mjufWykład 7 mikrobiologia 2006-11-14

1. akceptorem elektronów może być też NO₃^-, SO₄^2-, S⁰

Jako ostateczny akceptor elektronów mogą występować związki azotu. Niektóre bakterie prowadzą denitryfikacje = dysymilację. Z łańcucha oddechowego elektrony przenoszone są na związki azotu.

Denitryfikację mogą prowadzić Enterobacteriaceae z NO₃^-→ NO₂^- (denitryfikacja częściowa) inne przeprowadzają cały proces od NO₃^-→ N₂ (denitryfikacja całkowita).

Ten proces pozwala uzyskać energię w całości z tego procesu i uwalnia azot do atmosfery. Proces ten jest gospodarczo wykorzystywany w oczyszczalniach ścieków (ścieki mają dużo azotu).

W glebach denitryfikacja jest niekorzystna, ponieważ pozbawia ją azotu i trzeba nawozić.

Proces ten jest bardzo ważny w bioremediacji np.: gdy usuwamy plamę ropy gdy nie ma możliwości prowadzenia procesu w warunkach tlenowych to wykorzystuje się denitryfikację dodając azotowe związki.

2. siarczany jako ostateczny akceptor elektronów. Siarczany nie mogą być wykorzystywane bezpośrednio do akceptowania elektronów, tylko muszą ulec redukcji!

Dysymilacyjna redukcja siarczanów prowadzi do pojawienia się siarczków w środowisku np. w morzu czarnym gdzie w strefie przydennej są warunku beztlenowe. Morze czarne - bo siarczki nadają czarną barwę dnu i woda wydaje się czarna.

3. związki organiczne jako ostateczne akceptory elektronów.

Źródłem elektronów może być związek organiczny, ale niektóre bakterie wykorzystywać związki organiczne jako ostateczny akceptor elektronów.

Fermentacje - istotą jest uzyskanie energii. Etanol powstaje bo inaczej cały proces zatrzymałby się, ale jest to produkt uboczny.

1. fermentacja mlekowa (homofermentacja) - powstaje jeden produkt.

(bakterie muszą redukować NAD zredukowany - musi być reoksydowany. Uwolniony NAD może być wykorzystany jako akceptor elektronów w glikolizie)

kwas mlekowy ←(NAD)^-1 pirogronian (powstaje w glikolizie)

Homofermentacja mlekowa:

2. fermentacja mlekowa (heterofermentacja)

Najczęściej bakterie prowadzą fermentacje, która ma wiele produktów. Jest to heterofermentacja mlekowa. Oprócz kwasu mlekowego powstaje też CO₂. bakterie te nie mają aldolazy, który rozszczepia fruktozo 1,6 - bisfosforan. Od glukozy do aldehydu -6- fosfogilicerynowego proces przebiega inaczej niż w zwykłej fermentacji. Powstaje też ksylulozo - 5- fosforan z którego powstaje acetylofosforan i gliceraldehyd - 3- fosforowy i powstaje kwas octowy. Z udziałem dehydrogenazy powstaje aldehyd octowy.

Kwas octowy, mlekowy, etanol i CO₂ to produkty fermentacji hetero. Ten typ fermentacji wykorzystywany jest w przemyśle mleczarskim, a etanolu powstaje tam bardzo mało. Zachodzi też w produkcji kiszonek, kwaśnych ogórków. Wytwarzanie etanolu zachodzi z udziałem acetyloCoA.

3. fermentacja alkoholowa - prowadzona przez drożdże i bakterie Zymomonas.

- proces powstania alkoholu bez acetyloCoA

- fermentacja alkoholowa

4. fermentacja 2,3 butanodiolowa przy produkcji masła produkt pośredni do kwas. Polega na przekształceniu dwóch cząsteczek pirogronianu:

5. fermentacja kwaśna mieszana = fermentacja mrówczanowa - bo produkty powstające mogą być wytworzone w różnych ilościach, ale zawsze powstaje mrówczan. (↓ mieszanina kwasów obniża pH do 4,4)

6. fermentacja propionowa - znaczenie dla człowieka przy produkcji serów np ementaler. Występuje więcej produktów pośrednich

szczawiooctan → malainian → fumaran → ... → propioinian. Występuje to u przeżuwaczy.

7. fermentacja prowadzona przez bakterie Clostriudium

Tą fermentacje prowadzi Clostridium butylicum

4. reakcja Sticklanda - fermentacja aminokwasów przez bakterie Clostridium sp.

Jeden aminokwas np.: alanina jest donorem, a drugi jest akceptorem.

5. U bakterii fototroficznych wykorzystywana jest energia świetlna. Wypychany jest elektron z bakteriochlorofilu. Wykorzystywana jest siła protonowa do produkcji ATP.

1. fototrofia- podział na:

- sinice - fotosynteza oksygenowa podobna do roślinnej

- bakterie purpurowe i zielone - fotosynteza anoksygenowa bez wydzielania O₂, w warunkach beztlenowych i mają jeden fotosystem.

2. Sinice do uzyskania energii potrzebują chlorofil z P700 i P680. U bakterii purpurowych wykorzystywane jest promieniowanie dłuższej fali świetlnej. Poza chlorofilem wykorzystywane są fikoerytryna (wykorzystuje promieniowanie o innej długości fali świetlnej, wybity elektron przekazywany na bakteriochlorofil). Padające światło wybija elektron z bakteriochlorofilu potem elektrony są przekazywana na kolejne przenośniki aż do ferrodoksyny.

6. bakterie purpurowe bezsiarkowe wykorzystują bakteriochlorofil.

7. u bakterii siarkowych nie fumaran, a siarkowodór jest dawca elektronów.

8. U bakterii zielonych przebieg reakcji jest inny

9. Redukcja NAD u bakterii zielonych i purpurowych

H₂S, S₂ + NAD⁺ → S, SO₄^2- + NADH + H⁺ (nad strzałką ATP → ADP + Pi)

10. Metabolizm chemolitotrofów uzyskuje energię z utleniania związków nieorganicznych. Akceptorem jest O₂ lub S⁰, NO₃^-, SO₄^2- i powstaje siła protonowa wykorzyst przy produkcji ATP.

1. bakterie nitryfikacyjne - utlenianie związków amonowych do azotynów - pierwszy etap i azotynów do azotanów - drugi etap.

Bakterie 1 prowadzą pierwszy etap i są to nitrozo- bakterie

Bakterie z przedrostkiem nitro - utleniają azotyny do azotanów. Proces nie wymaga energii.

Bakterie przeprowadzające obie fazy zmieniają postać amonową na azotany.

11. metabolizm bakterii wodorowych.

H₂ jest utleniany a elektrony przechodzą na ubichinon Q, cytochromy a, b, a₃ i oksydazę cytochromową. Występują dwa rodzaje hydrogenaz - jedna w cytoplazmie, a jedna w błonie , ale raczej nie występują w tym samym organizmie.

1

---