Аэробное дыхание прокариотов

Рис. 9-58. Филогенетическое древо возможной эволюции митохондрий, хлоропластов и их бактериальных предков. Как видно из рисунка, кислородное дыхание, видимо, по крайней мере три раза независимо возникало в линиях фотосинтезирующих прокариот-у зеленых бактерий, пурпурных бактерий и сине-зеленых водорослей (цианобактерий). Аэробные пурпурные бактерии дали начало митохондриям, тогда как аэробные цианобактерии были предками хлоропластов.

Рис. 7-62. Филогенетическое древо возможной эволюции митохондрий, хлоропластов и их бактериальных предков. Полагают, что кислородное дыхание стало развиваться примерно 2 млрд. лет назад. Как видно из рисунка, такое дыхание, вероятно, независимо возникло в трех линиях фотосинтезирующих прокариот - у зеленых, пурпурных и синезеленых бактерий. По-видимому, какая-то форма аэробных пурпурных бактерий, утратившая способность к фотосинтезу, дала начало митохондриям, тогда как несколько различных синезеленых бактерий были предками хлоропластов. Детальный анализ нуклеотидных последовательностей показывает, что митохондрии скорее всего произошли от бактерий, напоминающих современные ризобактерии, агробактерии и риккетсии - три родственные группы, представители которых вступают в тесные

Аэробное дыхание прокариотов 143 [c.143]

АЭРОБНОЕ ДЫХАНИЕ ПРОКАРИОТОВ [c.141]

Брожение не исчерпывает всех возможностей получения энергии этой группой прокариот. Хотя гликолитическое расщепление глюкозы с образованием в качестве обязательного промежуточного соединения при брожении пировиноградной кислоты является основным путем разложения глюкозы, кроме этого пути в группе пропионовых бактерий обнаружен окислительный пентозофосфатный путь, реакции цикла трикарбоновых кислот (ЦТК), активное флавиновое дыхание и окислительное фосфорилирование, сопряженное с электронтранспортной системой. Вклад каждого из этих путей в общий энергетический метаболизм зависит как от вида бактерий, так и от конкретных внешних условий. Эволюция пропионовых бактерий определенно шла по пути приспособления к аэробным условиям. У некоторых видов обнаружен эффект Пастера в присутствии кислорода воздуха переключение с брожения на дыхание. Пропионовые бактерии могут синтезировать гемсодержащие белки. В их клетках обнаружены цитохромы. [c.199]

При аэробном дыхании в качестве конечного акцептора электронов используется молекулярный кислород (см. 6.2). Аэробное дыхание характерно для большинства животных и растений и широко распространено в мире прокариот. На первом его этапе [c.48]

О2 (последний не участвует в осуществляемых ими метаболических реакциях), но способные расти в его присутствии, являются по типу осуществляемого ими метаболизма облигатными анаэробами, устойчивыми к О2 внешней среды. Примером таких организмов служат молочнокислые бактерии. Многие прокариоты, относящиеся к этой же группе, приспособились в зависимости от наличия или отсутствия О2 в среде переключаться с одного метаболического пути на другой, например с дыхания на брожение, и наоборот. Такие организмы получили название факультативных анаэробов, или факультативных аэробов. Представителями этой физиологической группы прокариот являются энтеробактерии. В аэробных условиях они получают энергию в процессе дыхания. В анаэробных условиях источником энергии для них служат процессы брожения или анаэробного дыхания. [c.129]

НОГО органического бульона . А в условиях истощения запасов пищи способность организмов самостоятельно синтезировать себ пищу из неорганического сырья — воды и двуокиси углерода — давала огромное преимущество. Развитие способности к фотосинтезу и хемосинтезу у примитивных прокариотов было крупным успехом, достигнутым на ранних стадиях эволюции. Оно проложило путь для второго важного шага — развития аэробного дыхания. [c.242]

Какие формы организации дыхательной цепи обнаружены в мире прокариот, т. е. на определенных подступах к ее окончательному формированию Группы первично анаэробных хемогетеротрофных прокариот не имеют развитой системы связанного с мембранами электронного транспорта. Полностью сформированной системой дыхательного электронного транспорта обладают фотосинтезирующие прокариоты цианобактерии, многие пурпурные бактерии (в наибольшей, степени дыхание развито у несерных пурпурных бактерий). Все облигатно и факультативно аэробные хемотрофные прокариоты имеют дыхательные цепи. [c.325]

Описаны прокариотные организмы, которые могут расти как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Изучение этого явления показало, что природа его различна. Бактерии, не нуждающиеся в Ог-(последний не участвует в осуществляемых или метаболических реакциях), но способные расти в его присутствии, являются по типу осуществляемого ими метаболизма облигатными анаэробами, устойчивыми к О2 внешней среды. Примером таких организмов служат молочнокислые бактерии. Многие прокариоты, относящиеся к этой же-группе, приспособились в зависимости от наличия или отсутствия Ог-в среде переключаться с одного метаболического пути на другой, например, с дыхания на брожение и наоборот. Такие организмы получили название факультативных анаэробов, или факультативных аэробов. Представителями этой физиологической группы прокариот являются энтеробактерии, В аэробных условиях он№ получают энергию в процессе дыхания. В анаэробных условиях источником энергии для них служат процессы брожения или так называемого анаэробного дыхания , когда электроны по электрон- [c.98]

Другие прокариоты — аэробные бактерии — были захвачены клетками эукариотов, превратились в митохондрии и стали выполнять функцию дыхания. Вновь образовавшиеся эукариотические организмы получили возможность вести аэробный образ жизни, а симбионты, оказавшись в оптимальной физиологической среде, превратились в клеточные органеллы. [c.155]

Непрерывный рост примитивных гетеротрофных частиц неизбежно должен был привести к 1паст0пенному истощению первичного органичеокого бульона . В условиях истощения запасов пищи способность органиэмав синтезировать необходимую им пищу нз неорганических соединений — воды и двуокиси углерода — давала огромное преимущество. Развитие (способности к фотосинтезу п хемосинтезу у примитивных прокариот было. крупным прогрессом в ранней эволюции. Оно проложило путь для второго важного этапа — развития аэробного дыхания. [c.287]

Следует отметить, что эукариоты специализировались в основном на фотосинтезе и существовании в аэробных условиях, а целый ряд других важных экологических функций остался за прокариотами. К ним относятся фиксация азота, нитрификация, денитрификация, сульфатное и серное дыхание, окисление серы и металлов, образование и использование метана. Круговорот азота и серы полностью или преимущес1вен-но находится в ведении прокариот. Таким образом, прокариоты могли бы поддерживать круговороты веществ и сохранять биосферу, тогда как эукариоты одни не справились бы с этой задачей. [c.523]

Учитывая высокую химическую активность кислорода и его способность реагировать с большинством компонентов цитоплазмы, можно сделать вывод, что для многих ранних организмов кислород, видимо, был токсичен (как и для многих современных анаэробных бактерий). Однако именно благодаря высокой реакционной способности кислород способен выступать в роли поставщика химической энергии, и не удивительно, что в ходе эволюции организмы использовали это свойство. С помощью кислорода живые существа способны более полно окислять молекулы пищи. Например, в отсутствие кислорода глюкоза может быть расщеплена только до молочной кислоты или этилового спирта, конечных продуктов анаэробного гликолиза. В присутствии же кислорода глюкоза полностью расщепляется до Н2О и СО2. Таким способом можно получить значительно больше энергии из каждого грамма глюкозы. Энергия, высвобождаемая при аэробном окислении молекул пищи, называемом обычно дыханием, используется для синтеза АТР. подобно тому как у фотосинтезируюших организмов АТР образуется за счет солнечной энергии. В обоих случаях происходит ряд последовательных реакций переноса электронов, которые создают разность концентраций ионов Н" внутри и снаружи небольших ограниченных мембранами компартментов. Полученный таким образом градиент концентрации Н служит источником энергии для синтеза АТР. На сегодняшний день дыхание характерно для подавляющего большинства организмов, включая и большинство прокариот. [c.27]

Чувствительность митохондрий к наличию или отсутствик> кислорода указывает на то, что они детерминированы не только генетически, но и окружающей средой. Как и у некоторых прокариотов, а именно у факультативно аэробных бактерий, механизмы, ответственные за дыхание, значительно изменяются в бескислородных условиях. [c.180]

Эндосимбиотическая гипотеза, как полагают ее сторонники, может объяснить существующую пропасть между прокариотами и эукариотами. Поражает, что размеры аэробных бактерий примерно такие же, как и размеры митохондрий, что бактерии, так же как и митохондрии, содержат фосфо-рилирующие дыхательные цепи с цитохромами в окружающей их мембране, сходным образом реагируют иа ингибиторы и разобщители и, наконец, для бактерий характерны циклы набухания—сокращения, удивительно схожие с аналогичными циклами в митохондриях, и транспорт ионов l[1116]. Есть основания полагать, что внутренняя мембрана митохондрий, где локализовано дыхание, происходит от бактериальной клеточной мембраны, а внешняя мембрана — от мембраны клетки-хозяина. [c.185]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология