У паразитов анаэробное дыхание

Обновлено: 25.04.2024

Анаэробное дыхание. Характеристика анаэробного дыхания.

Анаэробное дыхание часто называют брожением. Многие микроорганизмы получают большую часть своего АТФ за счет анаэробного дыхания. Для некоторых бактерий кислород, даже в обычных присутствующих в атмосфере количествах, вообще губителен, так что они вынуждены жить там, где нет кислорода. Такие организмы называют облигатными анаэробами (пример — Clostridium tetani, возбудитель столбняка).

Известны и другие организмы, например дрожжи и паразиты кишечного тракта (ленточные черви и др.), которые могут существовать как без кислорода, так и и его присутствии. Их называют факультативными анаэробами: при необходимости они переходят на анаэробное дыхание, однако в присутствии кислорода используют аэробный путь. Некоторые клетки, временно испытывающие недостаток кислорода (в частности, мышечные клетки), также обладают способностью к анаэробному дыханию.

Первой фазой анаэробного дыхания тоже является гликолиз. Он дает в результате на каждую молекулу глюкозы две молекулы пировиноградной кислоты, две молекулы АТФ и две молекулы восстановленного НАД (см. табл. 9.1). При аэробном дыхании присоединившийся к НАД водород после ряда реакций, идущих с высвобождением энергии, передается в конце концов кислороду и окисляется до воды. При анаэробном дыхании это оказывается невозможным, поскольку кислорода нет. Вместо этого водород вновь присоединяется к пировиноградной кислоте, так что часть энергии, заключенной в молекуле глюкозы, так и не извлекается (остается в конечном продукте брожения). Ниже мы подробнее рассмотрим, как это происходит у грибов и в животных клетках.

Анаэробное дыхание у грибов, например у дрожжей

Пировиноградная кислота---------> Ацетальдегид + СО₂
Фермент: пируватдекарбоксилаза

Ацетальдегид + НАД • Н + Н+---------> Этанол + НАД+
Фермент: алкогольдегидрогеназа

Итого: Пировиноградная кислота---------> Этанол + СO₂

Здесь приведены конечные этапы процесса, который носит название спиртового брожения. АТФ при спиртовом брожении образуется только на ранних его этапах — при расщеплении глюкозы до пировиноградной кислоты. Спиртовое брожение используется в производстве пива, вина и других спиртных напитков. В производстве хлебобулочных изделий используют выделяемый дрожжами в процессе спиртового брожения СОг — пузырьки этого газа заставляют подниматься тесто. Конечный продукт спиртового брожения — этанол — содержит еще довольно много энергии (в Бразилии, например, из него делают газохол, на котором ездят автомобили). Однако в отсутствие кислорода энергию из этанола извлечь нельзя.

Общий выход АТФ при спиртовом брожении составляет две молекулы АТФ на одну молекулу глюкозы.

Анаэробное дыхание в животных клетках, например в мышечной ткани

Пировиноградная кислота + НАД * Н + Н+ ----------------> Молочная кислота + НАД*
Фермент: лактатдегидрогеназа

В отличие от спиртового брожения ни СО₂, ни этанол при молочнокислом брожении не образуются. Конечным продуктом в данном случае является молочная кислота, накопление которой в мышцах вызывает чувство усталости, а иногда и судороги. О кислородной задолженности, возникающей при усиленной мышечной работе, мы будем говорить в следующих статьях.

При молочнокислом брожении, так же как и при спиртовом, на одну молекулу глюкозы образуются две молекулы АТФ. В конечном его продукте — молочной кислоте — сохраняется еще много энергии.

Общая схема анаэробного дыхания приведена на рисунке.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Тип круглые черви эволюционно происходит от плоских червей - круглые черви также трехслойные, обладают несегментированным телом, билатеральной (двусторонней) симметрией, кожно-мускульным мешком. Возникновение круглых червей сопровождается рядом крупных ароморфозов, которые мы непременно с вами обсудим.

Представители типа: аскарида, острица, ришта, трихинелла.

Ароморфозы круглых червей

У круглых червей впервые возникает полость тела! Отсюда важное наименование, применимое к типу круглые черви - первичнополостные.

Только представьте - у плоских червей пространства внутри тела не было, все заполняла клеточная масса - паренхима (мезенхима). У круглых червей появилось пространство между органами, заполненное межклеточной жидкостью.

Первичная полость тела, которая характерна для этого типа, по-другому называется - протоцеле, схизоцель, псевдоцель. Эта полость, как мы уже с вами убедились, заполнена межклеточной жидкостью - именно поэтому тело круглых червей на поперечно срезе всегда округлое (в отличие от тела плоских червей, которое "плоское").

У круглых червей нервная система более развита по сравнению с предшествующими, изученными нами типами. Головные нервные узлы (ганглии) соединены друг с другом множеством перемычек, образуя окологлоточное нервное кольцо. От него отходят спинной и брюшной нервные стволы, соединенные поперечными перемычками - комиссурами.

Пищеварительная система претерпевает резкие изменения: появляется задний отдел кишечника и впервые - анальное отверстие. Как вы помните, кишечнополостные и плоские черви из-за его отсутствия были вынуждены выделять непереваренные остатки пищи через рот - это эволюционно осталось позади. Теперь у пищеварительной системы появляется возможность функционировать непрерывно.

Продольная мускулатура дифференцируется (делится) на четыре мышечных тяжа: брюшной, спинной и два боковых. Благодаря такому строению становится возможным змеевидное движение.

Мужские половые органы находятся у мужских организмов, а женские - у женских. Это создает основу для комбинативного разнообразия потомства.

Обратите внимание (картинка ниже) - как хорошо у аскариды выражен половой диморфизм - это свойство имеется и у многих других представителей круглых червей. Половой диморфизм (от греч. di - две и morphe - формы) - внешние признаки различия между мужской и женской особью.

Общая характеристика

Покровные ткани кожно-мускульного мешка круглых червей представлены многослойной кутикулой и гиподермой. Кутикула (от лат. cuticula - кожица) - производное клеток однослойного покровного эпителия гиподермы. Представляет собой своеобразный "каркас" для мускулатуры. Важнейшая функция кутикулы - защита червя от переваривания ферментами кишечника, что дает возможность паразиту жить долгие годы в организме-хозяине.

Под кутикулой расположена гиподерма. Гиподерма имеет 4 протяженных утолщения, тянущихся вдоль всего тела - 4 гиподермальных валика: спинной, два боковых и брюшной. Под гиподермой располагаются тяжи продольных мышц.

Внутри кожно-мускульного мешка расположена первичная полость тела (псевдоцель), где помещаются все внутренние органы. Протоцель заполнена жидкостью под давлением и выполняет роль гидроскелета - опорную функцию, участвует в движении (жидкость несжимаема). Первичная полость тела выполняет также функцию транспортную (распределительную) - переносит вещества от кишечника к рабочим органам, в том числе - мышцам.

Начинается ротовой полостью, далее продолжается в пищевод, затем в переднюю, среднюю и заднюю кишку с анальным отверстием, открывающимся с брюшной стороны на заднем конце тела. Сквозная пищеварительная система обеспечивает возможность непрерывного питания.

Дыхание осуществляется всей поверхностью тела, у паразитов - анаэробное (бескислородное) дыхание.

Жидкие продукты обмена веществ удаляются через органы выделения - видоизмененные протонефридии (без мерцательного "пламени", которое было у плоских червей). По бокам тела имеются экскреторные боковые каналы, которые в передней части тела соединяются в общий выводной проток. Этот проток заканчивается порой на головном конце тела с брюшной стороны.

Помимо этого в коже имеется много мелких эпидермальных желез, связанных с экскреторными боковыми каналами. Функцией выделения обладают также особые клетки - фагоцитарные. Они накапливают в себе продукты обмена веществ и инородные тела, попавшие в полость тела. Фактически они не выделяют, а накапливают эти вещества, таким образом, удаляют их из организма.

Нервная система круглых червей стволового (лестничного) типа, также называемая - ортогон. Состоит из окологлоточного нервного кольца, от которого отходят нервные стволы, из которых наиболее выделяются брюшной и спинной. Стволы соединены друг с другом поперечными тяжами - комиссурами.

Строение окологлоточного нервного кольца отражает единство всей его структуры - по сути это один большой круговой ганглий (нервный узел).

Круглые черви раздельнополы. Развитие прямое, у части паразитических форм присутствует стадия инвазионной личинки.

Женские половые органы представлены влагалищем, яичником, яйцеводом и маткой. Возможен парный набор женских половых органов, но влагалище всегда одно.

Мужская половая система состоит из семенников с семяпроводами, и единственного семяизвергательного канала. Спермии круглых червей (спермий отличается от сперматозоида отсутствием жгутика) имеют разнообразное строение и отличаются амебоидной подвижностью.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Анаэробное дыхание – это такое дыхание микробов, при котором для окисления органических или неорганических веществ используется не молекулярный кислород, а другие окисленные соединения. В частности, соли азотной, серной и угольной кислот. При этом используемые соединения превращаются в более восстановленные. Процессы идут в анаэробных условиях, то есть без доступа кислорода [1] .

При анаэробном дыхании акцептором электронов выступают различные неорганические соединения – нитраты, сульфаты, карбонаты. Таким образом, различия между аэробным дыханием и анаэробным дыханием заключено в природе конечного акцептора электронов. Выход аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) при анаэробном дыхании меньше, чем при аэробном, но больше, чем при брожении [2] [1] .

Типы анаэробного дыхания

Тип анаэробного дыхания зависит от природы конечного акцептора электронов в электротранспортной цепи. В зависимости от этого различают:

сульфатное дыхание – конечный акцептор электронов сульфатная группа SO₄ 2- . Бактерии – сульфатвосстанавливающие или сульфатредуцирующие;
нитратное дыхание (денитрификация) – конечный акцептор электронов нитратная (NO₃ - ) или нитритная группа (NO₂ - ). Бактерии – денитрифицирующие;
карбонатное дыхание – конечный акцептор электронов CO₂ (улекислый газ). Бактерии – метаногенные (метанобразующие);
фумаратное дыхание – конечным акцептором электронов служит органическое вещество [2] .

Метаболические особенности анаэробных бактерий

Бактерии способные к анаэробному дыханию характеризуются укороченными электротранспортными или дыхательными цепями. Они не содержат всех переносчиков, характерных для дыхательных цепей аэробных бактерий [2] .

Параллельно в цепях анаэробов цитохромоксидаза заменена соответствующими редуктазами. В обмене веществ строгих анаэробов не функционирует цикл Кребса или он разорван и выполняет только биосинтетические, но не энергетические функции [2] .

Основное количество молекул АТФ при анаэробном дыхании синтезируется в процессе мембранного фосфорилирования [2] .

По отношению к молекулярному кислороду бактерии, для которых характерно анаэробное дыхание, могут являться факультативными или облигатными анаэробами [2] .

Облигатные анаэробы – это сульфатвосстанавливающие и метаногенные бактерии [2] .

Факультативные анаэробы – это денитрифицирующие бактерии и бактерии, осуществляющие фумаратное дыхание [2] .

Факультативные анаэробы могут переключать свой энергетический метаболизм с аэробного дыхания в присутствии в среде молекулярного кислорода, на анаэробное дыхание в отсутствии молекулярного кислорода [2] .

Класс нематоды (от греч. nema - нитка, и eidos - сходство), также по-другому называемый - собственно круглые черви. Класс нематоды представлен не только паразитическими формами, но и свободноживущими особями, обитающими в морских и пресных водоемах, почве, где их концентрация может превысить 1 млн на 1м 3 . Медицинское значение имеют многие паразитические формы данного класса.

Заболевания, которые вызывают круглые черви, носят название - нематодозы. Разными паразитами поражаются печень, почки, легкие, желудочно-кишечный тракт, мышцы. На современном этапе развития общества успешно разработана терапия большинства нематодозов и они легко поддаются лечению.

Аскарида

Тело аскариды не сегментировано, заострено с обоих концов, покрыто плотной блестящей кутикулой, которая выполняет функцию наружного скелета и служит защитой от механических воздействий, ядов и пищеварительных ферментов. Характерно наличие только одного слоя продольной мускулатуры.

Самки (до 30 см в длину) крупнее самцов (до 20 см). У самцов задний конец тела загнут, на нем расположены кутикулярные иглы - спикулы, которые служат для удержания самки во время копуляции (лат. copulatio - соединение) - соединении двух особей во время полового акта. За один день самка аскариды способна отложить в кишечнике человека до 240 тысяч яиц.

Аскарида, как и многие другие паразиты из класса нематоды, является геогельминтом - ей не нужен промежуточный хозяин, яйца созревают прямо в почве, попав в благоприятные условия.

Взрослые особи живут в кишечнике человека, ежедневно выделяя до 240 тысяч яиц. Вместе с фекалиями яйца попадают во внешнюю среду. В этот момент, они никого не могут заразить. Чтобы яйцо стало инвазионным - способным к заражению, должно пройти 2-3 недели при температуре 20-25°C и достаточной влажности воздуха.

Если все условия соблюдены - яйцо становится инвазионным и может заразить человека. Попав в кишечник, из яйца выходит личинка, которая совершает миграцию. Она пробуравливает стенку кишки, попадает в кровеносное русло и через печень, правое предсердие и правый желудочек достигает легких. Здесь личинка проникает в полость альвеолы (легочный пузырек), а затем ползет вверх, проходя бронхи, трахею, глотку.

Во время таких массовых миграций личинок возможно воспаление легких. Достигнув глотки, личинка вторично заглатывается человеком и только после этого, попадая в кишечник, превращается в половозрелую особь. Цикл замыкается.

Человек заражается, употребив в пищу инвазионное яйцо аскариды (фекально-оральным путем) с немытыми фруктами, овощами. Аскаридоз - болезнь грязных рук, им часто болеют дети. Профилактика состоит в санитарно-просветительской работе с населением, благоустройстве прилегающих к водоемам населенных пунктов, соблюдении правил личной гигиены (мытье рук, фруктов, овощей).

Острица

Геогельминт, обитающий в кишечнике человека. Вызывает заболевание - энтеробиоз. Самка в длину до 12 мм, самец - 5 мм. Вспышки заболевания острицей случаются в детских коллективах - этот паразит, благодаря своему жизненному циклу, отлично размножается среди детей, давайте разберемся - в чем хитрость острицы?

В кишечнике человека взрослые особи размножаются половым путем. После размножения самец погибает, а самка опускается в прямую кишку. Ночью самка выползает из анального отверстия и распространяет яйца в перианальной области. Вскоре после такой вылазки погибает и самка.

При доступе кислорода уже через 4-6 часов яйца становятся инвазионными. У ребенка развивается зуд в перианальной области и, конечно, ребенок начинает чесаться - яйца попадают на руки. При несоблюдении правил гигиены ребенок часто заражает сам себя (аутоинвазия). Яйца попадают в кишечник, где из них развиваются взрослые особи.

Можете представить себе детский сад и (достаточно одного) заболевшего ребенка, который "этими" руками берет игрушки. Энтеробиозом за один день могут заболеть все дети, детский сад закрывается на карантин и проводится тщательная дезинфекция - к сожалению, уверяю вас, это очень правдивый сценарий.

Человек заражается фекально-оральным путем: чаще всего инвазионное яйцо попадает в желудочно-кишечный тракт с немытыми руками. Профилактика состоит в санитарно-просветительской работе, регулярных профилактических мероприятиях в детских коллективах, строгом соблюдении правил гигиены - мытье рук, уход за ногтями.

Ришта

Ришта (тадж., буквально - нить) - паразитический круглый червь, обитающий в подкожно-жировой клетчатке человека и животных. Самка имеет длину до 120 см, самец - до 30 см. Спикулы и сосочки располагаются на заднем конце тела. Окончательным хозяином для ришты является человек, собака, обезьяна. Промежуточный хозяин - пресноводный рачок циклоп. Вызывает заболевание дракункулез.

Попав в водоем, личинки ришты внедряются в организм пресноводного рачка циклопа - промежуточного хозяина. По истечению 14 дней личинка становится инвазионной, и может быть вместе с водой из водоема проглочена окончательным хозяином. В кишечнике личинки мигрируют через кишечную стенку в ткани, где достигают половой зрелости, после чего спариваются.

После спаривания самец погибает, а самка мигрирует к подкожной клетчатке хозяина. Примерно через год на теле зараженного человека головной конец самки образует пузырь, который сильно жжет, крайне болезненный. Инстинктивно хочется охладить его водой - этого только и ждет ришта.

При соприкосновении с водой в водоеме пузырь разрывается и тысячи личинок ришты выходят в воду, заражая рачков циклопов. Цикл замыкается. Глядя на картинку ниже, попробуйте своими словами пересказать цикл ришты.

Заражается человек, выпив с водой рачка циклопа, в организме которого находятся жизнеспособные личинки. Профилактика состоит в санитарно-просветительской работе среди населения, охране питьевой воды от загрязнений, уничтожении пресноводных рачков - циклопов, недопустимости питья сырой воды, обязательном ее кипячении.

Трихинелла

Длина самки до 3-4 мм, самца - 1,4-1,6 мм. В роли хозяев трихинеллы чаще всего выступают плотоядные животные. Примечательно, что один и тот же вид служит сначала окончательным, а затем - промежуточным хозяином трихинеллы. Таким образом трихинелла смогла достичь уникального жизненного цикла - вообще без выхода личинок во внешнюю среду. Вызывает заболевание трихинеллез.

Проглоченные с мясом личинки трихинеллы в кишечнике человека становятся половозрелыми. В результате полового размножения самки рождают личинок, которые пробуравливают стенку кишечника и попадают в кровь, распространяясь по всему организму. В органах и тканях формируются инкапсулированные личинки.

Вдумайтесь - мельчайшие личинки, которые видны только под микроскопом, оседают в мышцах по всему организму! Человеку становится больно двигаться, жевать (поражаются жевательные мышцы) и даже - дышать из-за поражения диафрагмы, дыхательной мышцы. Пять личинок в мышцах на 1 кг тела - смертельная концентрация, приводящая к летальному исходу.

В животном мире паразит передается по пищевой цепочке - хищник поедает жертву, в мышцах которой имеются трихинеллы, и заражается сам: из личинок в кишечнике развиваются взрослые особи. Цикл замыкается. В этом смысле, для трихинеллы человек является тупиковым хозяином, так как его никто не ест.

Чаще всего человек заражается трихинеллезом, употребив в пищу мясо свиньи с инкапсулированными личинками (в т.ч. в виде сала), которое не прошло санитарный контроль. Профилактика заключается в санитарно-просветительской работе среди населения, санитарный контроль сала и мяса свиньи, недопустимости употребления мяса, не прошедшего контроль.

Отдельно отмечу, что личинки трихинеллы крайне устойчивы и могут оставаться жизнеспособными даже при длительной варке мяса.

Читайте также: