Անօրգանական ծծմբի միացությունների օքսիդացում: Օրգանական նյութերի օքսիդացում `կյանքի հիմք

Օքսիդացման նվազեցման ռեակցիաները, որոնք ներառում են օրգանական նյութեր, դրանց տեսակները, արտադրանքի սահմանումը

Բոլոր IAD- ի օրգանիզմները կարելի է բաժանել երեք խմբերի.

Լրիվ օքսիդացում եւ այրում

Մեղմ օքսիդացում

Կործանարար օքսիդացում

1. Լրիվ օքսիդացում եւ այրում. Թթվածնի օգտագործվում է որպես oxidants (այլ նյութեր աջակցում այրման, ինչպիսիք են ազոտի օքսիդները), կենտրոնացված ազոտական ​​թթու, եւ ծծմբային թթու, կարող է օգտագործվել է ամուր աղը, որն, երբ ջեռուցվում, թթվածին (քլորիտներ, նիտրատներ, permanganates, եւ այլն), այլ օքսիդիչների (օրինակ , պղինձ (II) օքսիդ): Այս ռեակցիաներում նկատվում են բոլոր քիմիական պարտատոմսերի ոչնչացումը օրգանական հարցում: Օրգանական նյութերի օքսիդացման արտադրանքներն են ածխածնի երկօքսիդը եւ ջուրը:

2. Մեղմ օքսիդացումԱյս դեպքում ածխածնի շղթան չի խախտում: Այն վերաբերում է մեղմ օքսիդացում է օքսիդացման սպիրտներ մինչեւ Ալդեհիդներ եւ ketones, օքսիդացման Ալդեհիդներ մինչեւ carboxylic թթուներ, որ օքսիդացում alkenes է dihydric սպիրտ (Վագները ռեակցիա), օքսիդացումը ացետիլեն է կալիումի oxalate տոլուոլ - ից benzoic թթու, եւ այլն: Այդ դեպքերում օգտագործվում են որպես օքսիդացող նյութեր `կալիումի պերմանգանատի, կալիումի դիկրոմատի, ազոտաթթվի, արծաթի օքսիդի, պղնձի (II) օքսիդի, պղնձի (II) հիդրոօքսիդի զտված լուծույթները:

3. Կործանարար օքսիդացում. Դառնում է ավելի ծանր պայմաններում, քան մեղմ օքսիդացում, որը ուղեկցվում է ածխածնի որոշ ածխածնի կապանքների խզմամբ: Քանի որ օքսիդացնող նյութերը օգտագործվում են կալիումի պերմանգանատների եւ կալիումի դիկրոմատի ավելի կենտրոնացված լուծումներով, երբ դրանք ջերմացվում են: Այդ ռեակցիաների միջավայրը կարող է թթվային, չեզոք եւ ալկալային լինել: Ռեակցիաների արտադրանքը կախված կլինի դրա վրա:

Ոչնչացում (ածխածնի շղթայի ընդմիջում)տեղի է ունենում ալկենսների եւ ալինների վրա, բազմալեզու կապի մեջ, բենզոլային ածանցյալների մեջ, առաջին եւ երկրորդ ածխածնի ատոմների միջեւ, եթե հաշվում եք ռինգից, երրորդային սպիրտներից `հիդրոքսիլային խմբի պարունակող ատոմում, ketones- ի մեջ` ածխածնային խմբի հետ ատոմում:

Եթե ​​ոչնչացման ընթացքում1 ածխածնի ատոմ պարունակող հատված, ապա այն օքսիդացված է ածխածնի երկօքսիդի (acidic միջավայրում), բիկարբոնատով եւ (կամ) կարբոնատով (չեզոք միջավայրում), կարբոնատով (ալկալային միջավայրում): Երկարատեւ բեկորները վերածվում են թթուների (թթվային միջավայրում) թթուների եւ այդ թթուների աղեր (չեզոք եւ ալկալային միջավայրում): Որոշ դեպքերում դա ոչ թե թթուներ են, որոնք ստացվում են, այլ ketones (բջիջների հոմոլոգներում, ալետեներում եւ այլն) օքսիդացման ժամանակ:

Հետեւյալ դիագրամները ներկայացնում են բենզոլային ածանցյալների օքսիդացման հնարավոր տարբերակներ acidic եւ alkaline միջավայրում: Տարբեր գույները ընդգծում են կարմիր ածխածնի ատոմները, որոնք ներգրավված են վերամշակման գործընթացում: Կարեւորելով թույլ է տալիս հետեւել յուրաքանչյուր ածխածնի ատոմի «ճակատագիրը»:

Բենզինի ածանցյալների օքսիդացում acidic միջավայրում

Օքսիդացում  - ատոմի, մոլեկուլի կամ իոնով էլեկտրոնի վերադարձման գործընթաց է, որը ուղեկցվում է օքսիդացման աստիճանի աճով: Սակայն, այս սահմանափակումից հետո, շատ օրգանական ռեակցիաները կարող են վերագրվել օքսիդացման ռեակցիաներին, օրինակ `

ածխածնային ածխածնի երկկողմանի պարտատոմսերի ձեւավորմանը տանող ալիֆաթիկ միացությունների հիդրոհանում:

(ածխածնի ատոմի օքսիդացման աստիճանը, որից ջրածինը գնում է, տատանվում է -2-ից -1),

ալանանի փոխարինման ռեակցիաներ.

(ածխածնի ատոմի օքսիդացման վիճակից -4-ից -3-ը փոխվում է),

halogens- ի բազմակի կապի զուգակցման ռեակցիաները.

(ածխածնի օքսիդացման աստիճանը -1-ից 0 է փոխվում) եւ շատ այլ ռեակցիաներ:

Չնայած ձեւականորեն այդ ռեակցիաները կապված են օքսիդացման ռեակցիաներին, սակայն օրգանական քիմիայի մեջ ավանդաբար օքսիդացում  որոշվում է որպես գործընթա, որի արդյունքում ֆունկցիոնալ խմբի վերափոխման արդյունքում բարդույթը անցնում է մեկ աստիճանից մինչեւ ավելի բարձր:

ալկենե ալկալոլ ալդեհիդ (ketone) ® կարբոնիկ թթու:

Օքսիդացման ռեակցիաների մեծ մասը ներառում է մկնդեղի մեջ թթվածնի ատոմի ներդրումը կամ գոյություն ունեցող թթվածնային ատոմի հետ երկկողմանի կապի ձեւավորումը `ջրածնային ատոմների կորստի պատճառով:

Իսկ ինչպիսի միացություններ կարող են թթվածին տալ օրգանական նյութերին:

Օքսիդացնող նյութեր

Օրգանական նյութերի օքսիդացման համար սովորաբար օգտագործվում են անցումային մետաղների, թթվածնի, օզոնի, պերօքսիդների եւ ծծմբի, սելենիայի, յոդի, ազոտի եւ այլ միացությունների միացություններ:

Անցումային մետաղների հիման վրա օքսիդացող նյութերից, նախընտրելի են քրոմի (VI) եւ մանգանի (VII), (VI) եւ (IV) միացությունները:

Քրոմի (VI) ամենատարածված միացությունները քուլային բիկրոմատ K 2 Cr 2 O 7- ի լուծույթն է, քրոմ trioxide CrO 3- ի լուծույթը զուլալ ծծմբաթթվով ( Ջոնսոնի ռեակտիվը), քրոմ trioxide- ի եւ պիրիդինի հետ համատեղ ռեակտիվ Saretta  - CrO 3 համալիր, պիրիդինով եւ HCl (pyridinium chlorochromate):

Երբ օրգանական նյութը օքսիդացված է, քրոմը (VI) ցանկացած միջավայրում կրճատվում է քրոմի (III), սակայն օրգանական քիմիայի մեջ ալկալային միջավայրում օքսիդացում չի գտնում գործնական կիրառություն:

Կալիումի պերմանգանատ KMnO 4 տարբեր միջավայրերում տարբեր օքսիդատիվ հատկություններ են ցուցաբերում, իսկ թթվային միջավայրում ավելանում է օքսիդացման ուժը `

Կալիումի մանգան K 2 MnO 4 եւ մանգանի (IV) օքսիդ MnO 2 ցույց են տալիս օքսիդացման առանձնահատկությունները միայն acidic միջավայրում:

Պղին (II) հիդրոօքսիդը սովորաբար օգտագործվում է ալդեհիդների օքսիդացման համար: Ռեակցիան իրականացվում է ջեռուցմամբ, միաժամանակ պղնձի երկօքսիդի երկօքսիդը (II) առաջինը վերածվում է դեղին գույնի պղնձի հիդրօքսիդի (I), որը այնուհետեւ բաժանվում է կարմիր պղնձի օքսիդի (I): Արծաթե հիդրոօքսիդի ամոնիակ լուծույթը նույնպես օգտագործվում է որպես ալդեհիդների համար օքսիդացող նյութ արծաթյա հայելային արձագանք)

I. Օրգանական նյութերի օքսիդացման աստիճանի որոշում:

Հանրահաշվական մեթոդ

Օրգանական նյութերում հնարավոր է որոշել տարրերի օքսիդացման աստիճանը: հանրահաշվական մեթոդ, պարզվում է միջին օքսիդացման տոկոսադրույքը. Այս մեթոդը առավել կիրառելի է, եթե ռեակցիայի վերջում օրգանական նյութի բոլոր ածխածնային ատոմները ստացան նույն աստիճանի օքսիդացում (այրման ռեակցիա կամ ամբողջական օքսիդացում)

Մտածեք,

Օրինակ 1. Charring sucrose sulfuric թթու խտանյութ հետագա օքսիդացումով.

C 12 H 22 O 11 + H 2 SO 4 ®CO 2 + H 2 O + SO 2

Գտնել սահարայի մեջ ածխածնի օքսիդացման աստիճանը `0

Էլեկտրոնային հաշվեկշռում հաշվի են առնվում բոլոր 12 ածխածնի ատոմները.

12C 0 - 48 e ® 12C +4 48 1

Օքսիդացում

S +6 + 2 e ®S +4 2 24

վերականգնում

C 12 H 22 O 11 + 24 H 2 SO 4 ® 12CO 2 + 35H 2 O + 24 SO 2

Բազմաթիվ դեպքերում ոչ թե օրգանական նյութերի բոլոր ատոմները չեն ենթարկվում օքսիդացում, այլ միայն որոշ: Այս պարագայում էլեկտրոնի հավասարակշռության մեջ ներդնում են միայն օքսիդացման աստիճանը փոխող ատոմները, ուստի անհրաժեշտ է իմանալ յուրաքանչյուր ատոմի օքսիդացման աստիճանը:

2.գրաֆիկորեն:

1) ներկայացվում է նյութի ամբողջական կառուցվածքային բանաձեւը.

2) յուրաքանչյուր կապի համար, սլաքը ցույց է տալիս էլեկտրոնի տեղաշարժը, որն էլեկտրոնոնեգատիվ տարր է:

3) բոլոր C - C պարտատոմսերը համարվում են ոչ բեւեռ:

Կարբոկիլային ածխածնի ածխածնը իր հերթին փոխում է 3 էլեկտրոն, իր օքսիդացման վիճակն է +3, methyl ածխածինը գրավում է 3 էլեկտրոն ջրածնից եւ դրա օքսիդացման վիճակը 3 է:

Ալդեհիդի խմբի ածխածինը տալիս է 2 էլեկտրոն (+2) եւ գրավում է 1 էլեկտրոն ինքնուրույն (- 1), ալդեիդի խմբի +1 ածխածնի օքսիդացման ընդհանուր մակարդակի համար: Ռադիկալի ածխածինը արծաթե -1-ի ընդհանուր օքսիդացման համար գրավում է 2 էլեկտրոն ջրածնից (-2) եւ 1 էլեկտրոն է տալիս քլորի (+1):

N С С С ≡ С Н

Առանձնահատկություն 1. Որոշել ածխածնի ատոմների օքսիդացման միջին աստիճանը հանրահաշվային եղանակով եւ յուրաքանչյուր ածխածնի ատոմի օքսիդացման աստիճանը հետեւյալ միացությունների գրաֆիկական մեթոդով.

1) 2-ամինոպրոպան 2) գլիցերին 3) 1,2-դիկլորոպրոպան 4) դաշտան

Մեթիլ ֆենիլ քետոն

Այս գործընթացը հիմնականում իրականացվում է միկրոօրգանիզմների երեք խմբերի `ֆոտոսինթետիկ բակտերիաներ (մանուշակագույն եւ կանաչ), ծծմբի մանրէներ, թիոնիկ բակտերիաներ:

Relatively վերջերս հայտնաբերել է, որ որոշ heterotrophic բակտերիաների ձեզ. մենակատար, դուք: subtilis, actinomycetes, fungi եւ խմորիչը նաեւ կարող են օքսիդացնել ծծմբի օրգանական նյութերի առկայության դեպքում, սակայն այս կողմի գործընթացը դանդաղ է, եւ օքսիդացման ժամանակ ազատված էներգիան չի օգտագործվում:

Ֆոտոսինթետիկ բակտերիաներ  - մանուշակագույն եւ կանաչ պրկարիոտիկ միկրոօրգանիզմներ, որոնք հիմնականում ապրում են ջրային մարմիններում եւ իրականացնում են «ագարակային ֆոտոսինթեզ» առանց մոլեկուլային թթվածնի բացթողման: Բերգիի որոշիչի բոլոր ֆոտոտրոֆիկ բակտերիաները միացվում են Ռոդոսպիրիլալեսի հրամանով աբեերոբիկ ֆոտոսինթեզի ունակության հիման վրա, Ռոդոսպիրիլինեա - մանուշակ (rodobacterium), Chlorobiineae - chlorobacterium (կանաչ մանրէներ): Շատ լուսանկարազտվող բակտերիաները խիստ anaerobes եւ phototrophs են, թեեւ մանուշակագույն եւ կանաչ բակտերիաներում կան տեսակներ, որոնք կարող են աճել heterotrophically մթության մեջ շնչառության պատճառով: Որպես ֆոտոսինթեզում ջրածնի դոնոր, բակտերիաները օգտագործում են կրճատված ծծմբային միացություններ, մոլեկուլային ջրածնային եւ որոշ տեսակներ `օրգանական միացություններ:

Ռոդոբակերիումի ընտանիքի Chromatiaceae- ի կարգի ամենաակտիվ ուսումնասիրվածը, Chromatium- ի ծծմբի ծիրանի բակտերիայից: Վերջինների ներկայացուցիչները օվալաձեւ կամ գավազան են, բեւեռային դրոշակակիրներով շարժունակություն ունեն: նրանք պարտավոր են անաէրոբային photolithotrofic օրգանիզմների, oxidize ջրածնի sulfide հաջորդաբար S 0 եւ հետագա SO4 2-. Երբեմն ծծմբի գլոբուլները պահվում են իրենց բջիջներում, որոնք աստիճանաբար վերածվում են արտաքինի սուլֆատների:

Կանաչ ծծմբի մանրէների շարքում լավ ուսումնասիրված են Chlorobium տոմատի ներկայացուցիչները: Սրանք հիմնականում գորշ ձեւավորված եւ թրթռուկային ձեւեր են, որոնք բազմապատկվում են բաժանումով, հաճախ շրջապատված լորձաթաղանթներով, խիստ anaerobes եւ պարտադիր photolithotrophs. Նրանցից շատերը բերում են ծծմբի օքսիդացում միայն ազատ ծծմբի փուլին: Elemental ծծումբ հաճախ տեղադրվում են բջիջների դուրս, բայց ծծմբի չի կուտակվում բջիջների իրենց.

Ֆոտոսինթետիկ բակտերիաները լայնորեն տարածվում են ջրային մարմիններում: սովորաբար ապրում են այնպիսի միջավայրում, որը պարունակում է ջրածնի սուլֆիդ (լճակներ, ծովային լոգոններ, լճեր եւ այլն) եւ պահպանել բարձր խտությունը: Հողի մեջ այդ բակտերիաները կարեւոր դեր չեն խաղում, իսկ ջրամբարներում նրանց գործունեությունը մեծ նշանակություն ունի:

Ծծմբի մանրէներ  - Բջիջների ներսում ծծմբի ծծմբի կաթիլներ ներծծվող ծծմբի սուլֆիդի ներկայությամբ զարգացող անգույն միկրոօրգանիզմների լայնածավալ խումբ: Այս խմբի մանրէների առաջին ուսումնասիրությունները վարում էին Ս.Ն. Վինոգրսկու 1887 թ., 1888 թ .: Վինոգրսկին գտնում է, որ Բեգգիատոայի բջիջներում (ծծմբի մանրէների բնորոշ ներկայացուցիչը) կազմված ծծմբը ձեւավորվում է ջրածնի սուլֆիդից եւ կարող է օքսիդացնել այս միկրոօրգանիզմը ծծմբական թթվին: Միեւնույն ժամանակ նա նախ առաջարկել էր բջիջների քիմիզինթեզի գոյության հայեցակարգը (մասնավորապես, թելիկների մեջ); նրանք կարող են աճել օրգանական միացությունների բացակայության պայմաններում, եւ անօրգանական ծծմբի օքսիդացումը ծառայում է որպես շնչառության էներգիայի աղբյուր: Սակայն, ներկայությունը մեծամասնության chemoautotrophs անգույն ծծմբի բակտերիաների դեռ չեն արդարացվել, եւ ոչ էլ մեկուսացած է մաքուր մշակույթի սրանք: միկրոօրգանիզմների թեեւ հաջող, բայց չկա անտարակուսելի է, որ մեկուսի ունեն նույն ֆիզիոլոգիան, որը նկատվում է բնության. Ս. Ն. Վինոգրսկու (1888 թ.) Serobacteria- ին տրված բնութագիրը ներկայումս անփոփոխ է մնում:

Colorless ծծմբի մանրէները ներկայացնում են միատարր խումբ `մեկ միասնական առանձնահատկությամբ` բջիջներում ծծմբի հզորություն ապահովելու ունակություն: Այս օրգանիզմների համակարգվածությունը մշակվում է միայն սեռի մակարդակի վրա, ոչ բոլորը կարող են համարվել հաստատապես հաստատված: Գ.Ա. Զավարզին (1972), մորֆոլոգիական առանձնահատկություններով, տարբերվում է նրանց ձեւերով. Թրթռացող, մեկ բջիջ ունեցող խոշոր բջիջներով եւ փոքրիկ բջիջներով:

Թրթռացող բակտերիաները պատկանում են հինգ սերունդ: որոնցից առավել հայտնի են Բեգգիատո, Թիոթրիկ եւ Թիփլոկա:

Բեգգիատո ցեղը ներկայացնում է անգույն տիպային օրգանիզմներ, որոնք կազմում են տրիխոմներ, որոնք նման են ստորգետնյա տրիխոմների կառուցվածքին, սակայն, ի տարբերություն վերջինների, դրանք պարունակում են ծծմբի ներարկումներ: Տրիխոմները երբեք չեն ենթարկվում սոսինձին, ձեւավորված լորձի շնորհիվ շարժունակություն ունեն եւ հայտնաբերվում են նստակուրային ջրերում ցածր պարունակությամբ ջրածնի սուլֆիդ, որը պատկանում է միկրոէերօֆիլներին: Ջրերի մարմինների մակերեսի վրա կուտակման վայրերում դրանք մեծ սպիտակ կետեր կամ նուրբ սպիտակ ցանցեր են: Այս տեսակի բոլոր տեսակները օքսիդացնում են ջրածնի սուլֆիդ եւ սուլֆիդներ, տարրական ծծմբի մեջ, որը տեղադրված է բջիջների ներսում, եւ արտաքին միջավայրում ջրածնի սուլֆիդի կամ սուլֆիդի բացակայության դեպքում: Բջիջների ներթափանցած ծծումբը օքսիդացված է ծծմբաթթու եւ ազատ է: Մետաղների հետ զուգակցվում են սուլֆատներ:

Thiothrix- ի տիպի ներկայացուցիչները շատ նման են կառուցվածքին, Beggiatoa տիպի ծծմբի բակտերիաներին, սակայն տարբերվում են այն բանից, որ դրանք ենթակա են սոսինձի հատուկ լորձային սկավառակով, որոնք սովորաբար հայտնաբերվում են արագ հոսող ջրածնի ջրհեղեղի ջրերում: Նրանց հոսքերը սեւ են, քանի որ պահած ծծմբի խոշոր կուտակումն է: Thiothrix- ը բջջային միջավայրում ստորջրյա օբյեկտների վրա սպիտակ սպիտակեցում է տալիս: Թիոպլոկայի կոկորդները հայտնաբերվում են ջրի բազմաթիվ մարմիններում, տիղմի վերին շերտերում, որոնք ուղղահայաց տեղ են գտել, անցնում են օքսիդացման եւ նվազեցման հորիզոններ, շարունակաբար շարժվում են վերեւ եւ ներքեւ, քանի որ ջուրը շարժվում է թթվածին, ապա ներքեւի ջրածնի սուլֆիդի միջավայրում: Նրանց խիտ լորձաթաղանթում, ծածկված դետրի կտորով, ծածկված են եռանկյուն (դրանք կարող են լինել 1-ից մինչեւ 20): Թիոպլոկայի բակտերիաները մեկուսացվել են կալցիումի հարուստ ծովային տիղմից եւ քաղցրահամ ջրից:

Բջջային բջիջներով միկելլուալ serobacteria- ն ներկայացնում են երեք սերունդ `ախromatium, Thiovulum եւ Macronionas: բոլոր տեսակների բջիջների չափերը` 10-40 microns; բազմապատկելով բաժանումը կամ շեղումը: բջիջների ձեւը օվալաձեւ եւ գլանաձեւ է: Բացի ծծմբի կաթիլներից, բջիջները հաճախ պարունակում են կալցիումի կարբոնատ:

Փոքր բջիջներով միանվագային ձեւերը համակցված են երկու սերունդների `Thiospira եւ Thiobacterium: Թիփսիրան քիչ ուսումնասիրված է: Thiobacterium տիպը բաղկացած է երեք տեսակից: Այս ֆիքսված փոքրիկ ձողերը, որոնք շրջապատված են լորձաթաղանթներով, կարող են ձեւավորել մի zoogel; բջիջներում ծծումբը չի պահվում բոլոր տեսակների մեջ:

Անգույն ծծմբի մանրէներ `բնորոշ ջրային միկրոօրգանիզմներ, տարածված են ջրային մարմիններում, որտեղ ջրածնի սուլֆիդն առնվազն վատ ձեւավորված է: Նրանց բոլորը միկրոօրրոֆիլներ են, որոնք շատ զգայուն են ջրածնի սուլֆիդի կոնցենտրացիան. Միջավայրում, ջրածնի սուլֆիդով հագեցած, արագորեն մեռնում են, 40 մգ / լ-ից պակաս կոնցենտրացիան, զարգանում են առավելագույնը:

Նրանց համար օպտիմալ պայմանները ստեղծվում են ոչ հավասարակշռված համակարգերում, որտեղ ջրածնի սուլֆիդը դանդաղ կուտակում է եւ կա ալկալային կամ մոտակայքում չեզոք հոսքի միջավայր: Անգույն ծծմբի մանրէների շարքում առկա են նաեւ ցածր ջերմաստիճանում եւ բարձր ջերմաստիճանում `մինչեւ 50 ° C (ջերմային աղբյուրներում): Նրանք կարող են դիմակայել բարձր աղի կոնցենտրացիաների եւ զարգանալ աղի լճերի սեւ ցեխի մեջ, գրեթե հագեցված աղի լուծույթում: Նրանք դեռեւս ամենատարածված են թարմ ջրերում:

Ծծմբի մանրէների զանգվածային կուտակումները կարող են հայտնաբերվել լճակի մակերեւույթում լճակներում, հետեւաբար, ջրհեղեղի սուլֆիդը, որը թողարկվում է տիղմում, օքսիդացնում եւ չի թունավորում ջրի զանգվածը: Ջրի զանգվածի ջրածնի սուլֆիդի հետ աղտոտման դեպքում բակտերիաները կարող են ձեւավորվել մեկ խորության վրա, կամ մեկ այլ `այսպես կոչված« մանրէային ափսե »կամ ֆիլմ, որի վերեւում չկա ջրածնի սուլֆիդ եւ ստորին թթվածին: Օրինակ, Սեւ ծովում նման ֆիլմը գտնվում է 200 մ խորության վրա եւ խոչընդոտում է այդ մակարդակից բարձր ջրածնի սուլֆիդի մուտքը: Ածխաջրային եւ անաէրոբային գոտիների սահմաններում բնակվող ծծմբի մանրէները գտնվում են քաոսային, անընդհատ շարժման մեջ. Անցնում են ջրածնի սուլֆիդի ետեւում, թթվածնի ետեւում: Նրանք օքսիդացնում են ջրածնի սուլֆիդին տարրական ծծմբի մեջ եւ ստանում են օրգանական նյութերի սինթեզի համար անհրաժեշտ էներգիա: Քիմոսինթետիկով, 25 գ H 2 S / m 2 օքսիդացման շնորհիվ, կարող է օսմիլացված լինել (Սորոկին, 1970) տարեկան 8 գ / մ 2: Դիաբետից հետո մանրէային մարմինները տարրական ծծմբի հետ հարստացված են ջրածնային սուլֆիդ գոտում, մասամբ հասնում են ստորին հատվածը, որտեղ ծծմբուլացնող բակտերիաների մասնակցության հետ մեկտեղ կրծքագեղձը կրկին վերականգնվում է ջրածնի սուլֆիդի մեջ: Ենթադրվում է, որ ծովի ջրի հաստությամբ սահմանային շերտում (O 2 եւ H 2 S) ջրածնի սուլֆիդի օքսիդացման առաջին փուլը իրականացվում է քիմիական միջոցներով (Skopindev, 1973):

Ծծմբի մանրէները հաճախ խտացված են խոշոր քանակությամբ ջրածնի սուլֆիդային աղբյուրներում:

Ծծմբի մանրէների մասնակցությունը ծծմբի ցիկլում հավանաբար աննշան է, չնայած, որ դրանց դերը ջրածնի սուլֆիդի թունավորման ջրային շերտերի եւ մետաղների արտահոսքի եւ մետաղադրամի ազդեցության կանխարգելման գործում կարեւոր է:

Ծծմբի օքսիդացման հիմնական դերը տրվում է թիոնիկ բակտերիաների:

Տիոնային բակտերիաներ - հողի, թարմ եւ աղի ջրային մարմինների, ծծմբային հանքավայրերի եւ ժայռերի մեջ հայտնաբերված միկրոօրգանիզմների մեկ մորֆոլոգիական եւ կենսաքիմիական խումբ: Տիոնային բակտերիաները էներգիա են ստանում հանքանյութի կրճատման արդյունքում կրճատված ծծմբային միացությունների `ջրածնի սուլֆիդի, սուլֆիդների, սուլֆիտի, թիոսուլֆատի, tetrathionate- ի, թիոսյանատի, դիթիոնիտի, ինչպես նաեւ մոլեկուլային ծծմբի օքսիդացման միջոցով: Միջուկային արտադրանք կազմող ծծմբը պահվում է բջիջներից դուրս: Որպես էլեկտրոն ընդունող, նրանք օգտագործում են ազատ թթվածին, եւ որոշ տեսակներ `նիտրատ թթվածին: Ըստ սննդի տեսակի, թիոնիկ բակտերիաները կարելի է բաժանել խմբերի `autotrophs, mixotrophs եւ lithoterotrophs: Տիեզերական բակտերիաների մեծ մասը աերոբիկ է, չնայած ֆակուլտատիվ ածանցյալները հայտնի են, ինչպիսիք են Թ. դիիտրֆիզանսներ: Կախված բնակավայրերից, նրանք տարբեր կերպ են վարվում. Aerobic- ի պայմաններում նրանք իրականացնում են մոլեկուլային թթվածնի մասնակցությամբ մի գործընթաց, անաէրոբում նրանք անցնում են denitrification եւ նվազեցնում նիտրատները մոլեկուլային ազոտին: Հայտնի են 4 տիեզերական մանրէներ `Thiobacillus- rod- ձեւավորված, շարժիչ; Thiomicrospira - պարույր, բջջային; Thiodendron - օվալային կամ ուղղահայաց բռունցված բջիջների միկրոկոլոններ, որոնք կապված են կռունկների կամ ճյուղավորված գիֆայի հետ: Sulfolobus - լոբու, նվազեցված բջջային պատի հետ: Քանի որ Thiobacillus սեռի բակտերիաները, որոնք տարածված են երկրային եւ ջրային էկոհամակարգերում, հատկապես ակտիվ են ծծմբի ցիկլում, հիմնականում ուսումնասիրվում են:

Շրջակա միջավայրի թթվայնության առումով տիոբակիլին բաժանվում է երկու խմբի `չեզոք կամ ալկալային պայմաններում (pH 6-9) եւ աճող թթվային պայմաններում (acidophilic): 1-ին խմբի թիոբաքիլների համար օպտիմալ pH- ն 6-9 տիրույթում է, նրա տեսակները. T. thioparus, T. denitrificans, T. novellus, T. thiocyanooxidans, T. neapolitanus: Նրանք բոլորն օքսիդացնում են ջրածնի սուլֆիդ, ծծումբ եւ թիոսուլֆատ: Դիտեք այս խմբի առավել ուսումնասիրված ներկայացուցիչները:

T. thioparus- ը բեյերինկից (1904) մեկուսացված է autotrophic bacterium, զարգանում է, երբ միջին չեզոք է, բջջային (ունի մեկ բեւեռ flagellum), gram-negative կարող է oxidize hydrogen sulfide, hydrosulfide ion, եւ sulfides միայն կալցիումի sulfide. Օքսիդացման արտադրանքը ծծումբ է, polythionates (հիմնականում tetrathionates) եւ ծծմբաթթու: Այն կարող է զարգանալ որպես microaerophil եւ շատ անկայուն թթվայնության համար:

Այսպիսով, տարրական ծծմբի կուտակումը կարող է առաջանալ հետեւյալ պատճառներով. Ա) սուլֆատների նվազեցում, ծծմբաթթուազերծող բակտերիաների կողմից, բ) ջրածնի սուլֆիդի օքսիդացում թիոնիկ բակտերիաների կողմից: Elemental ծծումբը կուտակում է կեղտոտ լճերի աղբավայրի վրա եւ հայտնաբերվում է Կասպից ծովի ստորին մասում, որտեղ այն ձեւավորվում է ցնցուղից ազատված ջրածնի սուլֆիդի օքսիդացման շնորհիվ:

Բազմաթիվ ծծմբային հանքավայրերի ձեւավորումը կապված է թիոնական բակտերիաների օքսիդացման հետ: Ծծմբային ծծմբի հանքավայրերը համընկնում են աշխարհագրականորեն Պերմյան, ստորին կեղեւի, պալեոգենի, նեոգենի գիպս տվող ժայռերի հետ եւ գտնվում են երկրաչափական տարրերի սահմաններում, բարձրացված կամ ջրվեժով: Հաճախ սահմանափակվում են նավթային հանքավայրերով բրչյանական գծեր, որտեղ ժայռերը սովորաբար բեկված են, ճեղքված, հակակշիռների կամարները ոչնչացվում են, ինչը հեշտացնում է ջրածնի սուլֆիդի եւ հագեցված ջրի հոսքը դեպի մակերես: Այստեղ թթվածնի միջավայրում, որտեղ բնակվում են թիոնական բակտերիաները, ջրածնի սուլֆիդի օքսիդացման գործընթացը տարրական ծծմբի կուտակումով: Այդպիսին են Կենտրոնական Ասիայում ավանդները `Գուրրայրը, Շորսը, Քարուքում ծծմբի հովիտները:

T. thiocyanooxidans- ը շատ առումներով նման է T. thioparus- ի, սակայն տարբերվում է այն բանից, որ օքսիդացնում է բացի ջրածնի սուլֆիդից եւ ռոդոնիտից: Այս բակտերիաները հայտնաբերվել են (Happold, Kay, 1934) եւ մեկուսացվել են մաքուր մշակույթի մեջ (Happold, Johnston, Rogers, 1954): Morphologically, T. thiocyanooxidans - ձողիկներ մի բեւեռ flagellum, autotrophic, aerobic; նրանց համար բարենպաստ միջավայրը բարենպաստ է, օրգանական նյութերի առկայությունը ավելի քան 1% -ով խտանում է կանխարգելում դրանց զարգացումը:

T. novellus- ը 1934 թ.-ին R. L. Starkey- ի հողում հայտնաբերված եւ մեկուսացված միկիկոտրոֆիզմի օրգանիզմ է, gram-negative, կայուն, գավազանով, լավ է աճում օրգանական լրատվամիջոցներում, սակայն որոշակի պայմաններում այն ​​կարող է տեղափոխվել մի հեթոթոֆիկ սննդի տրոհումից մինչեւ autotrophic.

The denitrifying thionic bakteria- ն փոքր, անվիճելի բուկիլուս է, բջջային, որը հայտնաբերվել է Բեիրերենից (1904) `ածխաջրային պայմաններում, օքսիդացնում շրջակա միջավայրը եւ անօրգանական միացությունները սուլֆատներին, միաժամանակ նվազեցնում է նիտրատները մոլեկուլային ազոտին:

Աերոբիկ պայմաններում նիտրատների նվազումը չի առաջանում, եւ բակտերիաները օգտագործում են թթվածին, օդի, որպես օքսիդացող նյութ:

Թթվային միջավայրում զարգացող միկրոօրգանիզմների խումբը ներառում է. T ferrooxidans, T. intermedius, T. thiooxidans: Թթվածնի 2-ից 4-ի արժեքը նրանց համար օպտիմալ է, սակայն դրանք կարող են աճել 0.5-ից մինչեւ 7-ի pH- ով: Առաջին երկու տեսակների վրա չեն աճի pH-\u003e 5: T. thiooxidans- ը բնության ամենատարածված acidophilic միկրոօրգանիզմն է, քանի որ այն կենսունակություն պահպանում է մոտավորապես 0 .

T. thiooxidans- ը հայտնաբերվել է հողի մեջ ծծմբի կլանման ուսումնասիրության ժամանակ (Waxman, Ioffe, 1922): Կարելի է օքսիդացնել, ինչպես վերջերս, որոշ օրգանական ծծմբի միացություններ: Այս օրգանիզմի կողմից օքսիդացված հիմնական նյութը մոլեկուլային ծծումբ է, երբեմն թիոսուլֆատ, aerobic պայմաններում այս գործընթացը գնում է ծծմբաթթվային մեկուսացման փուլ: Օքսիդացման էներգիան օգտագործվում է ածխաթթու գազի ներծծման համար: Այս տեսակի ունակությունը ջրածնի սուլֆիդի եւ այլ միացությունների օքսիդացնելու համար վերջնականապես պարզաբանված չէ, քանի որ այդ միացությունները անկայուն են acidic միջավայրում:

Դա շատ հետաքրքիր է օրգանիզմների վերաբերում երկաթ-thione մանրէ Տ ferrooxidans, նկարագրել եւ առանձնանում է թթու հանքավայրի դրենաժային ջրի (հորինող, Hinkle, 1947 թ.), Փոքր ձողեր հետ բեւեռային flagellum, բջջային, չի ձեւավորել spores, Gram ոչ գունավոր, բազմանում ըստ բաժնի, hemolitotrofov, pH 1.7-3.5 - օպտիմալ, aerobic. Թիոբակտերիայի մեջ հատուկ տեղ է զբաղեցնում, քանի որ ավտոտրոֆիկ աճի կարողությունը պայմանավորված է ոչ միայն ծծմբային միացությունների օքսիդացման արդյունքում ձեռք բերված էներգիայով, այլեւ օքսիդացման ժամանակ օքսիդացման ժամանակ բացված գունավոր օքսիդով: Քանի որ իոնը Fe 2+ է pH- ում<4 в стерильной среде устойчив против окисления кислородом воздуха, то Т. ferrooxidans можно было бы отнести к железобактериям, среди которых организм занимает определенную экологическую нишу, но по таксономическим признакам он ближе к тионовым бактериям, особенно Т. thiooxidans. Источник энергии для этого организма - окисление пирита, марказита, пирротина, антимонита и других сульфидов; остальные тиобактерии обладают меньшей способностью окислять нерастворимые в воде сульфиды тяжелых металлов. Окисление Fe 2+ этим организмом - сложный, до конца не выясненный процесс. Установлено, что окисление 1 г/ат Fe 2 + до трехвалентного при pH 1,5 дает энергию - 11,3 ккал и при этом выделяется теплота - 10 ккал/моль (Медведева, 1980).

Համար Տ ferrooxidans բնութագրվում է բարձր դիմադրության կոնցենտրացիաների ծանր մետաղների կարող է դիմակայել մի 5% լուծում պղնձի sulfate, կոնցենտրացիան Cu - 2 գ / լ մկնդեղի կամ 1 գ / լ, զարգանում է, երբ փոքր doses ազոտի, ֆոսֆորի եւ ցածր օդափոխություն գոտի այնպես Բնակվում սուլֆիդային հանքանյութերի օքսիդացում: Օքսիդացված երկաթը acidic միջավայրում չի ձեւավորվում որեւէ ձեւավորված կառույց, եւ բջիջների բջիջները գրեթե միշտ ազատ են: Բակտերիաները oxidize elemental ծծումբ, sulfides, thiosulfate, tetrathionite, hydrosulfide. Որ սուլֆիդային ավանդները երկակի ֆունկցիան `օքսիդացնել ծծմբի սուլֆատային է ծծմբական թթու, որը, իր հերթին, ներծծվում Iron հիդրօքսիդներ ձեւավորված sulfate, ferric երկաթի, վերջինս արձագանքում sulfides նպաստում (կրճատման պատճառով երկաթի) քիմիական օքսիդացման divalent ծծմբի, մի մասի sulfides մինչեւ վեցամսյա:

Մի քանի thiobacteria կարող օքսիդանում տարբեր sulfide օգտակար հանածոների (Cu, Zn, Pb, Ni, Co, AS), մասնակցելու է փոփոխության Վալանս քաղաքի պետությունների ուրանի եւ վանադիումի, դիմակայել բարձր կոնցենտրացիաների մետաղների լուծման զարգացնել պղնձի սուլֆատային մի համակենտրոնացում մինչեւ 6%: Այս օրգանիզմների գործունեության մասշտաբները տպավորիչ են: Այսպիսով, մեկ օրվա ընթացքում Degtyarskoe- ի հանքավայրից հանվել է 6115 կգ պղնձի եւ 1706 կգ ցինկի (Kravaiko et al., 1967): Շատ բակտերիաները հայտնաբերվել են հանքանյութերի հանքերում եւ ստանում են օքսիդացումով, ածխաթթու գազի յուրացման համար անհրաժեշտ էներգիան: Տիերային բակտերիաները, որոնք վերագրվում են T. ferrooxidans տիպին, հայտնաբերվում են բոլոր օղիներում: Նրանք օքսիդացնում են հակիմոնիտը շրջակա միջավայրի acidic պայմաններում (պիրիտի ներկայությամբ): Չեզոք եւ թույլ ալկալային պայմաններում, այլ մանրէներ, T. denitrificans, կարող են արագացնել հակմանոնիտի օքսիդացումը: Առաջին փուլում անիմոնիտի ծծմբի օքսիդացումն առաջանում է T ferrooxidans- ի կամ այլ թիոբաքիլի ազդեցության ներքո, Անտոմիումի սուլֆատը անկայուն է եւ Sb 2-ի հիդրոդիսները: Ձեւավորվում է սաղմոնի պերօքսիդ, հանքային սենարմոնիտ: Sb 5+- ի բարձր թթվի օքսիդացումն առաջանում է այն ժամանակ, երբ ենթարկվում է autotrophic միկրոօրգանիզմ Stibiobacter senarmontii, որի համար չեզոք շրջակա միջավայրը առավել բարենպաստ է: Chebosynthesizing միկրոօրգանիզմը օքսիդացող սենարմոնիտի - Stibiobacter gen: nov: Ստիբիկոնիտի խմբի հանքային նյութը (Լիլիկովա, 1972):

Հերերոտրոֆիկ բակտերիաները տարածված են հանքաքարի հանքավայրերում, որի geochemical գործունեությունը դեռ շատ վատ ուսումնասիրված է: Այնուամենայնիվ, հաստատվել է, որ դրանցից մի քանիսը (Pseudomonas denitrificans, P. fluorescens), օքսիդացված են սուլֆիդ հանքերից մեկուսացված: Անկախ նրանից, թե դրանք կարող են օգտագործվել նվազեցվող ծծմբի միացությունների օքսիդացման էներգիան դեռեւս պարզ չէ: Ակնհայտորեն, դրանց գործունեությունը կապված է օրգանական թթուների ձեւավորման հետ, որոնք կարող են տարբերակել հանքանյութերը:

Այնպես որ, կա մի ծծմբային թթու միջին, սուլֆիդների փոխարինվել սուլֆատներ են ծծմբային թթու Դիմակայելով, միաժամանակ ոչնչացվել հանքային հանքաքարի կրող ռոք, նրանք փոխարինվել է երկրորդական օգտակար հանածոների գոտում սուլֆիդային ավանդների օքսիդացում - jarosite, goethite, anglesite, antlerite, digenite այլն Վերը օքսիդացված հանքաքարի մարմնի ձեւավորման մեծ է: Երկաթի օքսիդի սանդղակը ձեւավորվում է այսպես կոչված «երկաթե գլխարկ»: Եթե ​​հյուրընկալող ժայռերը կարբոնատ են, ապա, երբ ենթարկվում է ծծմբաթթվի, մեծ քանակությամբ գիպս է ձեւավորվում, ծծմբաթթունն է չեզոքացվում: Եթե ​​ժայռերը ոչկառանցք են, ապա ագրեսիվ սուլֆատ ջուրը հեռացնում է ալկալային եւ ալկալային հանքային մետաղները, երկաթի խմբի ծանր մետաղները եւ մյուսները, ջրհեղեղների տեսքով ջրհեղեղներից: կազմավորվում են սպիտակեցված գոտիներ, որտեղ առավել կայուն ծծմբաթթու հանքանյութեր, քվարց, մնում են եւ երկրորդային հանքանյութերից քաոլինիտը:

Մակերեւույթին ելքի ժամանակ աղբյուրների տեսքով, պղնձի, ցինկի, կոբալտի, երկաթի, ալյումինի, նիկելի եւ այլ տարրերի սուլֆատներով հարուստ թթվային ջրեր, առաջացնում են թթվային (տիոնիկ) մկաններ: Հարավային Ուրալի պղնձե-սուլֆիդային հատակներից մեկի մոտ նման աղի ճահիճներում չոր տափաստանի մեջ հայտնաբերվել է մի բուռի պուրակ:

Այն թթու շիբ (thione) հողեր են տարածված ճահճային ծովի ափին, dries ափամերձ deltas, պայմանավորված է օքսիդացման հրաքարի եւ gidrotroillita, որոնք ձեւավորվել են անցյալում պատճառով վերականգնման seawater sulfate ի ավելի մեծ watering է տարածքը եւ գերակշիռ վերածնվող ռեժիմ: Օքսիդացում sulfides thiobacteria ուղեկցությամբ ձեւավորման ծծմբական թթվի կողմից փոխարինելու կալցիումի կարբոնատ գիպս, լուծարելու օքսիդներ ալյումինի եւ երկաթի ձեւավորել շիբ Ալ 2 (SO 4) 3 Fe 2 (SO 4) 3. Acidic ջրատարածքներ aluminous հողեր են ձեւավորվում են ժուժկալ լայնություններում է ցածրադիր ափեր Շվեդիայի եւ Ֆինլանդիայի (ծոցի Bothnia), այն polders եւ ճահճուտներ Հոլանդիայի, նրանք հազվադեպ չեն գետի deltas է մերձարեւադարձային եւ արեւադարձային, հայտնաբերվել է Murray գետաբերանի տարածքում Հարավ-Արեւելյան Ասիայում, Հարավային Ամերիկայում, որտեղ ունենալու տեղական անուններ, օրինակ `« poto-poto »,« katclay »եւ այլն:

Ծծմբաթթվի արտանետումը բնութագրվում է մակերեւույթում ծագած ծծմբի հանքավայրերի վրա, որի շուրջ ձեւավորվում է պայծառ սպիտակ թաղված ժայռերի գոտի, ձեւավորվում է սեւ սուլֆատի բարձր պարունակությամբ acidic "vitriol" ջրեր: Երբ այդ ջրերը խառնվում են թարմ ջրերի հետ, երկաթի օքսիդի հիդրատ (լիմոնիտ) ծածկույթների ցեխոտ աղտոտվածություն, ծծմբի թթվի արտանետման գոտի կազմող:

Սուլֆիդային հանքաքարերի եւ սուլֆրիկ ածուխների մշակման ընթացքում մակերեսին պարունակվող սուլֆիդները օքսիդացված են, ձեւավորվում են acidic ական ջրեր, որոնցում զարգանում են թիոնիկ բակտերիաները: Այս ջրերը շատ ագրեսիվ, ճարպակալող մետաղական սարքավորումներ են: Ակնկալվող ջրերը `1.5-2.0 հոսքի պոչամբարից, թափոնների աղբավայրերից, ցրված սուլֆիդներ պարունակող ածուխի բեկորների, դրանց ազդեցության տակ գտնվող բուսական մեռնումների, սուր թթվայնության եւ հողի դեգրադացիայի նկատվում են: Տեղափոխել եւ չեզոքացնել այդ հոսքերը, դրանց ճանապարհին տեղադրվում են հատուկ ավազակային խոչընդոտներ, իրականացվում են acidic ջրերով աղտոտված հողեր:

Ծծմբի իզոտոպի խմբաքանակ. Երկրի մակերեսին բաժանվում են չորս կայուն ածխաջրածիններ: Ծխախոտի իզոտոպների հարաբերակցությունը տարբեր բնության օբյեկտների մեջ չէ: Որպես ստանդարտ, S 32 եւ S 34 հարաբերակցությունը ընդունվում է սուլֆիդային մետեորիտներում, որտեղ այն 22.21 է:

Գոյություն ունի միկրոօրգանիզմների մասնակցությամբ կազմված բնական ծծմբային միացությունների ծանր տրոյական հորմոնների հեռացման միտում, սրանք ծծմբի ծագման եւ բիոգեն ծագում ունեցող ջրածնի ծծմբի սուլֆիդներ են, խիտ ժայռերի սուլֆիդները եւ էվապորիտ սուլֆատները, ընդհակառակը, հարստանում են ծծմբի լույսի միզոտոպով ստանդարտի համեմատ:

Եթե ​​սխալ եք գտնում, ապա նշեք տեքստի մի կտոր եւ կտտացրեք Ctrl + Enter.

Օրգանական նյութերի օքսիդացում `կյանքի հիմք

Օրգանական նյութը եւ նրանց մեջ պարունակվող էներգիան, որը ձեւավորվում է ձուլման գործընթացի ցանկացած օրգանիզմի բջիջներում, անցում է հակառակ գործընթացին `դիսալացիա: Երբ քայքայվում է քիմիական էներգիան, մարմնում քիմիական էներգիան թողարկվում է էներգիայի տարբեր ձեւերի մեջ `մեխանիկական, ջերմային եւ այլն: Կեղտոտման ընթացքում թողարկվող էներգիան նույն նյութական հիմքն է, որը իրականացնում է բոլոր կենսական գործընթացները` օրգանական նյութերի սինթեզը, մարմնի ինքնակարգավորումը, աճը, զարգացումը: վերարտադրումը, արտաքին ազդեցությունների մարմնի արձագանքը եւ կյանքի մյուս դրսեւորումները:

Կենդանի օրգանիզմներում անհավասարումը կամ օքսիդացումն իրականացվում է երկու ձեւով: Բույսերի մեծ մասում, կենդանիները, մարդիկ եւ օրգանական օրգանիզմները, օրգանական նյութերի օքսիդացումն առաջանում է մթնոլորտային թթվածնի մասնակցությամբ: Այս գործընթացը կոչվում է «շունչ» կամ աերոբիկա (լատիներեն, օդային օդ): Բույսերի որոշ խմբերի մեջ, որոնք կարող են գոյություն ունենալ առանց օդի, օքսիդացում տեղի է ունենում առանց թթվածնի, այսինքն `ածանցյալ, եւ կոչվում է խմորում: Քննեք յուրաքանչյուր գործընթացին առանձին:

«Շնչառություն» հասկացությունը սկզբում նշանակում էր միայն թոքերի կողմից օդի ներարկման եւ արտազատումը: Այնուհետեւ բջիջների եւ դրա միջավայրի միջեւ գազերի փոխանակումը կոչվում էր «շնչառություն», թթվածնի սպառումը եւ ածխաթթու գազի թողարկումը: Հետագա խորը ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ շնչառությունը շատ բարդ գործընթաց է, որը տեղի է ունենում կենդանի օրգանիզմի յուրաքանչյուր բջիջում `կենսաբանական կատալիզատորների պարտադիր մասնակցությամբ` ֆերմենտներ:

Օրգանական նյութը, նախքան «վառելիքի» վերածելը, խցում եւ ամբողջ մարմինը էներգիա է տալիս, պետք է պատշաճ կերպով բուժվի ֆերմենտներով: Այս բուժումը բաղկացած է կենսոլոլիմերի խոշոր մոլեկուլների ճեղքվածքից `սպիտակուցներ, ճարպեր, polysaccharides (օսլա եւ glycogen) - ի մոնոմեր: Այսպիսով, ստացվում է սննդային նյութի որոշակի ունիվերսալացում:

Այսպիսով, փոխանակ հարյուրավոր տարբեր պոլիմերների, ինչպիսիք են սննդի, կենդանական intestines ձեւավորվել է մի քանի տասնյակ monomers - amino թթուներ, ճարպային թթուներ, գլիցերինի եւ գլյուկոզայի, որոնք այնուհետեւ մատուցված կենդանիների բջիջների եւ մարդկային հյուսվածքի միջոցով արյան եւ ավշային համակարգի. Բջիջները հետագայում այդ նյութերը լրացնում են: Բոլոր մոնոմերները վերածվում են պարզ երկիմաստ ածխածնային շղթայի կարբոնիկ թթու մոլեկուլների, որոնք պարունակում են երկուից վեց ատոմներ: Եթե ​​կան մի քանի տասնյակ մոնոմեր, դրանցից քսում են ամինաթթուներ, ապա կան միայն տասը կարբոնիկ թթուներ: Այսպիսով, սնուցիչների առանձնահատկությունը վերջապես կորցրել է:

Բայց կարբոնիկ թթուները միայն նյութի նախանշաններն են, որոնք կարելի է անվանել «կենսաբանական վառելիք»: Նրանք դեռ չեն կարող օգտագործվել բջիջների էներգետիկ գործընթացներում: Ունիվերսալացման հաջորդ փուլը ջրածնի հեռացումն է կարբոնիկ թթուներից: Սա արտադրում է ածխածնի երկօքսիդ (CO 2), որը մարմնին զննում է: Ջրածնի ատոմը պարունակում է էլեկտրոն եւ պրոտոն: Բջիջների եւ օրգանիզմի էներգիան էներգիայի համար (բիոէներգիա), ատոմի այս բաղադրիչ մասերի դերը հեռու է համարժեք: Ատոմային միջուկում ներկված էներգիան բջիջի համար մատչելի չէ: Էլեկտրոնի փոխակերպումը ջրածնային ատոմում ուղեկցվում է էներգիայի թողարկումով, որն օգտագործվում է բջիջների կյանքի գործընթացներում: Հետեւաբար, էլեկտրոնի ազատումը ավարտվում է կենսավառելիքի ունիվերսալացման վերջին փուլում: Այդ ժամանակահատվածում օրգանական նյութերի, դրանց բաղադրիչների եւ կարբոնաթթուների առանձնահատկությունները կարեւոր չեն, քանի որ բոլորն էլ ի վերջո հանգեցնում են էներգիայի կրիչի ձեւավորմանը `էլեկտրոն:

Հուզված էլեկտրոնը համատեղում է թթվածին: Ստացել է երկու էլեկտրոն, ստացվում է բացասականորեն թթվածին, ավելացնում է երկու պրոտոն եւ ջուր է ձեւավորում: Սա բջջային շնչառության ակտ է:

Բջիջներում օրգանական նյութերի օքսիդացումն առաջանում է միտոխոնդրիայում, որը, ինչպես արդեն նշվել է նախորդ գրքույկում, դերասանական դեր է խաղում, որը փոխակերպում է ածխաջրերի եւ ճարպերի այրման էներգիան ադրենոզին եռաֆազֆատ (ATP) էներգիայի մեջ:

Մարմինում օքսիդացում հիմնականում ածխաջրեր է: Ածխաջրերի օքսիդացման նախնական եւ վերջնական գործընթացները կարող են արտահայտվել հետեւյալ բանաձեւով. C 6 H 12 O 6 + 6O 2 = 6SO 2 + 6H 2 O + էներգիա:

Կենդանական եւ բուսական օրգանիզմների մեջ շնչառական գործընթացը հիմնականում նույնն է. Երկու դեպքում էլ նրա կենսաբանական նշանակությունը բաղկացած է օրգանական նյութերի օքսիդացման արդյունքում յուրաքանչյուր բջիջից էներգիա ստանալուց: Այս գործընթացում ձեւավորված ATP- ն օգտագործվում է որպես էներգիայի կուտակիչ: Այն մարտկոցի հետ է, որ էներգիայի անհրաժեշտությունը համալրվում է, անկախ այն բանից, թե որտեղից է բորբոքվում որեւէ օրգանիզմի բջիջներում:

Շնչառության ընթացքում բույսերը սպառում են թթվածին նույն կերպ, ինչպես կենդանիները, եւ ազատում ածխաթթու գազը: Կենդանիների եւ բույսերի մեջ շնչառությունն անընդհատ օր ու գիշեր է: Շնչառության դադարեցումը, օրինակ, թթվածնի մատչումը դադարեցնելու միջոցով, անխուսափելիորեն հանգեցնում է մահվան, քանի որ բջջային գործունեությունը չի կարող պահպանվել առանց էներգիայի շարունակական օգտագործման: Բոլոր կենդանիները, բացառությամբ մանրադիտակի փոքրիկ թթվածնի, չեն կարող բավարար քանակությամբ ուղղակիորեն օդի բջիջների եւ հյուսվածքի մեջ: Այդ դեպքերում շրջակա միջավայրի հետ փոխանակումը կատարվում է հատուկ օրգանների միջոցով (տրեխա, գիլեր եւ թոքեր): Օպտիմաթաղանթներում յուրաքանչյուր անհատի համար թթվածնի մատակարարումը տեղի է ունենում արյան միջոցով եւ տրամադրվում է սրտի աշխատանքի եւ ամբողջ շրջանառության համակարգի կողմից: Կենդանիների գազի փոխանակման բարդությունը երկար ժամանակ մեզ թույլ տվեց պարզել հյուսվածքային շնչառության իրական էությունն ու նշանակությունը: Մեր դարի գիտնականները մեծ ջանքեր էին գործադրել ապացուցելու, որ օքսիդացումը տեղի է ունենում ոչ թե թոքերում, այլ արյան մեջ, այլ ամեն կենդանի բջիջում:

Բույսերի օրգանիզմում գազի փոխանակման մեխանիզմները շատ ավելի պարզ է, քան կենդանիները: Օդի թթվածնը ներթափանցում է բույսերի յուրաքանչյուր տերեւի մեջ հատուկ բացվածքների միջոցով `ստոմատ: Բույսերի գազի փոխանակումը կատարվում է մարմնի ամբողջ մակերեւույթում եւ կապված է անոթների փաթեթների միջոցով ջրի շարժման հետ:

Օրգանիզմները, որոնց օքսիդացումն առաջանում է ազատ թթվածնի շնորհիվ (մթնոլորտային կամ ջրի մեջ լուծարված), կոչվում են վերը նշված aerobic: Այս փոխանակման տեսակը բնորոշ է բույսերի եւ կենդանիների մեծամասնությանը:

Երկրագնդի բոլոր կենդանի արարածները շնչառության ընթացքում տարեկան կազմում են միլիարդավոր տոննա օրգանական նյութերի օքսիդացում: Միեւնույն ժամանակ ազատվում է հսկայական էներգիա, որն օգտագործվում է կյանքի բոլոր դրսեւորումների մեջ:

Ֆրանսիացի գիտնականներ Լ. Պաստորը անցյալ դարում ցույց տվեց միկրոօրգանիզմների զարգացման հնարավորությունը թթվածնային միջավայրում, այսինքն, «առանց օդի»: Թթվածնային օրգանական նյութերի օքսիդացումը կոչվում է ֆերմենտացիա, եւ կենդանի օրգանիզմները, որոնք կարող են ակտիվ կյանք վարել, թթվածին չհամապատասխանող շրջակա միջավայրում, կոչվում են անաէրոբ: Այսպիսով, խմորումը ադեորոբիկ փոխանակման տեսակի ձեւավորման ձեւ է:

Ֆերմենտացման ժամանակ, ի տարբերություն շնչառության, օրգանական նյութերը չեն oxidized վերջնական արտադրանքի (CO 2 եւ H 2 O), բայց ձեւավորվում են միջանկյալ միացություններ: Օրգանական նյութերում պարունակվող էներգիան ամբողջությամբ չի արձակվել, դրա մի մասը մնում է միջանկյալ ֆերմենտային նյութերում:

Fermentation- ը, ինչպես շնչառությունը, իրականացվում է մի շարք բարդ քիմիական ռեակցիաներով: Օրինակ, ալկոհոլային խմորումի վերջնական արդյունքները ներկայացված են հետեւյալ բանաձեւով. C 6 H 12 O 6 = 2CO 2 + 2C 2 H 5 OH + 25 կկալ / գ մոլ.

Ալկոհոլային խմորումի արդյունքում շաքարից (գլյուկոզա) ձեւավորվում է մասնակի օքսիդացման արտադրանք `էթիլային ալկոհոլ, եւ ածխաջրերում պարունակվող էներգիայի միայն փոքր մասն է:

Անաէրոբային օրգանիզմների օրինակը կարող է ծառայել որպես խմորիչ սնկեր, որոնք ստանում են էներգիա կյանքի համար, ածխաջրերը օսմանելով եւ դրանք բաժանման գործընթացում ենթարկելով ալկոհոլային խմորում: Շատ ածխաջրային միկրոօրգանիզմները կոտրում են ածխաջրերը `կաթնաթթվային, բուտիկ, քացախաթթու եւ թերի օքսիդացման այլ ապրանքներ: Բակտերիաների որոշ տեսակներ կարող են օգտագործվել որպես էներգիայի աղբյուր ոչ միայն շաքար, ամինաթթու եւ ճարպեր, այլ նաեւ կենդանական արտազատման արտադրանքներ, ինչպիսիք են մեզի մեջ պարունակվող քերանյութը եւ ուրանի թթուները եւ նյութերը, որոնք կազմում են արտաքինը: Նույնիսկ պենիցիլին, որը սպանում է շատ բակտերիաներ, օգտագործվում է որպես մի տեսակ բակտերիայից, որպես սննդարար:

Այսպիսով, օրգանական միացությունների սինթեզավորման գործընթացում, կարծես, դրանք «պահպանվում են» կամ պահպանում են իրենց սինթեզի վրա ծախսված քիմիական պարտատոմսերի էներգիան: Այն կրկին ազատ է արձակվում օրգանական նյութերի տարրալուծման հակառակ գործընթացում: Էներգիայի առումով կենդանի արարածները, ինչպես արդեն նշվել են, բաց համակարգեր են: Դա նշանակում է, որ նրանք արտաքինից էներգիա կարիք ունեն այն ձեւով, որը թույլ է տալիս այն կիրառել կատարելու աշխատանք, որը անխուսափելիորեն կապված է կյանքի դրսեւորումների հետ եւ ազատում է նույն էներգիան շրջակա միջավայրին, բայց անկայուն ձեւով, օրինակ, ջերմության տեսքով, շրջակա միջավայրը: Կենսաբազմազանության սինթեզման եւ քայքայման շարունակական գործընթացների, կենդանիների գոյության եւ ձուլման հետեւանքով գոյություն ունի նյութերի անընդհատ շրջանառություն եւ էներգիայի վերափոխում: Որքան էներգիա էր կլանվել, որքան դրա մասին է խոսքը բաժանման ժամանակ: Կեղտաջրերի ժամանակ արձակված էներգիան իրականացնում է այնպիսի գործընթացներ, որոնք բնութագրում են կյանքի էությունը եւ նրա բոլոր դրսեւորումները:

<<< Назад

Փոխանցել \u003e\u003e\u003e