Першим тваринам майже не був потрібний кисень. Яка різниця між аеробними та анаеробними бактеріями? Яка роль кровоносної системи

Всі живі організми поділяються на аеробів та анаеробів, включаючи бактерій. Тому існує два типи бактерій в організмі людини і взагалі в природі – аеробні та анаеробні. Аероби повинні отримувати кисень, щоб жити, тоді як він не потрібен взагалі або не обов'язковий. І ті й інші типи бактерій відіграють важливу роль в екосистемі, беручи участь у розкладанні органічних відходів. Але серед анаеробів багато видів, які здатні викликати проблеми зі здоров'ям у людини та тварин.

Люди та тварини, а також більшість грибів тощо. – усі обов'язкові аероби, яким потрібно дихати та вдихати кисень, щоб вижити.

Анаеробні бактерії в свою чергу поділяються на:

• факультативні (умовні) – потребують кисні для більш ефективного розвитку, але можуть обходитися без нього;
• облігатні (обов'язкові) - кисень для них смертельний і вбиває через деякий час (воно залежить від виду).

Анаеробні бактерії здатні жити в місцях, де мало кисню, таких як людська порожнина рота, кишечник. Багато хто з них викликає захворювання в тих областях людського організму, де менше кисню, – горлі, у роті, кишечнику, середньому вусі, ранах (гангрени та абсцеси), усередині прищів тощо. Крім цього, є і корисні види, що допомагають травленню.

Аеробні бактерії, порівняно з анаеробними, використовують O2 для клітинного дихання. Анаеробне дихання означає енергетичний цикл з меншою ефективністю для виробництва енергії. Аеробне дихання – це енергія, що виділяється складним процесом, коли O2 та глюкоза метаболізуються разом усередині мітохондрій клітини.

При сильних фізичних навантаженнях організм людини може зазнавати кисневого голодування. Це викликає перемикання на анаеробний метаболізм у скелетних м'язах, у процесі якого виробляються кристали молочної кислоти у м'язах, оскільки вуглеводи розщеплюються в повному обсязі. Після цього м'язи пізніше починають хворіти (крепатура) та лікуються шляхом масування області для прискорення розчинення кристалів та природним вимиванням їх кровотоком з часом.

Анаеробні та аеробні бактерії розвиваються та розмножуються при ферментації – у процесі розкладання органічних речовин за допомогою ферментів. При цьому аеробні бактерії використовують кисень, присутній у повітрі для енергетичного метаболізму, порівняно з анаеробними бактеріями, які не потребують кисню з повітря для цього.

Це можна зрозуміти, провівши експеримент, щоб ідентифікувати тип, вирощуючи аеробні та анаеробні бактерії в рідкій культурі. Аеробні бактерії зберуться зверху, щоби вдихнути більше кисню і вижити, тоді як анаеробні – швидше зберуться на дні, щоб уникнути кисню.

Майже всі тварини та люди є обов'язковими аеробами, для яких потрібний кисень для дихання, тоді як стафілококи у роті є прикладом факультативних анаеробів. Окремі людські клітини є факультативними анаеробами: вони перемикаються на ферментацію молочної кислоти, якщо кисень недоступний.

Коротке порівняння аеробних та анаеробних бактерій

1. Аеробні бактерії використовують кисень, щоб залишатися живими.
   Анаеробні бактерії потребують мінімальної кількості кисню або взагалі помирають у його присутності (залежить від видів) і, отже, уникають O2.
2. Багато видів серед тих та інших видів бактерій відіграють важливу роль в екосистемі, беручи участь у розкладанні органічних речовин – є редуцентами. Але гриби у цьому плані важливіші.
3. Анаеробні бактерії є причиною різних захворювань різних захворювань, від болю в горлі до ботулізму, правця та інших.
4. Але серед анаеробних бактерій також є й ті, що приносять користь, наприклад, розщеплюють шкідливі для людини рослинні цукри в кишечнику.

Біологи виявили у Середземному морі багатоклітинних істот, які не використовують для своєї життєдіяльності кисень. Досі вважалося, що безкисневий метаболізм характерний лише для одноклітинних та вірусів. Стаття дослідників, де вони описують незвичайних істот, з'явилася у журналі BMC Biology. Коротко про роботу пише портал Nature News.

Істоти розміром менше одного міліметра мешкають на глибині понад 3 тисячі метрів. Вони належать до групи лорициферів – мікроскопічних морських безхребетних. Зовні вони схожі на мішечки, з отвору яких виходять щупальця.

Раніше дослідники вже знаходили в місцях, позбавлених кисню, багатоклітинні організми, проте спеціалісти не мали впевненості, чи мешкають вони там постійно. Автори нової роботи вважають, що виявлені ними лорицифери постійно живуть у надзвичайно збідненому киснем середовищі.

"Звичайні" багатоклітинні отримують енергію за допомогою спеціальних органел, названих мітохондріями, для роботи яких необхідний кисень. Знайдені у Середземному морі лорицефери одержують енергію, використовуючи інші органели – гідрогеносоми. Для функціонування гідрогеносом не потрібен кисень, і вони присутні також у мікроорганізмів, що живуть без O2.

Подробиці

За матеріалами: Лента.ru

Популярні Форуми

Вибрати форум Вибір авто Тюнінг та автозвук Ремонт / обслуговування Автострахування Автокредит Законодавство Автошкола Обмін досвідом Проблеми на дорогах ПММ та паливні системи Шини та диски Захист авто Гаї / ДІБДР / ДТП Автоспорт Автогумор Придбати / Продати Alfa Romeo форум Форум Chevrolet форум Chrysler 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

Завітайте до наших популярних форумів. Тут можна дізнатися про необхідну інформацію порадитися з важливих питань, а також просто поспілкуватися.

У Москві на 86 році життя помер композитор Євген Крилатов, автор популярних дитячих пісень. “Батько помер сьогодні вранці у лікарні. Він мав двосторонню пневмонію”, – сказала ТАССу дочка композитора Марія Крилатова.
Крилатов народився у робітнику …

П'ять років тому на Великому Москворецькому мосту вбили Бориса Нємцова.

29 лютого у Москві пройде Марш Нємцова. Мерія погодила ходу за участю 30 тисяч людей за маршрутом від Страсного бульвару до проспекту Сахарова. “Це буде політичний …

Повстанці та турецькі військові в Ідлібі атакують російські військові літаки, повідомляє Інтерфакс із посиланням на репортаж "Росії-24".
“Сирійських військових у прямому значенні рятує авіація. Власна та російська. Літаки ВПС Сирії та ВКС Росії щоразу …

Евакуатор – особливий вид спецтехніки, він призначений для того, щоб транспортувати, занурювати та розвантажувати машини, які не можуть самостійно їхати. Зазвичай це буває через те, що сталася поломка важливих елементів авто або як наслідок серйозного...

Електричний компресор перестав бути предметом розкоші – зараз це практична та необхідна річ, яка присутня майже в кожному наборі автомобільних аксесуарів.
При покупці пристрою не кожен власник зможе відразу назвати відмінності між різним обладнанням даного класу і …

Кисень обов'язково входить до складу живої речовини. Навряд чи може бути замінений у живих системах якимось іншим елементом.

Але крім кисню, пов'язаного хімічно, переважна більшість організмів потребує і вільного молекулярного кисню для дихання.

Те, що у диханні використовується саме кисень, а чи не інші гази, пояснюється його властивостями: кисень легко входить у хімічні сполуки з багатьма речовинами, і це реакції супроводжуються виділенням теплової енергії. Іноді, наприклад, у тварин і бактерій, що світяться, виділяється також і світлова енергія. Немає іншої такої речовини, яка, вступаючи в реакції з речовинами організму, забезпечила б звільнення таких великих кількостей енергії.

Кисень атмосфери особливо необхідний найвищим тваринам. Птахи та сухопутні ссавці не можуть прожити без нього навіть кілька хвилин. Водяні ссавці, пристосовані до тривалого перебування під водою (від 15 хвилин до 1 години 45 хвилин), фактично використовують його не менше, тому що створюють запас повітря в легенях.

Таким чином, на планетах, атмосфера яких позбавлена ​​або містить мало кисню, навряд чи можуть бути істоти, подібні до тварин Землі. Втім, не вирішуватимемо питання і подивимося, чи може взагалі існувати життя без атмосферного кисню або при його незначній кількості.

На думку ряду вчених, кисень в атмосфері Землі з'явився внаслідок життєдіяльності зелених рослин. Очевидно, коли життя на планеті тільки зароджувалася, кисню у її атмосфері був. Перші організми, з яких згодом виникли рослини, не потребували вільного кисню, вони були анаеробними. Первинні зелені рослини, очевидно, теж ще не мали функції дихання. Цей процес виник лише на наступному ступені еволюції.

Серед сучасних організмів є також чимало анаеробних. Такими є деякі бактерії, дріжджі. Вони не дихають киснем, а одержують енергію від окислення різних речовин. Це – «безкисневе дихання», або бродіння. Є види мікробів, котрим кисень отруйний і викликає загибель; є й такі, які можуть жити без кисню, але коли він є, використовують його для дихання, що йде поряд із бродінням.

У зелених рослин та нижчих тварин ставлення до кисню теж надзвичайно різноманітне. Всі зелені рослини дихають, але коливання кількості кисню в навколишньому середовищіне надають помітного впливу інтенсивність дихання. Лише при зменшенні вмісту його в атмосфері до 2-1% (у 10-20 разів менше за норму) інтенсивність дихання більшості видів рослин знижується. При цьому починається анаеробний обмін, за рахунок якого рослина може жити деякий час і за повної відсутності кисню

Потреба у кисні у водних рослин ще менша, оскільки вода містить зазвичай значно менше кисню, ніж атмосфера. У воді деяких водойм кисню виявляється у 2000 разів менше, ніж у повітрі.

Нарешті, деякі нові дослідження показують, що у внутрішніх тканинах рослини склад газового середовища нерідко позбавлений навіть віддаленої подібності зі звичайним складом повітря. Десятки видів та інфузорій, амеби і джгутиконосці, що живуть у майже позбавлених кисню мулах, у стічних водах, у стоячій воді озер, знаходяться постійно по суті в анаеробних умовах. витісняють інші організми.

При мізерному вмісті або навіть при повній відсутності кисню в середовищі можуть жити деякі круглі черв'яки, види ракоподібних (наприклад, веслоногі) і пластинчастожаберних молюсків. виду жука (Donacia), комара хірономуса (Chironomus thummi) та інші.

Всі вищі хребетні потребують кисню для дихання, але і в них окремі клітини тіла можуть тимчасово переходити на анаеробний обмін, а клітини деяких тканин взагалі потребують невеликої кількості кисню. По суті, лише клітини центральної нервової системи хребетних тварин дуже чутливі до нестачі кисню.

Потреба в кисні у людини та вищих тварин теж коливається в залежності від пристосування до того чи іншого середовища.

Вівці, звичні до гірських умов, нормально почуваються на висоті 4000 м, де кисню на 35-40% менше, ніж на рівні моря.

Близько 6000 м над рівнем моря лежить найвища межа життя для більшості тварин. На такій великій висоті зустрічаються лише деякі види мишоподібних гризунів та хижих птахів. Але навряд чи лише розріджена атмосфера та нестача кисню перешкоджають їхньому життю ще більше. Заважають розвитку життя тут, звичайно, низькі температури та вічні льоду, відсутність ґрунту та рослинної їжі, сильні вітри тощо.

Для людини, пристосованої до життя на рівнині, зменшення тиску та кількості кисню викликає тяжкі розлади – гірську хворобу. Однак після спеціального тренування людина може піднятися і пробути деякий час на висоті 7000-8000 м. На висотах Тибету та в Андах (на висоті 5300 м) існують постійні людські поселення, що показують, що людина може пристосуватися до удвічі меншого вмісту кисню в атмосфері з тим, що є на рівні моря.

У цих людей всі тканини тіла набагато енергійніше поглинають кисень, у них підвищено вміст гемоглобіну та кисневу ємність крові.

У дослідах з тваринами з'ясовано, що з акліматизації в гірських умовах організмі відбувається енергійна «боротьба» за доставку кисню до тканини. Крім того, тканини стають витривалішими до нестачі кисню і можуть навіть переходити на анаеробний тип дихання.

У лабораторних умовах проводилися дослідження на комах, виявилося, що у видів комах, що живуть на рівні моря, де тиск близько 760 мм ртутного стовпа, робота серця припиняється при тиску 25-20 мм ртутного стовпа. Вони ще можуть жити, якщо кисню буде у 30 разів менше, ніж в атмосфері Але набагато стійкіше види, що мешкають у горах на висоті 1000 м. Пульсація серця у них ще спостерігалася при тиску в 15 мм ртутного стовпа У комах жителів ще більших висот (3200 м) серце зупинялося лише при тиску 5 мм ртутного стовпа , тобто. при такому розрідженні атмосфери, що існує приблизно на висоті 100-200 км від Землі.

Отже, можливості жити за нестачі кисню у земних організмів досить великі. Але при цьому більшість із них різко знижує активність. Не забігаючи вперед і не вдаючись в обговорення питання про життя поза Землею, все ж таки вкажемо, що, наприклад, на Марсі потреба організмів у кисні, за тієї ж енергії життєдіяльності, може бути меншою, ніж на Землі. Справа в тому, що внаслідок менших розмірів і меншої щільності Марса сила тяжіння з нього майже в 3 рази менше, ніж на Землі, і для роботи органів потрібно значно менше енергії, що отримується завдяки диханню. Крім того, при низькій температурі середовища тканини та клітини насичуються киснем при меншій його кількості в середовищі.

Відомо, нарешті, що клітини організмів здатні накопичувати та використовувати елементи, що перебувають у природі у надзвичайно малих кількостях, у розсіяному стані. Тому не буде дивним, якщо при малій кількості кисню в середовищі в організмів виникнуть різні пристосування до уловлювання кисню.

Значить, якщо на планетах, доступних нашому вивченню, кисню настільки мало, що його не вдається виявити із Землі за допомогою спектрального аналізу, це ще не є підставою, щоб заперечувати можливість на них життя. Звичайно, мала кількість кисню ставить межі для існування тварин, подібних до наших хребетних, з їх високим енергетичним рівнем обміну речовин та вищою нервовою діяльністю. Але організми іншої будови можуть існувати.

Судження про те, яким може бути життя при малій кількості кисню, не потрібно спрощувати. Якби вдалося встановити, що в колишні епохи в атмосфері Марса кисню біогенного походження було більше, ніж зараз, слід було б припускати, що життя на Марсі стало біднішим, але при цьому могли виникнути нечисленні високоспеціалізовані форми.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

1. У всіх листках є жилки. З яких структур вони утворені? Яка їхня роль у транспорті речовин по рослині?

Жилки утворені судинно-волокнистими пучками, які пронизують всю рослину, з'єднуючи її частини - пагони, коріння, квіти та плоди. Їх основу складають провідні тканини, які здійснюють активне переміщення речовин, та механічні. Вода та розчинені в ній мінеральні речовини пересуваються в рослині від коренів до надземних частин по судинах деревини, а органічні речовини - по ситоподібних трубках лубу з листя в інші частини рослини.

Крім провідної тканини до складу жилки входить механічна тканина: волокна, що надають листовій пластині міцність та пружність.

2. Яка роль кровоносної системи?

Кров розносить по організму поживні речовини та кисень, виносить вуглекислий газ та інші продукти розпаду. Таким чином кров виконує дихальну функцію. Білі кров'яні клітини виконують захисну функцію: вони знищують хвороботворні мікроорганізми, що потрапили в організм

3. Із чого складається кров?

Кров складається з безбарвної рідини - плазми та клітин крові. Розрізняють червоні та білі кров'яні клітини. Червоні кров'яні клітини надають крові червоного кольору, оскільки до їх складу входить особлива речовина - пігмент гемоглобін.

4. Запропонуйте прості схемизамкнутої та незамкнутої кровоносних систем. Вкажіть на них серце, судини та порожнину тіла.

Схема незамкнутої кровоносної системи

5. Запропонуйте досвід, що доводить рух речовин організмом.

Доведемо, що речовини рухаються організмом з прикладу рослини. Поставимо у воду, підфарбовану червоним чорнилом, молоду втечу якогось дерева. Через 2-4 діб витягнемо втечу з води, змиємо з нього чорнило і відріжемо шматочок нижньої частини. Розглянемо спочатку поперечний зріз пагона. На зрізі видно, що деревина пофарбувалась у червоний колір.

Потім розріжемо вздовж частину втечі. Червоні смужки з'явилися в місцях судин, що пофарбувалися, які входять до складу деревини.

6. Садівники розмножують деякі рослини зрізаними гілочками. Вони садять гілочки в землю і накривають банкою до повного вкорінення. Поясніть значення банки.

Під банкою формується з допомогою випаровування висока стала вологість. Тому рослина менше випаровує вологи і не зав'яне.

7. Чому зрізані квіти рано чи пізно в'януть? Як можна запобігти їхньому швидкому в'яненню? Складіть схему транспортування речовин у зрізаних кольорах.

Зрізані квіти не є повноцінною рослиною, тому що у них видалена конева система, яка забезпечувала адекватне (задумане природою) всмоктування води та мінеральних речовин, а також частина листя, що забезпечували фотосинтез.

В'яне квітка головним чином тому, що в зрізаній рослині, квітці у зв'язку з посиленим випаром не вистачає вологи. Починається це з моменту зрізання і особливо коли квітка та листя довго знаходяться без води, мають велику поверхню випаровування (зрізаний бузок, зрізана гортензія). Багатьом зрізаним оранжерейним кольорам важко переносити різницю температур та вологості того місця, де вони вирощувалися, із сухістю та теплом житлових кімнат.

Але квітка може відцвітати, або старіти, цей процес природний і незворотний.

Щоб уникнути в'янення та продовжити термін життя квітів, букет квітів повинен бути в особливій упаковці, що служить для запобігання зминання, проникнення сонячних променів, тепла рук. На вулиці букет бажано нести квітками вниз (волога завжди на час перенесення квітів надходитиме безпосередньо до бутонів).

Одна з основних причин в'янення квітів у вазі – зменшення вмісту цукрів у тканинах та зневоднення рослини. Відбувається це найчастіше через закупорку судин бульбашками повітря. Щоб уникнути цього, кінець стебла опускають у воду і роблять косий зріз гострим ножем чи секатором. Після цього квітку вже не виймають із води. Якщо така потреба виникає, то операцію повторюють знову.

Перед тим як поставити зрізані квіти у воду, видаляють зі стебел все нижнє листя, а у троянд - ще й шипи. Це зменшить випаровування вологи і запобігає бурхливому розвитку бактерій у воді.

8. У чому полягає роль кореневих волосків? Що таке кореневе тиск?

Вода надходить у рослину через кореневі волоски. Покриті слизом, тісно стикаючись із ґрунтом, вони всмоктують воду з розчиненими у ній мінеральними речовинами.

Кореневе тиск - це сила, що викликає односторонній рух води від коренів до пагонів.

9. Яке значення випаровування води листям?

Потрапивши в листя, вода випаровується з поверхні клітин і у вигляді пари через продихи виходить в атмосферу. Цей процес забезпечує безперервний висхідний струм води по рослині: віддавши воду, клітини м'якоті листа, подібно до насоса, починають інтенсивно поглинати її з навколишніх судин, куди вода надходить по стеблі з кореня.

10. Навесні садівник виявив два пошкоджені дерева. В одного миші пошкодили кору частково, в іншого зайці обгризли стовбур кільцем. Яке дерево може загинути?

Може загинути дерево, у якого зайці обгризли стовбур кільцем. Внаслідок цього буде знищено внутрішній шар кори, який називають лубом. По ньому переміщуються розчини органічних речовин. Без їхнього припливу клітини, що знаходяться нижче ушкодження загинуть.

Між корою та деревиною залягає камбій. Навесні та влітку камбій енергійно ділиться, і в результаті у бік кори відкладаються нові клітини лубу, а у бік деревини – нові клітини деревини. Тому життя дерева залежатиме від того, чи камбій пошкоджений.

Оскаржено поширену гіпотезу про походження тварин. Найдавнішим з них не було потреби чекати, поки океани насититься киснем.

Загальноприйнята думка свідчить, що еволюції тварин перешкоджала нестача кисню у воді. Однак нинішні губки, які дуже близькі до перших тварин планети, чудово почуваються практично за повної відсутності кисню.

Мабуть, найпримітивніші тварини все-таки мешкали у воді, в якій майже не було цього дорогоцінного елемента. Іншими словами, спочатку виникло життя, яке створило сучасні насичені киснем океани, а не навпаки.

Даніель Міллс з Університету Південної Данії та його колеги дістали з насичених киснем вод датського фіорду кілька морських губок Halichondria panicea і помістили в акваріум, звідки поступово викачували кисень. Навіть коли рівень кисню знизився у 200 разів у порівнянні з атмосферним, губки протрималися відпущені ним вченими десять днів. Якщо сучасні губки можуть жити з такою кількістю кисню, то перші тварини теж могли, чому ні?