Informacija

Kako se zove stanično disanje koje koriste prokajotske stanice?

Kako se zove stanično disanje koje koriste prokajotske stanice?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Eukariotske stanice koriste mitohondrije koristeći anaerobno ili aerobno disanje. Prokayotske stanice nemaju mitohondrije, ali su bakterije. Mitohondrije potječu od bakterija i mogu se koristiti na isti način. Bakterije proizvode ATP na isti način kao mitohondriji.

Dakle, kako se zove ta vrsta staničnog disanja?


Prokajotske stanice koriste anaerobno disanje.

Glikoliza je jedina faza staničnog disanja koja se ne događa u mitohondrijima.

Proces glikolize ne treba kisik i koristi se anaerobno disanje. Ostale faze zahtijevaju kisik i koriste aerobno disanje.


Što se događa s energijom pohranjenom u glukozi tijekom fotosinteze? Kako živa bića koriste tu pohranjenu energiju? Odgovor je staničnog disanja. Ovaj proces oslobađa energiju u glukozi za stvaranje ATP (adenozin trifosfat), molekula koja pokreće sav rad stanica.

Uvod u stanično disanje može se pogledati na http://www.youtube.com/watch?v=2f7YwCtHcgk (14:19).

Faze staničnog disanja

Stanično disanje uključuje mnoge kemijske reakcije. Reakcije se mogu sažeti u ovu jednadžbu:

Reakcije staničnog disanja mogu se grupirati u tri faze: glikoliza (faza 1), Krebs ciklus, također se naziva ciklus limunske kiseline (faza 2), i transport elektrona (faza 3).Lik u nastavku daje pregled ove tri faze, o kojima se dalje govori u konceptima koji slijede. Glikoliza se događa u citosolu stanice i ne zahtijeva kisik, dok se Krebsov ciklus i prijenos elektrona odvijaju u mitohondrijima i zahtijevaju kisik.

Stanično disanje odvija se u ovdje prikazanim fazama. Proces počinje s molekulom glukoze, koja ima šest ugljikovih atoma. Što se događa sa svakim od ovih atoma ugljika?

Struktura mitohondrija: ključ za aerobno disanje

Struktura mitohondrija ključna je za proces aerobni (u prisutnosti kisika) staničnog disanja, posebno Krebsovog ciklusa i transporta elektrona. Prikazan je dijagram mitohondrija Lik ispod.

Strukturu mitohondrija definiraju unutarnja i vanjska membrana. Ova struktura igra važnu ulogu u aerobnom disanju.

Kao što možete vidjeti iz Lik iznad, mitohondrij ima unutarnju i vanjsku membranu. Prostor između unutarnje i vanjske membrane naziva se intermembranski prostor. Prostor zatvoren unutarnjom membranom naziva se matriks. Druga faza staničnog disanja, Krebsov ciklus, odvija se u matriksu. Treća faza, transport elektrona, odvija se na unutarnjoj membrani.


Anaerobno stanično disanje u prokariota

Određeni prokarioti, uključujući neke vrste bakterija i Archaea, koriste anaerobno disanje. Na primjer, skupina Archaea nazvana metanogeni reducira ugljični dioksid u metan kako bi oksidirao NADH. Ovi mikroorganizmi se nalaze u tlu i u probavnom traktu preživača, kao što su krave i ovce. Slično, bakterije koje reduciraju sulfate i Archaea, od kojih je većina anaerobna (Slika 8), reducirajte sulfat u sumporovodik kako biste regenerirali NAD + iz NADH.

Slika 8 Zelena boja koja se vidi u ovim obalnim vodama nastala je od erupcije sumporovodika. Anaerobne bakterije koje reduciraju sulfate oslobađaju plin sumporovodik dok razgrađuju alge u vodi. (zasluge: NASA-ina slika zahvaljujući Jeffu ​​Schmaltzu, MODIS Land Rapid Response Team u NASA-inoj GSFC)

Druge metode fermentacije javljaju se u bakterijama. Mnogi prokarioti su fakultativno anaerobni. To znači da se mogu prebacivati ​​između aerobnog disanja i fermentacije, ovisno o dostupnosti kisika. Određeni prokarioti, npr klostridija bakterije, su obvezni anaerobi. Obvezni anaerobi žive i rastu u nedostatku molekularnog kisika. Kisik je otrov za te mikroorganizme i ubija ih nakon izlaganja. Treba napomenuti da svi oblici fermentacije, osim mliječnokiselinskog vrenja, proizvode plin. Proizvodnja pojedinih vrsta plina koristi se kao pokazatelj fermentacije specifičnih ugljikohidrata, što igra ulogu u laboratorijskoj identifikaciji bakterija. Različiti organizmi koriste različite metode fermentacije kako bi osigurali odgovarajuću opskrbu NAD+ za šesti korak u glikolizi. Bez ovih puteva, taj korak se ne bi dogodio, a ATP se ne bi prikupio razgradnjom glukoze.


Koja su tri glavna proizvoda staničnog disanja?

Stanično disanje je ovaj proces u kojem kisik i glukoza koriste se za stvaranje ATP, ugljični dioksid, i voda. ATP, ugljični dioksid, i voda su svi proizvodi ovog procesa jer su ono što je stvoreno.

Netko se također može zapitati, kakva je ukupna reakcija na stanično disanje? The ukupna reakcija može se izraziti na ovaj način: glukoza + 2 NAD + + 2 Pi + 2 ADP &rarr 2 piruvat + 2 NADH + 2 ATP + 2 H + + 2 H2O + toplina. Počevši od glukoze, 1 ATP se koristi za doniranje fosfata glukozi za proizvodnju glukoza 6-fosfata.

Također znajte koje su to 3 faze staničnog disanja i gdje se javljaju?

Javlja se stanično disanje u tri faze: glikoliza, Krebsov ciklus i transport elektrona. Glikoliza je anaerobni proces. Druga dva etape su aerobni procesi. Proizvodi od staničnog disanja potrebni su za fotosintezu, i obrnuto.

Koje su sirovine potrebne za stanično disanje?

Kisik i Glukoza su dvije glavne sirovine potrebne za stanično disanje.


Broj mitohondrija

Enzimi i druge komponente potrebne za stanično disanje nalaze se usidreni u membranama i slobodni u matriksu mitohondrija.

Stoga se stanice koje zahtijevaju veću količinu energije karakteriziraju velikim brojem mitohondrija, za razliku od stanica čija je potreba za energijom niža.

Primjerice, stanice jetre imaju u prosjeku 2500 mitohondrija, dok mišićna stanica (vrlo metabolički aktivna) sadrži mnogo veći broj, a mitohondriji ovog tipa stanica su veći.

Osim toga, oni se nalaze u specifičnim regijama gdje je potrebna energija, na primjer oko flagelluma sperme.


Kako se zove stanično disanje koje koriste prokayotske stanice? - Biologija

Za gledanje ovog sadržaja potrebna je pretplata na J o VE. Moći ćete vidjeti samo prvih 20 sekundi.

JoVE video player kompatibilan je s HTML5 i Adobe Flashom. Stariji preglednici koji ne podržavaju HTML5 i H.264 video kodek i dalje će koristiti video player koji se temelji na Flashu. Ovdje preporučujemo preuzimanje najnovije verzije Flasha, ali podržavamo sve verzije 10 i novije.

Ako to ne pomogne, javite nam.

Arheje i bakterije su prokarioti, mali jednostanični organizmi.

Sve prokariotske stanice okružene su selektivno propusnom plazma membranom, koja može biti prekrivena stijenkom peptidoglikana. Polimeri aminokiselina i šećera, za dodatnu razinu zaštite, uglavnom za održavanje osmotskog tlaka i cjelokupnog oblika. Izvan ove omotnice je još jedan sloj obrane. Hidrofilna kapsula, polisaharidna granica koja potiče prianjanje. Unutra je nekoliko komponenti jednostavno suspendirano u viscus citoplazmi, uključujući genetski materijal.

Umjesto jezgre, DNK je raspoređena kao jedan, dvostruki lanac grupiran u središnjem dijelu zvanom nukleoid, gdje može komunicirati sa slobodno plutajućim proteinima. Manji kružni dijelovi, plazmidi su psihički odvojeni od ove kromosomske DNK i mogu se replicirati neovisno, pružajući prednost preživljavanju poput otpornosti na antibiotike. Osim ovih univerzalnih strukturnih sličnosti, različite vrste sadrže jedinstvene organele vezane za proteine ​​i lipide.

Na primjer, cijanobakterije posjeduju mikro odjele, kao što su karboksisomi koji fiksiraju ugljik i fotosintetski tilakoidi za prikupljanje svjetlosti vrlo niskog intenziteta. Dok magnetotaktičke bakterije imaju magnetosome koji usmjeravaju svoje kretanje duž linija magnetskog polja. Drugi načini uključuju stvaranje spora i inkluzije za pohranjivanje viška hranjivih tvari.

Unatoč svojoj reputaciji da su jednostavne s niskim stupnjem stanične partmentalizacije, prokariotske stanice evoluirale su kako bi preživjele složeno okruženje.

4.4: Prokariotske stanice

Prokarioti su mali jednostanični organizmi iz domena Archaea i Bacteria. Bakterije uključuju mnoge uobičajene organizme kao što su salmonela i Escherichia coli, dok Archaea uključuje ekstremofile koji žive u teškim okruženjima, poput vulkanskih izvora.

Poput eukariotskih stanica, sve prokariotske stanice okružene su plazma membranom i imaju DNK koja sadrži genetske upute, citoplazmu koja ispunjava unutrašnjost stanice i ribosome koji sintetiziraju proteine. Međutim, za razliku od eukariotskih stanica, prokarioti nemaju jezgru ili druge unutarstanične organele vezane za membranu. Njihove stanične komponente općenito slobodno plutaju unutar citoplazme, premda se njihova DNK&mdashoooooooooooooooooooooooооооооооооооo0ih&mdashis-a&mdashis-a grupiranih unutar regije zvane nukleoid.

Unutar citoplazme, mnogi prokarioti imaju male kružne dijelove DNK zvane plazmidi. Oni se razlikuju od kromosomske DNK u nukleoidu i obično imaju samo nekoliko gena poput gena za otpornost na antibiotike. Plazmidi se samorepliciraju i mogu se prenositi između prokariota.

Većina prokariota ima staničnu stijenku napravljenu od peptidoglikana koja se nalazi izvan njihove plazma membrane, koja fizički štiti stanicu i pomaže joj u održavanju osmotskog tlaka u različitim okruženjima. Mnogi prokarioti također imaju ljepljivi sloj kapsule koji prekriva njihovu staničnu stijenku, dopuštajući organizmima da se zalijepe za supstrat ili jedni za druge, pružajući dodatnu zaštitu.

Dok prokarioti nemaju organele vezane za membranu, neki imaju nabore plazma membrane koji obavljaju specijalizirane funkcije poput fotosinteze u cijanobakterijama. Stoga, iako su prokarioti jednostavni u usporedbi s eukariotima, oni imaju neke jedinstvene strukture koje im pomažu u obavljanju složenih funkcija i omogućuju im da žive u raznim okruženjima.

Oikonomou, Catherine M. i Grant J. Jensen. &ldquoNovi pogled na biologiju prokariotske stanice iz elektronske kriotomografije.&rdquo Recenzije o prirodi. Mikrobiologija 14, br. 4 (travanj 2016.): 205&ndash20. [Izvor]

Murat, Dorothee, Meghan Byrne i Arash Komeili. &ldquoBiologija stanica prokariotskih organela.&rdquo Perspektive Cold Spring Harbor u biologiji 2, br. 10 (listopad 2010.). [Izvor]


Struktura prokariotskih stanica

The prokariotske stanice strukturno su najjednostavniji i mali . Kao i sve stanice, one su ograničene plazma membranom koja sadrži unutarnje nabore ( invaginacije ), neki od kojih zovu se lamele, a drugi se zove mezozom a povezan je s diobom stanica.

The prokariotska stanica izvan membrane okružena je staničnom stijenkom koji pruža zaštitu.

Kako su unutra? Citoplazma

Unutrašnjost ćelije naziva se citoplazma . U središtu je moguće pronaći gušće područje, nazvano nukleoid , gdje je genetski materijal odn DNK je pronađen . Drugim riječima, DNK nije odvojen od ostatka citoplazme i povezan je s mezozom.

U citoplazmi ih također ima ribosomi , koje su strukture koje imaju funkciju stvaranja proteina. Mogu biti slobodni ili formirati grupe tzv poliribosomi .


Istraga – Virtualni laboratorij staničnog disanja

Studenti AP biologije istražuju stanično disanje stavljajući grašak ili druge žive organizme u respirometre. Nakon potapanja uređaja učenici mjere brzinu ili disanje prikupljanjem podataka o kretanju vode u pipetama.

Postavio sam ovaj laboratorij dugi niz godina, a to može biti skupo i dugotrajno. Razdoblje moje nastave traje samo 50 minuta, pa bih pregledao AP Biološki laboratorij za disanje i postavio ga prvi dan, a zatim prikupio podatke drugog dana. To zapravo nije idealno jer se promjene na respirometru mogu dogoditi preko noći.

Ova virtualna verzija oduzima manje vremena i novca. Učenici mogu mijenjati varijable u simulatoru, poput broja sjemenki i temperature komore. Očitaju respirometar nakon dvije minute i bilježe koliko se povećala voda u epruveti. Što je brža brzina disanja, to je veći pomak vode u cijevi. To se događa zbog trošenja kisika tijekom procesa.

Radni list je postavljen kao CER (tvrdnja, dokaz, obrazloženje) i pruža minimalne upute o tome kako riješiti eksperimentalna pitanja. Tehnički to ne bih nazvao “laboratorijom za ispitivanje,” ali studentima daje priliku da istraže varijable.

Učenici mogu ispuniti radni list ili kao materijal ili online. Čak možete dati učenicima da koriste Google tablice za crtanje podataka, iako to nije potrebno. Oni mogu prilično lako zabilježiti trendove u podacima bez grafikona. Obično postavljam disanje neposredno nakon jedinice na stanice gdje učenici uče o organelama i njihovim poslovima. Ovu aktivnost također možete upariti s jedinicom za fotosintezu jer oni ispituju kako sjemenke koriste kisik.


Citoplazma igra, ako je moguće, čak i važniju ulogu u prokariota nego u eukariota. To je mjesto svih kemijskih reakcija i procesa koji se odvijaju u prokariotskoj stanici.

Još jedno odstupanje od eukariotske stanice je prisutnost male, kružne, ekstrakromosomske DNA poznate kao plazmid. One se repliciraju neovisno o stanici i mogu se prenijeti na druge bakterijske stanice. To se događa na dva načina. Prvo je očito – kada se bakterijska stanica podijeli putem procesa koji se naziva binarna fisija – plazmidi se često prenose na stanicu kćer jer je citoplazma ravnomjerno podijeljena između stanica.

Drugi način prijenosa je bakterijskom konjugacijom (bakterijski spol) gdje će se modificirani pilus koristiti za prijenos genetskog materijala između dvije bakterijske stanice. To može rezultirati širenjem jedne mutacije kroz cijelu populaciju bakterija. Zbog toga je toliko važno završiti svaki propisani tečaj antibiotika. Jedan preživjeli može proširiti svoje korisne gene na postojeće bakterije u vašem tijelu, a svako potomstvo stanice dijelit će njegovu otpornost na antibiotike.

Plazmidi mogu kodirati gene za virulenciju, otpornost na antibiotike, otpornost na teške metale. Njih je čovječanstvo otelo radi genetskog inženjeringa

DNK se nalazi u jednom dugom lancu koji se čuva u posebnom području citoplazme zvanom nukleoid. Možda izgleda mračno na mikrosnimku, ali nemojte pogriješiti nazivajući ga Nukleusom!


112 Metabolizam prokariota

Do kraja ovog odjeljka moći ćete učiniti sljedeće:

  • Identificirati makronutrijente potrebne prokariotima i objasniti njihovu važnost
  • Opišite načine na koje prokarioti dobivaju energiju i ugljik za životne procese
  • Opišite ulogu prokariota u ciklusima ugljika i dušika

Prokarioti su metabolički raznoliki organizmi. U mnogim slučajevima, prokariot se može smjestiti u kladu vrste po svojim definirajućim metaboličkim značajkama: Može li metabolizirati laktozu? Može li rasti na citratu? Da li proizvodi H2S? Fermentira li ugljikohidrate kako bi se proizvela kiselina i plin? Može li rasti u anaerobnim uvjetima? Budući da su metabolizam i metaboliti proizvod enzimskih puteva, a enzimi su kodirani u genima, metaboličke sposobnosti prokariota su odraz njegovog genoma. Na Zemlji postoji mnogo različitih okoliša s različitim izvorima energije i ugljika te promjenjivim uvjetima na koje se prokarioti mogu prilagoditi. Prokarioti su uspjeli živjeti u svakom okruženju, od dubokovodnih vulkanskih otvora do antarktičkog leda, koristeći sve dostupne izvore energije i ugljika. Prokarioti ispunjavaju mnoge niše na Zemlji, uključujući uključenost u cikluse dušika i ugljika, fotosintetsku proizvodnju kisika, razgradnju mrtvih organizama i napredovanje kao parazitski, komenzalni ili mutualistički organizmi unutar višestaničnih organizama, uključujući ljude. Vrlo širok raspon okruženja koje prokarioti zauzimaju moguć je jer imaju različite metaboličke procese.

Potrebe Prokariota

Različiti okoliši i ekosustavi na Zemlji imaju širok raspon uvjeta u pogledu temperature, dostupnih hranjivih tvari, kiselosti, slanosti, dostupnosti kisika i izvora energije. Prokarioti su vrlo dobro opremljeni za život od velikog broja hranjivih tvari i okolišnih uvjeta. Da bi živjeli, prokarioti trebaju izvor energije, izvor ugljika i neke dodatne hranjive tvari.

Makronutrijenti

Stanice su u biti dobro organizirani sklop makromolekula i vode. Podsjetimo da se makromolekule proizvode polimerizacijom manjih jedinica zvanih monomeri. Da bi stanice izgradile sve molekule potrebne za održavanje života, potrebne su im određene tvari, koje se zajednički nazivaju hranjive tvari. Kada prokarioti rastu u prirodi, moraju dobivati ​​hranjive tvari iz okoliša. Hranjive tvari koje su potrebne u velikim količinama nazivaju se makronutrijenti, dok se oni potrebni u manjim količinama ili količinama u tragovima nazivaju mikronutrijenti. Samo nekoliko elemenata smatra se makronutrijentima - ugljik, vodik, kisik, dušik, fosfor i sumpor. (Mnemonika za pamćenje ovih elemenata je akronim CHONPS.)

Zašto su ti makronutrijenti potrebni u velikim količinama? Oni su sastavni dijelovi organskih spojeva u stanicama, uključujući vodu. Ugljik je glavni element u svim makromolekulama: ugljikohidratima, proteinima, nukleinskim kiselinama, lipidima i mnogim drugim spojevima. Ugljik čini oko 50 posto sastava stanice. Nasuprot tome, dušik predstavlja samo 12 posto ukupne suhe težine tipične stanice. Dušik je sastavni dio proteina, nukleinskih kiselina i drugih sastojaka stanica. Većina dušika dostupnog u prirodi je ili atmosferski dušik (N2) ili neki drugi anorganski oblik. Dijatomski (N2) dušik, međutim, mogu pretvoriti u organski oblik samo određeni mikroorganizmi, koji se nazivaju organizmi koji fiksiraju dušik. I vodik i kisik dio su mnogih organskih spojeva i vode. Fosfor je potreban svim organizmima za sintezu nukleotida i fosfolipida. Sumpor je dio strukture nekih aminokiselina kao što su cistein i metionin, a prisutan je i u nekoliko vitamina i koenzima. Ostali važni makronutrijenti su kalij (K), magnezij (Mg), kalcij (Ca) i natrij (Na). Iako su ti elementi potrebni u manjim količinama, vrlo su važni za strukturu i funkciju prokariotske stanice.

Mikronutrijenti

Osim ovih makronutrijenata, prokarioti zahtijevaju razne metalne elemente u malim količinama. Oni se nazivaju mikronutrijentima ili elementima u tragovima. Na primjer, željezo je neophodno za funkciju citokroma koji sudjeluju u reakcijama prijenosa elektrona. Neki prokarioti zahtijevaju druge elemente – kao što su bor (B), krom (Cr) i mangan (Mn) – prvenstveno kao kofaktori enzima.

Načini na koje prokarioti dobivaju energiju

Prokarioti se klasificiraju i po načinu dobivanja energije i prema izvoru ugljika koji koriste za proizvodnju organskih molekula. Ove kategorije su sažete na (Slika). Prokarioti mogu koristiti različite izvore energije za stvaranje ATP-a potrebnog za biosintezu i druge stanične aktivnosti. Fototrofi (ili fototrofni organizmi) dobivaju energiju iz sunčeve svjetlosti. Fototrofi hvataju energiju svjetlosti pomoću klorofila, ili u nekoliko slučajeva, bakterijskog rodopsina. (Čudo je da su fototrofi koji koriste rodopsin fototrofni, ali ne i fotosintetski, budući da ne fiksiraju ugljik.) Kemotrofi (ili kemosintetski organizmi) dobivaju energiju iz kemijskih spojeva. Kemotrofi koji mogu koristiti organske spojeve kao izvore energije nazivaju se kemoorganotrofi. Oni koji mogu koristiti anorganske spojeve, poput spojeva sumpora ili željeza, kao izvore energije nazivaju se kemolitotrofi.

Putovi za proizvodnju energije mogu biti ili aerobni, koristeći kisik kao terminalni akceptor elektrona, ili anaerobni, koristeći jednostavne anorganske spojeve ili organske molekule kao terminalni akceptor elektrona. Budući da su prokarioti živjeli na Zemlji gotovo milijardu godina prije nego što je fotosinteza proizvela značajne količine kisika za aerobno disanje, mnoge vrste bakterija i arheja su anaerobne i njihove su metaboličke aktivnosti važne u ciklusima ugljika i dušika o kojima se govori u nastavku.

Načini na koje prokarioti dobivaju ugljik

Prokarioti ne samo da mogu koristiti različite izvore energije, već i različite izvore ugljikovih spojeva. Autotrofni prokarioti sintetiziraju organske molekule iz ugljičnog dioksida. Nasuprot tome, heterotrofni prokarioti dobivaju ugljik iz organskih spojeva. Kako bi slika bila složenija, pojmovi koji opisuju kako prokarioti dobivaju energiju i ugljik mogu se kombinirati. Dakle, fotoautotrofi koriste energiju iz sunčeve svjetlosti, a ugljik iz ugljičnog dioksida i vode, dok kemoheterotrofi dobivaju i energiju i ugljik iz organskog kemijskog izvora. Kemolitoautotrofi dobivaju energiju iz anorganskih spojeva, a svoje složene molekule grade od ugljičnog dioksida. Konačno, prokarioti koji energiju dobivaju iz svjetlosti, ali svoj ugljik iz organskih spojeva, fotoheterotrofi. Donja tablica ((Slika)) sažima ugljik i izvore energije u prokariota.

Izvori ugljika i energije u prokariota
Izvori energije Izvori ugljika
Svjetlo Kemikalije Ugljični dioksid Organski spojevi
Fototrofi Kemotrofi Autotrofi Heterotrofi
Organske kemikalije Anorganske kemikalije
Kemoorganotrofi Kemolitotrofi

Uloga prokariota u ekosustavima

Prokarioti su sveprisutni: ne postoji niša ili ekosustav u kojem nisu prisutni. Prokarioti igraju mnoge uloge u okruženju koje zauzimaju. Uloge koje imaju u ciklusima ugljika i dušika vitalne su za život na Zemlji. Osim toga, trenutni znanstveni konsenzus sugerira da su metabolički interaktivne prokariotske zajednice mogle biti osnova za nastanak eukariotskih stanica.

Prokarioti i ugljični ciklus

Ugljik je jedan od najvažnijih makronutrijenata, a prokarioti igraju važnu ulogu u ciklusu ugljika ((Slika)). Ugljični ciklus prati kretanje ugljika iz anorganskih u organske spojeve i natrag. Ugljik se kruži kroz glavne rezervoare Zemlje: zemljište, atmosferu, vodeni okoliš, sedimente i stijene te biomasu. Na neki način, ciklus ugljika odražava ulogu "četiri elementa" koje je prvi predložio drevni grčki filozof Empedokle: vatra, voda, zemlja i zrak. Ugljični dioksid uklanjaju iz atmosfere kopnene biljke i morski prokarioti, a vraća se u atmosferu putem disanja kemoorganotrofnih organizama, uključujući prokariote, gljive i životinje. Iako je najveći rezervoar ugljika u kopnenim ekosustavima u stijenama i sedimentima, taj ugljik nije lako dostupan.

Sudionici ugljičnog ciklusa grubo su podijeljeni na proizvođače, potrošače i razlagače organskih spojeva ugljika. The primarni proizvođači organskih spojeva ugljika iz CO2 su kopnene biljke i fotosintetske bakterije. Velika količina raspoloživog ugljika nalazi se u živim kopnenim biljkama. Srodni izvor ugljikovih spojeva je humus, koji je mješavina organskih materijala iz mrtvih biljaka i prokariota koji su odoljeli razgradnji. (Pojam “humus,” usput, korijen je riječi “human.”) Potrošači kao što su životinje i drugi heterotrofi koriste organske spojeve koje stvaraju proizvođači i ispuštaju ugljični dioksid u atmosferu. Ostale bakterije i gljivice, pod zajedničkim nazivom razlagači , provode razgradnju (razgradnju) biljaka i životinja i njihovih organskih spojeva. Većina ugljičnog dioksida u atmosferi nastaje disanjem mikroorganizama koji razgrađuju mrtve životinje, biljke i humus.

U vodenim sredinama i njihovim anoksičnim sedimentima odvija se još jedan ciklus ugljika. U ovom slučaju, ciklus se temelji na spojevima s jednim ugljikom. U anoksičnim sedimentima prokarioti, uglavnom arheje, proizvode metan (CH4). Ovaj metan prelazi u zonu iznad sedimenta, koja je bogatija kisikom i podržava bakterije tzv oksidanti metana koji oksidiraju metan u ugljični dioksid, koji se zatim vraća u atmosferu.


Prokarioti i ciklus dušika

Dušik je vrlo važan element za život jer je glavni sastojak proteina i nukleinskih kiselina. To je makronutrijent i u prirodi se iz organskih spojeva reciklira u amonijak, amonijeve ione, nitrat, nitrit i plinovit dušik mnogim procesima, od kojih mnoge provode samo prokarioti. Kao što je prikazano na (slika), prokarioti su ključni za ciklus dušika. Najveći raspoloživi bazen dušika u kopnenom ekosustavu je plinoviti dušik (N2) iz zraka, ali ovaj dušik nije upotrebljiv za biljke koje su primarni proizvođači. Plinoviti dušik se transformira ili "fiksira" u lakše dostupne oblike, kao što je amonijak (NH3), kroz proces fiksacije dušika . Bakterije koje fiksiraju dušik uključuju Azotobacter u tlu i sveprisutne fotosintetske cijanobakterije. Neke bakterije koje fiksiraju dušik, npr Rhizobium, žive u simbiotičkim odnosima u korijenu mahunarki. Drugi izvor amonijaka je amonifikacija, proces kojim se amonijak oslobađa tijekom razgradnje organskih spojeva koji sadrže dušik. Amonijev ion progresivno oksidiraju različite vrste bakterija u procesu koji se naziva nitrifikacija. Proces nitrifikacije počinje pretvorbom amonija u nitrit (NO2 –), i nastavlja s pretvorbom nitrita u nitrat. Nitrifikaciju u tlima provode bakterije koje pripadaju rodovima Nitrozomi, Nitrobacter, i
Nitrospira
. Većina dušika u tlu je u obliku amonijaka (NH4 + ) ili nitrata (BR3 – ). Amonijak i nitrat mogu se koristiti u biljkama ili se mogu pretvoriti u druge oblike.

Amonijak ispušten u atmosferu, međutim, predstavlja samo 15 posto ukupnog ispuštenog dušika, a ostatak je kao N2 i N2O (dušikov oksid). Neki prokarioti kataboliziraju amonijak anaerobno, dajući N2 kao konačni proizvod. Denitrifikacijske bakterije obrću proces nitrifikacije, smanjujući nitrate iz tla u plinovite spojeve kao što je N2O, NE i N2.


Koja je od sljedećih tvrdnji o ciklusu dušika netočna?

  1. Bakterije koje fiksiraju dušik postoje na korijenskim čvorićima mahunarki i u tlu.
  2. Denitrifikacijske bakterije pretvaraju nitrate (NO3 –) u plinoviti dušik (N2).
  3. Amonifikacija je proces kojim amonijev ion (NH4 + ) oslobađa se iz raspadajućih organskih spojeva.
  4. Nitrifikacija je proces kojim se nitriti (NO2 –) se pretvaraju u amonijev ion (NH4 + ).

Sažetak odjeljka

Kao najstariji živi stanovnici Zemlje, prokarioti su i metabolički najraznovrsniji, oni cvjetaju u mnogim različitim okruženjima s različitim izvorima energije i ugljika, promjenjivom temperaturom, pH, tlakom, dostupnošću kisika i vode. Hranjive tvari potrebne u velikim količinama nazivaju se makronutrijentima, dok se one potrebne u tragovima nazivaju mikronutrijentima ili elementima u tragovima. Makronutrijenti uključuju C, H, O, N, P, S, K, Mg, Ca i Na. Osim ovih makronutrijenata, prokarioti zahtijevaju razne metalne elemente za rast i funkciju enzima. Prokarioti koriste različite izvore energije za sastavljanje makromolekula od manjih molekula. Fototrofi dobivaju energiju iz sunčeve svjetlosti, dok kemotrofi dobivaju energiju iz kemijskih spojeva. Putovi za proizvodnju energije mogu biti ili aerobni ili anaerobni.

Prokarioti igraju ulogu u ciklusima ugljika i dušika. Proizvođači hvataju ugljični dioksid iz atmosfere i pretvaraju ga u organske spojeve. Potrošači (životinje i drugi kemoorganotrofni organizmi) koriste organske spojeve koje stvaraju proizvođači i disanjem ispuštaju ugljični dioksid u atmosferu. Ugljični dioksid se također vraća u atmosferu mikrobnim razlagačima mrtvih organizama. Dušik također kruži u živim organizmima i iz njih, od organskih spojeva do amonijaka, amonijevih iona, nitrita, nitrata i plinovitog dušika. Prokarioti su neophodni za većinu ovih pretvorbi. Plinoviti dušik se fiksacijom dušika pretvara u amonijak. Neki prokarioti anaerobno kataboliziraju amonijak, dajući N2 kao konačni proizvod. Nitrifikacija je pretvaranje amonijaka u nitrit. Nitrifikaciju u tlima provode bakterije. Denitrifikaciju također provode bakterije i pretvaraju nitrate iz tla u plinovite dušikove spojeve, kao što je N2O, NE i N2.

Pitanja o vizualnoj vezi

(Slika) Koja je od sljedećih tvrdnji o ciklusu dušika netočna?


Budući da kisik djeluje kao konačni akceptor elektrona, apsolutno je neophodan za proces staničnog disanja. Bez kisika ovaj proces se ne može dovršiti. Nadalje, najveći dio ATP-a, temeljne energije za stanice, stvara lanac prijenosa elektrona. Tijekom ove faze sva energija pohranjena u gorivu, odnosno hrani, postaje dostupna stanici.

Završetak staničnog disanja može se vidjeti u svakodnevnom životu. Kada idete na trčanje ili šetnju, vježbate mišiće u tijelu i zahtijevate više disanja. Tijekom ovog procesa vaši mišići traže glukozu i kisik većom brzinom, što se događa kako vam se otkucaji srca povećavaju, a disanje ubrzava i produbljuje. Kada se to dogodi, vaši mišići preuzimaju pohranjeni glikogen iz vaših mišića i pretvaraju ga u glukozu. Kako se kisik uvodi tijekom treće faze, stanično disanje je završeno.


Gledaj video: La fermentation lactique et alcoolique (Svibanj 2022).