisneb selles
1) nahk tumeneb
2) võib tekkida melanoom
3) tekib D-vitamiini liig
4) naha laienevatesse veresoontesse voolab suur hulk verd
8. Millises seedekanali osas toimub peamiselt imendumine?
orgaanilise aine sisaldus toidus?
1) sisse suuõõne 3) jämesooles
2) maos 4) sisse peensoolde
9. Kehtestada hoone tasemel korraldus visuaalne analüsaator inimene
sajandil, alustades selle perifeersest osast. Vastuseks kirjutage vastav
teatud numbrijada.
1) silm
2) võrkkest
3) silmamuna
4) käbid
5) fotoretseptorid
HAPNIKK eluslooduses. Hapnik moodustab kuni 70% kogu biosfääri elusaine massist. See on osa enamikust orgaanilistest (sh valgud, lipiidid, süsivesikud) ja anorgaanilised ühendid organismid. Keskmiselt sisaldavad taimed, aga ka veeloomad 1 kg kuivaine kohta 400–470 g hapnikku, maismaaloomad 186 g, bakterid 230 g. Tänu fotosünteetiliste organismide välimusele ja elutegevusele ( peamiselt sinivetikad, hiljem rohelised taimed) umbes 2,7 miljardit aastat tagasi algas vaba hapniku (O 2) akumuleerumine Maa primaarses hapnikuvabas atmosfääris (biosfääri evolutsiooni kõige olulisem etapp); siis tekkis osooniekraan, mis kaitses kõiki elusolendeid kõva kosmilise kiirguse eest. Atmosfääri praegust gaasikoostist säilitatakse fotosünteesi kaudu.
Enamik planeedil elavatest organismidest on aeroobid; nad vajavad vaba hapnikku, sest... Suurema osa eluks vajalikust energiast saavad nad bioloogiliste ainete oksüdatsiooni teel. Anaeroobsed organismid (peamiselt prokarüootid) võivad elada hapnikuvabas keskkonnas. Kohustuslikud anaeroobid on kohanenud tingimustega, mis välistavad hapniku juurdepääsu (alumised pinnasekihid, reservuaaride põhi, sügavad haavade alad jne); paljud neist surevad keskkonnas ebaolulise O 2 sisalduse tõttu.
Hapnikutsükkel biosfääris on väga keeruline, kuna see on osa paljudest ühenditest. Edasiviiv jõud Tsükli toiteallikaks on päikeseenergia, tänu millele tsirkuleerivad pidevalt atmosfääri süsihappegaas (CO 2) ja hapnik, läbides elusorganisme. Fotosünteetilised organismid püüavad päikeseenergia ja kasutada seda orgaaniliste ühendite sünteesimiseks CO 2-st ja H 2 O-st. Fotosünteesi käigus eraldub atmosfääri O 2. Aeroobsed heterotroofid kasutavad hapnikku toidust saadavate fotosünteesi energiarikaste orgaaniliste saaduste assimileerimiseks. Atmosfääri sattunud CO 2 osaleb taas fotosünteesis. Peaaegu kõigis organismirakkudes (eukarüootides) väheneb mitokondriaalse tsütokroomoksüdaasi osalusel 90% tarbitavast hapnikust (CO 2 ja H 2 O-ni). Ülejäänud hapnik kaasatakse redoksreaktsioonidesse, mille tulemuseks on hapnikku sisaldavate ühendite moodustumine oksügenaaside osalusel. ajal metaboolsed protsessid hapniku mittetäieliku redutseerimisega moodustub superoksiidradikaal (O2) ja vesinikperoksiid. Nad on väga reaktiivsed ja äärmiselt mürgised rakkudele (kahjustab plasmamembraane, suheldes küllastumata rasvhapete jääkidega).
Kaasaegne inimese majandustegevus muudab hapnikuringes olulisi muudatusi. Kokku kulub maailmas ainuüksi kütuse põletamiseks aastas umbes 9·10 9 tonni hapnikku. Mõnes riigis kulub see rohkem hapnikku, kui taimed fotosünteesi käigus toodavad.
Kirjand: Moskalev Yu. I. Mineraalide ainevahetus. M., 1985; Ershov Yu. A., Pleteneva T. V. Mehhanismid toksiline toime anorgaanilised ühendid. M., 1989; Baškin V. N., Kasimov N. S. Biogeokeemia. M., 2004.
02.03.2016
Hapniku valem on igale inimesele teada kooliõpikutest. Lühidalt võib öelda, et see element on meie elu alus. Seal, kus õhk sisaldab vähe hapnikku, seisavad inimese ees tõsised katsumused, isegi surm.
- Inimkeha ööpäevane hapnikutarbimine on umbes 40 kg.
- Maa atmosfääri jaoks toodavad puud ja kõik taimed kokku vaid poole hapnikust, ülejäänu annavad maailma ookeani vetikad, millel on fotosünteesivõime.
- Hapnikupuudus Tiibeti Hiina kõrgmäe vankrites raudtee, ainsana maailmas, viie kilomeetri kõrgusele ronides kasutatakse spetsiaalseid autosid, mis on varustatud hapnikuvarustusega. Lisaks saab iga reisija kasutada isiklikku hapnikumaski.
- Hapniku kõrge oksüdatsioonivõime võimaldab seda kasutada lõhkeainete tootmiseks. Mäetööstuses kasutatakse lõhkeainet, mis saadakse tavalise saepuru immutamisel vedela hapnikuga.
- Kõik kütuseliigid on võimelised põlema ainult hapniku juuresolekul ümbritsevas õhus.
- Asetades hapniku spetsiaalsesse reaktorisse, tagades vajaliku rõhu, on võimalik muuta hapnik tahkeks aineks. Saadud aine omandab punase värvuse ning sellel on metalli ja ülijuhi omadused. Selle projekti läbi viinud teadlane usub seda kõrgsurve viib molekulid nii lähedale, et nad hakkavad moodustama paare, mis taastoodavad kristalli struktuuri.
- Inimese aju tarbib umbes 20% inimkeha hapnikust.
- Silma sarvkest on inimese ainus organ, mis saab hapnikku otse ümbritsevast õhust.
- Hapnik siseneb Inimkehaümbritsevast õhust ja veest.
- Hapnik on vees lahustuv ja paljud selles elavad organismid tarbivad hapnikku erinevates kogustes. Näiteks jõgede, järvede, merede ja ookeanide vete alalised elanikud, orjad, tarbivad erinevas koguses hapnikku. See seletab kivimite mitmekesisust teatud veekogudes. Karpkala tarbib vähem hapnikku, karpkala on nõudlikum vee hapnikusisalduse suhtes, ta elab reservuaarides, mille hapnikusisaldus on vähemalt 4 mg liitri vee kohta. Mägijõgedes elavad kalad vajavad vett kõrge sisaldus hapnikku.
- Elektrolüüsi abil on sellistest võimalik saada hapnikku keemilised ühendid nagu kloraadid ja perkloraadid. Seda meetodit saab kasutada rajatistes, kus ei ole võimalik vett hoida suured hulgad näiteks allveelaevadel.
- Kolme hapnikuaatomi kombinatsioon esindab osooni, mis moodustab atmosfääris spetsiaalse kihi, mis kaitseb maad päikese ultraviolettkiirte kahjulike mõjude eest.
- Kolmeaatomilist hapnikku esindav aine on elusorganismidele väga ohtlik. Puhtal osoonil on sinine värvus, vedelat osooni iseloomustab must või tumesinine värv ning tahket osooni iseloomustab violetne värvus.
- Hapnik võib mõjutada paljusid inimkehas toimuvaid protsesse. Laialdaselt kasutatav meditsiinis terapeutiline toime hapnik ägedate hingamisteede haiguste korral. Hea efekt saavutati hapnikuprotseduuride kasutamisel kopsupõletiku ja emfüseemiga patsientidel.
Hapnik on vajalik igale elusolendile meie planeedil. Inimkeha sõltub täielikult hapnikust. Rasketööstus, keemia- ja naftakeemiatööstus, kergetööstus, meditsiin, Põllumajandus ja energiat.