Клеткавае дыханне і фотасінтэз. Аэробных клеткавае дыханне

Фотасінтэз і дыханне - два працэсы, якія ляжаць у аснове жыцця. Яны абодва адбываюцца ў клетцы. Першы - у раслінных і некаторых бактэрыяльных, другі - і ў жывёл, і ў раслінных, і ў грыбных, і ў бактэрыяльных.

Можна сказаць, што клеткавае дыханне і фотасінтэз - працэсы, супрацьлеглыя адзін аднаму. Збольшага гэта правільна, так як пры першым паглынаецца кісларод і вылучаецца вуглякіслы газ, а пры другім - наадварот. Аднак гэтыя два працэсы некарэктна нават параўноўваць, паколькі яны адбываюцца ў розных арганоідаў з выкарыстаннем розных рэчываў. Мэты, для якіх яны патрэбныя, таксама розныя: фотасінтэз неабходны для атрымання пажыўных рэчываў, а клеткавае дыханне - для выпрацоўкі энергіі.

Фотасінтэз: дзе і як гэта адбываецца?

Гэта хімічная рэакцыя, накіраваная на атрыманне арганічных рэчываў з неарганічных. Абавязковай умовай праходжання фотасінтэзу з'яўляецца прысутнасць сонечнага святла, так як яго энергія выступае ў ролі каталізатара.

Фотасінтэз, характэрны для раслін, можна выказаць наступным раўнаннем:

• 6СО ₂ + 6Н ₂ Аб = З ₆ Н ₁₂ Аб ₆ + 6о _2.

Гэта значыць з шасці малекул дыяксіду карбону і столькіх жа малекул вады ў прысутнасці сонечнага святла расліна можа атрымаць адну малекулу глюкозы і шэсць кіслароду.

Гэта самы просты прыклад фотасінтэзу. Акрамя глюкозы ў раслінах могуць сінтэзавацца і іншыя, больш складаныя вугляводы, а таксама арганічныя рэчывы з іншых класаў.

Вось прыклад выпрацоўкі амінакіслоты з неарганічных злучэнняў:

• 6СО ₂ + 4Н ₂ Аб + 2SO ₄ ^2- + 2NO ₃ ^- + 6Н ⁺ = 2C ₃ H ₇ O ₂ NS + 13О _2.

Як бачым, з шасці малекул дыяксіду вугляроду, чатырох малекул вады, двух сульфат-іонаў, двух нітрат-іёнаў і шасці іёнаў вадароду з выкарыстаннем сонечнай энергіі можна атрымаць дзве малекулы цистеина і трынаццаць - кіслароду.

Працэс фотасінтэзу адбываецца ў спецыяльных арганоідаў - хларапластах. У іх утрымліваецца пігмент хларафіл, які выступае ў ролі каталізатара для хімічных рэакцый. Такія арганоіды ёсць толькі ў раслінных клетках.

будова хларапласту

Гэта арганоідаў, які валодае формай выцягнутага шара. Памер хларапласту звычайна складае 4-6 мкм, аднак у клетках некаторых водарасцяў можна выявіць гіганцкія пластыды - хроматофоров, памер якіх дасягае 50 мкм.

Гэты арганоідаў ставіцца да двухмембранным. Ён акружаны знешняй і ўнутранай абалонкамі. Яны аддзеленыя адзін ад аднаго межмембранным прасторай.

Ўнутранае асяроддзе хларапласту называецца "Строма". У ёй знаходзяцца тилакоиды і ламеллы.

Тилакоиды - гэта плоскія дискообразные мяшочкі з мембран, у якіх знаходзіцца хларафіл. Менавіта тут і адбываецца фотасінтэз. Збіраючыся у чаркі, тилакоиды ўтвараюць грані. Колькасць тилакоидов ў гране можа вар'іравацца ад 3 да 50.

Ламеллы - гэта структуры, адукаваныя мембранамі. Яны ўяўляюць сабой сетку разгалінаваных каналаў, асноўная функцыя якіх - забяспечыць сувязь паміж грані.

У хларапластах таксама ўтрымліваюцца свае Рыбасомы, неабходныя для сінтэзу бялкоў, і ўласныя ДНК і РНК. Акрамя таго, тут могуць знаходзіцца ўключэння, якія складаюцца з запасных пажыўных рэчываў, у асноўным крухмалу.

клеткавае дыханне

Існуе некалькі відаў дадзенага працэсу. Бывае анаэробнае і аэробных клеткавае дыханне. Першае характэрна для бактэрый. Анаэробнае дыханне бывае некалькіх тыпаў: нітратнае, сульфатнай, сернае, жалезнае, карбанатныя, фумаратное. Такія працэсы дазваляюць бактэрыям атрымаць энергію без выкарыстання кіслароду.

Аэробных клеткавае дыханне характэрна для ўсіх астатніх арганізмаў, у тым ліку жывёл і раслін. Яно адбываецца пры ўдзеле кіслароду.

У прадстаўнікоў фауны клеткавае дыханне адбываецца ў спецыяльных арганоідаў. Яны называюцца мітахондрыямі. У раслін таксама клеткавае дыханне адбываецца ў мітахондрыях.

этапы

Клеткавае дыханне праходзіць у тры стадыі:

1. Падрыхтоўчы этап.
2. Гліколіз (анаэробны працэс, не патрабуе кіслароду).
3. Акісленне (аэробнай этап).

падрыхтоўчы этап

Першы этап заключаецца ў тым, што складаныя рэчывы ў стрававальнай сістэме расшчапляюцца на больш простыя. Такім чынам, з бялкоў атрымліваюцца амінакіслоты, з ліпідаў - тоўстыя кіслоты і гліцэрына, са складаных вугляводаў - глюкоза. Гэтыя злучэнні транспартуюцца ў клетку, а затым - непасрэдна ў мітахондрыі.

Гліколіз

Ён заключаецца ў тым, што пад дзеяннем ферментаў глюкоза расшчапляецца да пировиноградной кіслаты і атамаў вадароду. Пры гэтым утворыцца АТФ (аденозинтрифосфорная кіслата). Гэты працэс можна выказаць такім раўнаннем:

• З ₆ Н ₁₂ Аб ₆ = 2С ₃ Н ₃ Аб ₃ + 4Н + 2АТФ.

Такім чынам, у працэсе гліколізу з адной малекулы глюкозы арганізм можа атрымаць дзве малекулы АТФ.

акісленне

На дадзеным этапе ўтварылася падчас гліколізу пировиноградная кіслата пад дзеяннем ферментаў рэагуе з кіслародам, у выніку чаго ўтвараецца вуглякіслы газ і атамы вадароду. Гэтыя атамы затым транспартуюцца на Крысці, дзе акісляюцца, утворачы ваду і 36 малекул АТФ.

Такім чынам, у працэсе клеткавага дыхання ў агульнай складанасці утвараецца 38 малекул АТФ: 2 на другім этапе і 36 - на трэцім. Аденозинтрифосфорная кіслата і ёсць асноўная крыніца энергіі, якім мітахондрыі забяспечваюць клетку.

структура мітахондрый

Арганоіды, у якіх адбываецца дыханне, ёсць і ў жывёл, і ў раслінных, і ў грыбных клетках. Яны валодаюць шаровідной формай і памерам каля 1 мікрона.

Мітахондрыі, як і хларапласты, маюць дзве мембраны, падзеленыя межмембранным прасторай. Тое, што знаходзіцца ўнутры абалонак гэтага арганоідаў, называецца матрікса. У ім знаходзяцца Рыбасомы, мітахандрыяльная ДНК (мтДНК) і мтРНК. У матрікса праходзіць гліколіз і першая стадыя акіслення.

З унутранай мембраны фармуюцца зморшчыны, падобныя на грабяні. Яны называюцца Крысці. Тут праходзіць другая стадыя трэцяга этапу клеткавага дыхання. Падчас яе ўтворыцца больш за ўсё малекул АТФ.

Паходжанне двухмембранных арганоідаў

Навукоўцамі даказана, што структуры, якія забяспечваюць фотасінтэз і дыханне, з'явіліся ў клетцы шляхам симбиогенеза. То бок калі-то гэта былі асобныя арганізмы. Гэтым тлумачыцца тое, што і ў мітахондрыях, і ў хларапластах ёсць свае Рыбасомы, ДНК і РНК.