Энергетический эффект различных типов дыхания

При аэробном дыхании, т. е. при полном превращении окисля­емых веществ в углекислоту и воду, вся связанная энергия осво­бождается. Например, при использовании дрожжами глюкозы одна ее грамм-молекула, т. е. 180 г, выделяет 674 ккал тепла: С6Ни06 + 6 02 = 6С02 + 6Н20 + 674 ккал. T

При анаэробном дыхании происходит неполное окисление органических веществ и грамм-молекула глюкозы выделяет толь­ко 28 ккал тепла:

Св Н1206 = 2С02 + 2 С2 Н5ОН + 28 ккал,

Так как этиловый спирт сохраняет значительную часть энергии в связанном виде и его можно использовать в качестве энергети­ческого материала для других микроорганизмов. Следовательно, при дыхании выделяется значительно больше энергии, чем при брожении, и дыхание благоприятнее для снабжения клетки энер­гией, так как в этом случае молекула сахара расщепляется более глубоко. При брожении же для получения определенного количе­ства энергии приходится расходовать значительно больше исход­ного материала (например, сахара). Следовательно, процессы брожения с энергетической точки зрения являются менее эконом­ными, чем процессы дыхания.

Каким же образом микроорганизмы выработали такой энер­гетически невыгодный процесс. Почему дрожжам, например, вы­годно для получения энергии расходовать большое количество питательных веществ. Прежде всего потому, что кислород, необ­ходимый для окисления органических веществ при аэробном дыхании, не так широко распространен в природе. Его нет на дне водоемов со стоячими водами, где имеется наибольшее количе­ство органических веществ. В таких условиях могут жить микроорганизмы, которые получают необходимую для их жизне­деятельности энергию только анаэробным путем, т. е. в результате различных брожений. И во-вторых, хотя при брожении для полу­чения энергии и расходуется большое количество исходного ма­териала, но создаются условия, в которых не развиваются другие микробы, конкурирующие с микроорганизмами, вызывающими брожение. Например, продукт жизнедеятельности дрожжей — этиловый спирт является губительным для многих бактерий и плесеней; продукт жизнедеятельности молочнокислых бакте­рий — молочная кислота оказывает вредное действие на многие бактерии и другие микроорганизмы. Таким образом, анаэробное дыхание для многих микроорганизмов является целесообразным и оправданным жизненным процессом.

В процессе жизнедеятельности некоторые микроорганизмы выделяют тепловую или световую энергию. Выделять в окружаю­щую среду то или иное количество тепла способны почти все ми­кроорганизмы. Тепло выделяется в результате неполного исполь­зования микроорганизмами энергии окисления органических веществ, полученной в результате дыхания. Путем калориметри­ческого анализа установлено, что для своей жизнедеятельности микроорганизмы обычно используют около 50% от общего коли­чества выделяющейся при дыхании энергии, а многие — не более 10—25%. В результате выделения микробами тепла во внешнюю среду сам<?разогреваются некоторые органические материалы — сено, торф, навоз. При этом создаются условия для развития термофильных микроорганизмов, развивающихся при повышен­ных температурах.

Некоторые микроорганизмы выделяют часть энергии во внеш­нюю среду в виде света. Они принадлежат к группе аэробных бактерий. Свечение у них всегда связано с присутствием свобод­ного кислорода, который интенсивно окисляет особые фотоген­ные вещества, находящиеся в теле бактерий. Возможно, в свече­нии бактерий участвуют и особые ферменты. Чаще всего светя­щиеся микробы встречаются в морской воде. Очевидно, для их жизнедеятельности необходимы соли, в частности NaCl. Цвет и интенсивность свечения могут быть различны в зависимости от количества кислорода. Чем его больше, тем ярче свечение.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв