Sąvokos:
ląstelinis kvėpavimas, rūgimas
Šioje temoje jūs:
- sužinosite, kas yra ląstelinis kvėpavimas;
- išmoksite užrašyti ląstelinio kvėpavimo reakcijos lygtį;
- gebėsite palyginti fotosintezės ir ląstelinio kvėpavimo procesus;
- išsiaiškinsite, kodėl kai kurie organizmai gali išgyventi bedeguonėje aplinkoje.
Prisiminkite, kaip jaučiatės išalkę ir tada, kai trūksta energijos. Tikriausiai sunku judėti, nes esate pavargę. Sunku susikaupti per pamoką ir nesiseka aktyviai dirbti. Kodėl? Jūsų kūno ląstelėms trūksta energijos (2.6.1 pav.). Taigi nagrinėsime, kaip maisto medžiagos mūsų ląstelėse virsta energija.
Kaip kvėpuoja ląstelės
Visų organizmų ląstelėse vyksta kvėpavimo reakcijos. Ląstelėms kvėpuojant maisto medžiagos jungiasi su deguonimi, susidaro anglies dioksidas bei vanduo ir išsiskiria energija.
Ląstelinio kvėpavimo reakcijos lygtis:
GLIUKOZĖ + DEGUONIS → ANGLIES DIOKSIDAS + VANDUO + ENERGIJA
Visos organų sistemos, atlikdamos gyvybines funkcijas, naudoja energiją. Daugiausia energijos sunaudoja raumenų, virškinimo, nervų sistemos ląstelės. Jeigu ląstelė negauna pakankamai energijos, ji žūsta. Angliavandeniuose, riebaluose ar baltymuose esanti energija išlaisvinama vykstant kvėpavimo reakcijoms. Cheminė reakcija, per kurią išlaisvinama medžiagose esanti energija, vadinama ląsteliniu kvėpavimu.
Prisiminkite, kurioje organelėje vyksta ląstelinis kvėpavimas.
Ląstelinis kvėpavimas yra susijęs su fotosintezės procesu. Per fotosintezę susidaro deguonis ir angliavandeniai, o ląstelinio kvėpavimo metu išsiskiria anglies dioksidas ir vanduo. Kvėpavimo reakcijos vyksta mitochondrijose (2.6.2 pav.); jas turi ir augalo, ir gyvūno ląstelė.
Mitochondrijų skaičius ląstelėse įvairuoja ir priklauso nuo to, kiek ta ląstelė savo veiklai naudoja energijos. Pavyzdžiui, nervinė ir raumeninė ląstelės šių organelių savyje turi labai daug. Nervinė ląstelė perduoda nervinius impulsus, o raumeninė ląstelė turi susitraukti arba atsipalaiduoti. Šiems darbams sunaudojama daug energijos.
Odos epitelinės ląstelės mitochondrijų turi mažiau, nes jų veiklai reikia mažiau energijos.
Įdomu tai, kad ląstelės gali keisti savyje esančių mitochondrijų skaičių. Jeigu energijos poreikis padidėja, ląstelė pasigamina daugiau šių organelių. Pavyzdžiui, nesportuojančio žmogaus raumeninė ląstelė turi mažiau mitochondrijų nei sportuojančio. Tačiau, žmogui pradėjus reguliariai mankštintis, ląstelės patiria energijos trūkumą ir pasigamina daugiau mitochondrijų. Štai kodėl sportuojančio žmogaus raumenys pavargsta lėčiau nei nesportuojančio.
Rūgimas – bedeguonis ląstelės kvėpavimas
Kaip jau sužinojote, visiems gyviesiems organizmams būtina energija, o jos gaunama, kai vykstant ląstelinio kvėpavimo reakcijoms skaidomi angliavandeniai (gliukozė).
O kaip energijos gauna organizmai, gyvenantys aplinkoje, kurioje nėra deguonies (mikroorganizmai pelkėje, mūsų žarnyne)?
Kai kurios bakterijų rūšys (puvimo bakterijos), mielės (arba mieliagrybiai – vienaląsčiai grybai) deguonies ląsteliniam kvėpavimui nenaudoja. Toks kvėpavimas vadinamas rūgimu. Rūgstant skaidoma gliukozė ir gaunama energija, taip pat išsiskiria alkoholis ar pieno rūgštis. Štai kodėl šilumoje palikta uogienė ar pienas surūgsta ir tampa nemalonaus skonio.
Fotosintezė ir ląstelinis kvėpavimas
Fotosintezė ir kvėpavimas yra visiškai skirtingi procesai. Fotosintezės produktai yra kvėpavimo reakcijų žaliavos, o kvėpavimo reakcijų produktai – fotosintezės žaliavos. Energijos virsmai yra priešingi (2.6.3 pav.).
Ar esate girdėję, kad kambarinius augalus reikėtų auginti svetainėje, darbo kambaryje, o ne miegamajame? Augaluose fotosintezė vyksta tik dienos šviesoje, o ląstelinis kvėpavimas – ir dieną, ir naktį. Dieną augalai sunaudoja daug anglies dioksido ir mažai deguonies, o išskiria daug deguonies ir mažai anglies dioksido. Tamsiu paros metu augalai iš aplinkos ima deguonį, o išskiria anglies dioksidą (2.6.4 pav.). Dujų mainai šviesiu ir tamsiu paros metu vyksta pro lapuose esančias žioteles. Žiotelės dažniausiai būna apatinėje lapų pusėje; jos dieną atsiveria, o naktį užsiveria.
Abiejų procesų cheminės reakcijos priešingos viena kitai, tačiau procesai priklauso vienas nuo kito, nors vienas iš jų vyksta tik augaluose.
Klausimai ir užduotys
- Nurodykite, kurioje ląstelės organelėje vyksta ląstelinis kvėpavimas.
- Užrašykite ląstelinio kvėpavimo reakcijos lygtį.
- Paaiškinkite, kodėl žmogui toks svarbus ląstelinis kvėpavimas.
- Užrašykite fotosintezės ir ląstelinio kvėpavimo lygtis, nurodykite panašumus ir skirtumus.
- Palyginkite fotosintezės ir ląstelinio kvėpavimo procesus ląstelėje.
- Apibūdinkite rūgimą.
Praktinė veikla
- Palyginkite ląstelinį kvėpavimą su degimo procesu.
- Įrodykite, kad ląstelinis kvėpavimas yra degimas be liepsnos.
- Pasiūlykite tyrimą, kuriuo galima įrodyti, kad augalai kvėpuoja.
Apibendrinimas
- Ląstelėms kvėpuojant maisto medžiagos jungiasi su deguonimi, susidaro anglies dioksidas bei vanduo ir išsiskiria energija.
- Ląstelinio kvėpavimo reakcijos lygtis:
GLIUKOZĖ + DEGUONIS → ANGLIES DIOKSIDAS + VANDUO + ENERGIJA
- Fotosintezė ir kvėpavimas yra priešingi procesai.
- Rūgimas – bedeguonis ląstelės kvėpavimas.
Rūgimas
Ląstelės energijos gauna iš įvairių organinių medžiagų molekulių. Kvėpavimas – tai energijos gavimo būdas. Kvėpavimas gali būti aerobinis ir anaerobinis. Vykstant deguoniniam kvėpavimui naudojamas deguonis, skaidoma gliukozė, kad išsiskirtų energija, kurią ląstelės naudoja įvairioms funkcijoms atlikti.
Bedeguonio kvėpavimo, tai yra rūgimo, metu deguonies nenaudojama. Šį procesą naudoja kai kurios bakterijos (rūgimo ir puvimo) ir archėjos, kad gautų energijos, kai nėra deguonies. Rūgdamos bakterijos išskiria ne tik energiją bei anglies dioksidą, bet ir pieno rūgštį. Dėl išskirtos pieno rūgšties pasikeičia maisto produktų skonis.
Rūgimo bakterijos naudojamos maisto pramonėje, pavyzdžiui, raugintiems pieno produktams (kefyrui, jogurtui, grietinei ar sūriams) ir raugintoms daržovėms (agurkams, kopūstams) gaminti. Puvimo bakterijos, deja, maisto produktus sugadina (sugenda uogienė, sugyžta pienas).
Žmonių raumenų ląstelėms būdingas anaerobinis kvėpavimas. Jis vyksta per įtemptą fizinį krūvį, kai raumenų ląstelės turi intensyviai dirbti, o kraujas nespėja atnešti reikiamo kiekio deguonies. Raumenų ląstelėse taip pat susidaro pieno rūgštis. Ji nuodinga, todėl po intensyvaus krūvio net kelias dienas skauda raumenis, sunku judėti. Pieno rūgštį mūsų organizme skaido kepenys. Kai jos nebelieka, praeina ir raumenų skausmas.
Augalai anaerobinėmis sąlygomis gliukozę skaido į etanolį (alkoholį). Jie kvėpuoti anaerobiškai gali neilgai. Etanolis jiems nuodingas, todėl, nesugebėdami jo greitai išskirti į aplinką, augalai apsinuodija ir žūsta.
Mieliagrybiai – vienaląsčiai grybai – taip pat vykdo alkoholinį rūgimą. Žmonės jų išskiriamą alkoholį naudoja gėrimų (giros) ir duonos produktų gamybai.
- Service provided by UAB "Biznio mašinų kompanija" and "Star Cloud OÜ"