
氧气是地球上绝大多数动植物(包括人)细胞进行呼吸作用所必需的物质 , 而那些细胞呼吸作用不依赖氧气的少数派 , 则称为厌氧生物 。 但是 , 目前发现的厌氧生物以厌氧细菌为主 , 几乎都是单细胞生物 。 2010年 , 科研人员曾在地中海底部沉积的淤泥中发现“厌氧多细胞生物” , 当时就造成了不小的轰动 。
最近 , 比“厌氧多细胞生物”更高级的厌氧生物出现了 。
以色列特拉维夫大学动物学家Dayana Yahalomi的研究小组首次证实 , 一种经常出现在鲑鱼肌肉组织中的寄生虫——鲑居尾孢虫 , 具有完全不依赖于氧气、细胞内没有线粒体甚至完全没有线粒体DNA的奇特性质 。 该寄生虫是目前地球上已知的所有厌氧生物中结构最为复杂 , 最为高等的一种 , 说它是首个被发现的“厌氧动物”并无不妥之处 。 该成果于2020年2月24日在美国国家科学院院刊(PNAS)上发表 。
那么 , 什么是细胞的呼吸作用?它与我们肺部进行的呼吸有哪些联系和区别?原核细胞和真核细胞的呼吸作用有什么区别?鲑居尾孢虫的神奇之处在哪里 , 它与目前已经发现的厌氧生物有哪些不同?研究厌氧生物的呼吸作用有哪些意义和价值?读完这篇文章 , 你自然会得到这些问题的答案 。
在荧光显微镜下 , 鲑居尾孢虫发出绿色的光芒 , 来源:Stephen Douglas Atkinson
什么是细胞的呼吸作用?真核细胞和原核细胞的呼吸作用有什么区别?
我们平时所说的呼吸 , 是指通过胸腹部肌肉和骨骼的协同动作 , 肺部吸入氧气同时呼出二氧化碳的过程 。 这在本质上与机体细胞内部进行的呼吸作用是完全不同的 , 为了显示区别 , 在讨论细胞呼吸作用时 , 我们常将在肺部进行的气体交换过程称为呼吸运动 。 本文中所有关于呼吸的讨论(包括有氧呼吸 , 无氧呼吸等)均为细胞内的呼吸作用 , 不涉及呼吸运动 。
呼吸作用 , 又称为细胞呼吸(Cellular respiration) , 是生物体细胞把有机物氧化分解并转化能量的化学过程 , 本质上是一种酶催化下的氧化反应 。 细胞内完成生命活动所需的能量 , 都来自呼吸作用 。 虽名为氧化反应 , 不论有否氧气参与 , 都可称作呼吸作用(这是因为在化学上 , 有电子转移的反应过程 , 皆可称为氧化) 。 有氧气参与时的呼吸作用 , 称之为有氧呼吸;没有氧气参与的反应 , 则称为无氧呼吸 。 也就是说 , 厌氧生物细胞获得能量的过程 , 不需要氧气的参与 。
有氧呼吸过程中的物质和能量流动过程 , 来源:CellRespiration.svg: RegisFrey
组成地球生物的细胞们虽然千差万别 , 但除去病毒一类不存在完整细胞结构的物种 , 根据其细胞复杂程度的不同 , 仅分为原核细胞和真核细胞两种 。 原核细胞结构较为简单 , 由它们构成的生物称为原核生物 , 细菌就是典型的原核生物 。 绝大多数原核生物是单细胞生物 , 它们体积微小 , 细胞内部没有明确负责进行呼吸作用的细胞器 , 但仍然能够通过呼吸作用为自身提供能量 。
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