Wirusy

Wirusy wykazują zarówno właściwości organizmów żywych jak i martwych. Nie nazywamy ich komórkami, czy organizmami, a cząstkami. Mają wymiary 0,01-0,15m.

Cechy organizmów żywych:

zbudowane z białek, kwasów nukleinowych i lipidów

posiadają kod genetyczny z kwasów nukleinowych

powielają informację genetyczną

Cechy organizów martwych:

brak organelli i budowy komórkowej

brak przemian metabolicznych

nie powielają się poza komórką gospodarza

Budowa

Zawierają w sobie materiał genetyczny (genom) i otoczone są białkową otoczką (kapsyd) zbudowaną z kapsomerów. Mają trzy podstawowe struktury:

-izometryczna (ma osłonkę lipoproteinową, kapsyd w kształcie wielościanu zbudowanego z trójkątów)

-helikalna (kapsyd w formie spirali otaczającej kod genetyczny)

-bakteriofag (kapsyd jest główką)

Cykl rozwojowy

1. Cykl lityczny - zakończony lizą komórki żywiciela

• Faza absorpcji - rozpoznanie, przymocowanie

• Wstrzyknięcie DNA i RNA

• dezintegracja materiału genetycznego żywiciela w celu uzyskania surowców do budowy własnego DNA

• tworzenie kapsomerów z aminokwasów gospodarza

• tworzenie się nowych wirusów

• wydostanie się wirusów z komórki na zewnątrz

2. Cykl lizogenny-nie prowadzi bezpośrednio do śmierci żywiciela

• Adhezja - rozpoznanie i przymocowanie

• wniknięcie DNA do komórki gospodarza

• DNA wirusa włącza się do DNA gospodarza (profag)

• podziały komórkowe z udziałem DNA wirusa, które mogą trwać przez wiele pokoleń

• Dezintegracja materiału genetycznego gospodarza pod wpływem czynnika zewnętrznego

• Tworzenie kapsomerów

• Tworzenie nowych wirusów

• Wydostanie się wirusów

Materiał genetyczny wirusów rozprzestrzenia się w świecie ożywionym dwoma drogami :

Transfer horyzontalny: wirus przedostaje się z jednej komórki do drugiej

Transfer pionowy: wirus przekazywany jest z komórki rodzicielskiej do potomnej

Pochodzenie (hipotezy):

1. Pierwotne formy życia, które przetrwały do dzisiaj

Odrzucone, bo wirusy namnażają się tylko we wnętrzu komórek żywych, nie mogły więc istnieć przed ich powstaniem

2. Ewolucyjnie wtórnie uproszczone formy pasożytów

Powstały z komórkowych przodków i ewoluowały do form wysoce wyspecjalizowanych

3. Uwolnione z organizów ruchome fragmenty kwasów nukleinowych

Wydostały się z komórek, otoczyły płaszczem białkowym i działają samodzielnie atakując tylko komórki, z których pochodzą. (Typy komórek)

Wpływ czynników zewnętrznych na wirusy

• Giną w temp. ponad 60C, po 30-minutowej pasteryzacji

• niskie temp. sprzyjają wirusom (powyżej -100C)

• pH : 5,0-9,0

• odporne na rozpuszczalniki organiczne (oprócz tych z osłonkami lipidowymi)

• wrażliwe na fenol, podchloryn sodu, formalinę.

• niewrażliwe na antybiotyki

• wrażliwe na promieniowanie UV i rentegnowskie

Wirusy roślinne:

Mozaiki tytoniowej, mozaiki kalafiora, mozaiki ogórka, plamistej rdzy pomidorów, żółtej karłowatości jęczmienia, żółtaczki buraków, utajonej choroby goździka

Wirozy - choroby wiusowe roślin. Objawy:

mozaikowatość (przebarwienia), nekroza, zniekształcenia, karłowatość, chloroza

Zajsilniej porażane rośliny ozdobne:

złocienie, tulipany, lilie, mieczyki, astry, goździki, lewkonie, hortensje, petunie, pelargonie, dalie

Wirusy przenoszą się przez rozmnażanie zainfekowanych roślin i przez mechaniczne uszkodzenia przez organizmy roślinożerne. Jak wirus zaatakuje komórkę, to ona, razem z otaczającymi ją, umiera. Nie ma sposobu na leczenie zarażonych roślin - po prostu się je spala. Ale można zapobiegać:

• stosowanie zdrowego materiału siewnego i sadzeniakowego

• usuwanie chorych roślin

• przestrzeganie higieny w zabiegach pielęgnacyjnych

• niszczenie owadów przenoszących wirusy (np. mszyce)

• uprawianie odmian odpornych

Wiroidy

Forma zewnętrzna składa się jedynie z kolistej, jednoniciowej cząsteczki RNA, nie mają kapdysów ani genów kodujących białka, są całkowicie zależne od gospodarza, replikują się przy użyciu jego enzymów. Infekują tylko rośliny wyższe, występują głównie w jądrze komórkowym gospodarza. Przenoszą się przez uszkodzenia mechaniczne rośliny, czasem przez pyłek. Symptomy : deformacja, karłowacenie, przebarwienia, martwice

Priony

Białko strukturalne występujące w każdym organiźmie zwierzęcym, ich brak powoduje zamieranie komórek mózgowych. Są priony prawidłowe i chorobotwórcze, które zamieniają prawidłowe w chorobotwórcze. Najwięcej prionów jest w móżdżku oraz w częsci mózgu odpowiedzialną za pamięć. Nie da sę ich wykryć, system immunologiczny na nie nie reaguje, znajdują się tylko w komórkach nerowowych. Są odporne na : rozpuszczalniki organiczne, chemiczną dezynfekcję, temp. do 30C, zamrożenie, wysuszenie, promieniowanie UV i jonizujące. Objawy : osłabienie mięśni, zaburzenie pamięci, zdolności intelektualnych.

Bakterie

Historia

Antonie van Leeuwenhoek - zbudował mikroskop, odkrył bakterię, obalił teorię samorództwa

Ludwik Pasteur - wykazał, że fermentację wywołują drobnoustroje, opracował pasteryzację, ostatecznie obalił samorództwo, opracował szczepionkę przeciwko wściekliźnie, udowodnił, że wiele chorób jest powodowanych przez drobnoustroje, wprowadził zasady sterylizacji

Robert Koch - odkrył bakterie wywołujące wąglika, cholerę i gruźlicę. Stworzył postulaty Kocha (jak określić, czy dany drobnoustrój jest chorobtwórczy):

• musi być znaleziony we wszystkich chorych osobnikach i nie występować naturalnie u osobników zdrowych

• powinien dać się wydzielić z chorych osobników i hodować w czystych kulturach w warunkach laboratoryjnych

• wyizolowany, powienien powodować się pojawienie choroby u zarażonych zwierząt

• powinna być możliwa ponowna izolacja z zarażonych zwierząt

Aleksander Fleming - odkrył i wprowadził antybiotyki.

Budowa

No, to trudne nie jest. Komórka bakteryjna składa się zazwyczaj z : Otoczki, ściany komórkowej i błony komórkowej, z których mogą wystawać fimbrie i rzęski. W środku są rybosomy i nukleoid zanurzone w cytoplaźmie. Żadnych jąder ani organelli

Cytoplazma

Jest to substancja koloidalna wypełniające wnętrze komórki, która nie wykazuje ruchu i tworzy środowisko dla większości procesów metabolicznych. Ma pH zbliżone do obojętnego.

Nukeloid

Jest to DNA w formie kolistej, składa się z ok. 160 tys. par zasad i nie jest otoczone błoną jądrową. Bakterie mogą też mieć plazmidy - krótkie odcinki DNA replikujące się niezależnie od nukleoidu, mogą być przekazywane z komórki do komórki.

Rybosomy

Są zbudowane z białka i RNA, swobodnie przemieszczają się w cytoplaźmie. Składają się z dużej podjednostki i małej podjednostki.

Ściana komórkowa

Zbudowana z mureiny (peptydoglikanu). Mureina to długie łańcuchy połączonych ze sobą : kwasu N-acetylomuraminowego, N-acetyloglukozoaminy. Między nimi są wiązania -1,4-glikozydowe.

Ściana komórkowa bakterii Gram-dodatnich

Mureina jest gruba, wielowarstwowa. Do kwasów N-acetylomuraminowych podłączone są mostki peptydowe. W mureinie zatopione są białka, kwasy lipotejchojowe, kwasy tejchojowe i polisacharydy. Nie mają błony zewnętrzej.

Gdy barwimy je metodą Grama, gruba warstwa mureiny zapobiega wydostaniu się z wnętrza komórki wielkoczasteczkowego fioletowego kompleksu powstałego przez połączenie fioletu krystalicznego z jodyną. Dlatego komórki Gram-dodatnie zostają fioletowe.

Micrococcus, Streptococcus, Bacillus, Lactobacillus

Ściana komórkowa bakterii Gram-ujemnych

Mureina jest cienka, zaledwie kilkuwarstwowa. Występują w niej lipoproteiny i białka, które łączą ją z błoną zewnętrzną. Błona zewnętrzna zbudowana jest z warstwy fosfolipidów wewnątrz i lipopolisacharydów na zewnątrz.

Kiedy przy barwieniu Grama dodajemy alkoholu, rozpuszcza on błonę zewnątrzną, a warstwa mureiny jest zbyt cienka, żeby zatrzymać wielkocząsteczkowy barwnik, zostaje on wymywany, a następnie bakteria zabarwia się barwnikiem kontrastującym.

Azotobacter, Rhizobium, Escherichia, Salmonella

Rzęski

pozwalają komórce się poruszać. Są osadzone w ścianie komórkowej białkiem podstawowym. Tempo : 0,1 mm/s

Fimbrie

Są to struktury białkowe puste w środku, znajdujące się na powierzchni komórki. Uczestniczą w sporadycznych procesach płciowych i pomagają w adhezji i porozumiewaniu się.

Przekazywanie DNA (horyzontalny transport genów)

Koniugacja - przekazanie DNA, gdy na krótki czas między komórkami nastąpi połączenie przez fimbrie płciowe

Transformacja - pobieranie DNA ze środowiska, gdy osłony komórkowe ulegną chwilowemu rozluźnieniu (np. wyładowania energetyczne)

Transdukcja - do komórki dostaje się wirus, który oprócz swojego DNA ma też DNA poprzedniego gospodarza

Śluzowe otoczki

Zbudowane są z polisacharydów, i polipeptydów (glukoza, aminokwasy, kwasy uronowe, kwasy pirogronowe, kwasy octowe). Osłaniają komórkę przed patogenami oraz niekorzystnym wpływem czynników zewnętrznych. Mogą też pełnić rolę antygenów, dzięki którym bekterie mogą się rozpoznawać.

Metody barwienia

Negatywne

Barwniki o dużych cząsteczkach, najczęściej czarne. Obraz przedstawia zabarwione tło i bezbarwne komórki

Pozytywne

Barwniki o małych cząsteczkach, widzimy zabarwione komórki na bezbarwnym tle

Proste

Informuje o podstawowych cechach diagnostycznych bakterii. Wykorzystujemy tylko jeden barwnik

Złożone

• Grama

• Gram-dodatnie barwią się na kolor granatowy lub fioletowy

• Gram-ujemne barwią się na kolor czerwony lub różowy

• najpierw stosujemy fiolet krystaliczny, potem dodajemy jodyny, potem odbarwiacz - niskocząsteczkowy alkohol. Następnie barwnik kontrastujący - fuksynę lub safraninę

• Schaeffera-Fultona w modyfikacji Wurtza

• do barwienia przetrwalników

• zieleń malachitowa (przetrwalniki) i fuksyna/safranina (reszta komórki)

• Bacillus, Clostridium

• Ziehl-Neelsena

• do wykazania cechy kwasoodporności

• fuksyna fenolowa (bakterie kwasowe) i błękit metylenowy (pozostałe bakterie i tło)

• Mycobacterium

Grupy fizjologiczne drobnoustrojów

źródło energii:

• kwant światła - fototrofy

• utlenianie związków chemicznych - chemotrofy

źródło protonów i elektronów:

• utlenianie związków nieorganicznych - litotrofy

• utlenianie związków organicznych - organotrofy

źródło węgla:

• związki nieorganiczne - autotrofy

• związki organiczne - heterotrofy

• różne związki organiczne - auksotrofy

• jeden związek organiczny - prototrofy

Fotolitoautotrofy

Energia : kwant światła (fotosynteza)

Protony i elektrony : utlenianie związków nieorganicznych

Węgiel : związki nieorganiczne

Sinice Cyanobacteria

Budowa

-ściana komórkowa jak u Gram-ujemnych,

-mają otoczkę

-tworzą kolonie,

-mają tylakoidy, w których są barwniki (chlorofil a, fikocyjanina, fikoerytryna i allofikocyjaniny

-nie mają jądra, chloroplastów, mitochondriów ani ER,

-substancje zapasowe : skrobia sinicowa, cyjanoficyna.

Metabolizm

-wiążą CO2 w cyklu Calvina (C3)

-mają niepełny cykl Krebsa

-niektóre wiążą azot atmosferyczny (w formie heterocyst)

-niektóre żyją w środowisku beztlenowym i wtedy przeprowadzają fotosyntezę beztlenową (jak bakterie purpurowe siarkowe)

Najczęściej spotykane sinice

Chlorococcales

Chlorococcus, Gleocapas

-Jednokomórkowe, dzielą się przez podział lub pączkowanie

-Zdolne do wiązania azotu atmosf.

-pospolite w wodach słodkich i słonych, na skałach oraz w glebie

Nostocales

Anabena, Nostoc

-wolnożyjące, wiążące azot

-istotny element mikroflory pól ryżowych

Oscillatoriales

Oscylatoria, Spirulina

-wielokomórkowe, dzielą się przez podział

-zdolne do wiązania azotu

-pospolite w wodach słodkich i morzach, tworzą zakwity

-zdolne do fotosyntezy beztlenowej

-Spirulina wykorzystywane są do oczyszczania ścieków komunalnych i gospodarczych w celu zwiększenia produkcji biomasy w połączeniu z produkcją biogazu

Prochlorales

-jednokomórkowe, zawierają chlorofil a i b

-wiążą CO2 w cyklu Calvina, niepełny cykl Krebsa

-istotny element fitoplanktonu

Bakterie zielone siarkowe

Rodzina : Chlorobiaceae

Rodzaje : Chlorobium, Pelodictyon

-zawierają bakteriochlorofil typu a, c i e w chlorosomach

-wiążą CO2 w redukcyjnym cyklu kwasów trójkarboksylowych (cykl Calvina typ C3)

-źródła elektronów :

-wiążą azot atmosferyczny

-przeprowadzają fotosyntezę (fotolitoautotrofy)

-odkładają siarkę wewnątrzkomórkowo

-Występowanie : osady denne jezior, maty mikrobiologiczne, gorące źródła, błota, muły

-w fotosyntezie korzystają tylko z fotosystemu PS I

-fotosynteza beztlenowa

Bakterie purpurowe siarkowe

Chromatiaceae - Chromatium

Ectothiorhordaceae - Ectothiorhodospira, Thiocapsa

-chlorofil a i b, czerwone i brązowe karotenoidy

-cykl Calvina

-źródła elektronów :

-odkładają siarkę w komórkach lub pozakomórkowo

-występowanie : źródła siarkowe, strefy beztlenowe wód słodkich, zasolonych, słone bagna

-fotosynteza beztlenowa

Bakterie purpurowe bezsiarkowe

Rhodospirillum, Rhodobacter, Rhodopseudomonas, Rhodomicrobium

Zależnie od warunków tlenowych mogą być fotoautotrofami (lub fotoheterotrofami) lub chemoheterotrofami. Wiążą azot.

1. Warunki beztlenowe:

• źródło en.: światło

• źródło elektronów i protonów (fotoautotrofy):
  ; (fotoheterotrofy): jabłczan, bursztynian

• źródło węgla : CO2 - fotoautotrofy; jabłczan, bursztynian - fotoheterotrofy

2. Warunki tlenowe:

• źródło en.: utlenianie związków organicznych (octan, mrówczan, etanol, metanol)

• źródło protonów, eletronów i węgla : związki organiczne

Rola:

-oczyszczanie ścieków,

-dopływ węgla organicznego do stref przydennych,

-gromadzenie metanu, amoniaku, siarkowodoru

-tworzą zakwity w wodach zanieczyszczonych ściekami

Maty biologiczne

Skupiska drobnoustrojów często połączonych śluzem polisacharydowym, nadającym skupisku zawartość. Warstwy:

1. Sinice i okrzemki (fotosynteza tlenowa)

2. bakterie purpurowe (fotosynteza beztlenowa, wykorzystują siarkowodór)

3. bakterie zielone (fotosynteza beztlenowa, wykorzystują siarkowodór)

4. bakterie redukujące siarczany (produkują siarkowodór)

Chemolitotrofy

Energia : utlenianie związków organicznych

protony i elektrony : związki nieorganiczne

-tlenowe (bezwzględne lub względne)

-potrafią rosnąć w ciemnościach kosztem energii chemicznej

-asymilują CO2 głównie przez cykl Calvina

-mają skrócony łańcuch oddechowy

-mają mniej pomp protonowych -> produkują mniej ATP

Bakterie nitryfikacyjne

Nitryfikacja Jest to dwuetapowy proces utleniania amoniaku do azotanów, w którym uczestniczą mikroorganizmy z grupy chemolitotrofów.

I etap

przeprowadzają go bakterie Nitroso- : Nitrosomonas, Nistrosococcus, Nitrosovibrio, Nitrosospira

-bezwzględne tlenowce

-nieprzetrwalnikujące

-pH = 8

-adsorbują się na powierzchni ziaren piasku, grudek gleby

-nie wykorzystują związków organicznych

utleniają one amoniak do azotanu (III) w dwóch etapach:

monooksygenaza aminowa

oksydoreduktaza hydrokysloaminy

azotan (III) w postaci kwasu azotowego (III) silnie hamuje proces utleniania amoniaku i jest mutagenny dla bakterii Nitroso-, dlatego wydalają go one ze swojej komórki. Dalej wykorzystują go bakterie drugiego etapu niktryfikacji

II etap

przeprowadzają do bakterie Nitro- : Nitrobacter, Nitrococcus, Nitrospira

-pH = 7,7

-energię do wiązania CO2 biorą z utleniania azotynów

-Nitrobacter jest względnym autotrofem zdolnym do wzrostu heterotroficznego

dehydrogenaza azotynowa

Uzyskane protony i elektrony są przekazywane na łańcuch oddechowy, gdzie ich akceptorem jest tlen cząsteczkowy i powstaje ATP na drodze fosforylacji oksydacyjnej.

Bakterie drugiego etapu nitryfikacji nie znoszą obecności amoniaku, który jest wykorzystywany przez bakterie I etapu nitryfikacji. Jest to przykład protokooperacji, wzajemnej zależności bakterii nitryfikacyjnych.

Czynniki wpływające na nitryfikację

• Kwasowość : optymalne pH : 7,5 - 8,0

• Natlenienie : bakterie nitryfikacyjne są tlenowe

• Wilgotność : wpływa na natlenienie

• Temperatura : optymalna : 25-35C

Konsekwencje intensywnej nitryfikacji

• Wzbogacenie środowiska w łatwo przyswajalne związki azotu

• azotany są łatwo wymywane, może to powodować eutrofizację

• nadmierne pobieranie przez rośliny azotynów, które są toksyczne dla ludzi

• Niszczenie wapieni, cementu, nawierzchni dróg i elewacji budynków

Szkodliwość azotynów

• mogą reagować z aminami towrząc toksyczne nitrozoaminy (działanie mutagenne i kancerogenne)

• blokują syntezę aminokwasów

• powodują wypadanie wielu gatunków roślin

Bezbarwne bakterie siarkowe

-utleniają nieorganiczne związki siarki (
)

-występują w źródłach i jeziorach siarkowych, w glebie, wodach powierzchniowych, w pobliżu kominów hydrotermalnych

-często acidofile i termofile

Thiobacillus, Acidithiobacillus, Halothiobacillus, Beggiatoa, Thiothrix, Achromatium, Thiorulum

Beggiatoa

-odkładają siarkę w swoim wnętrzu

-mogą być heterotrofami

-odtoksyczniają środowisko

-występują w wodach słodkich

-mogą silnie zakwaszać wody

Reakcje utleniania w warunkach tlenowych

1. Siarkowodoru (pełen łańcuch oddechowy)

2. Siarki pierwiastkowej (skrócony łańcuch oddechowy)

3. Tiocyjanianów

Możliwości ich wykorzystania:

-rekultywacja składowisk popiołów, hałd (zakwaszenie)

-przyspieszenie procesów ługowania metali z hałd kopalnianych

Rola w środowisku

-zakwaszenie gleb, wód (wzrost rozpuszczalności minerałów)

-eliminuja toksyczny siarkowodów i tiocyjaniny z gleby

-tworzą pokłady siarki

-jony siarkowe są łatwo przyswajalne dla roślin, ale mogą też być wymywane z gleby i zakwaszać środowisko

-powodują erozję skał wapiennych, cementów itp.

Chemoorganoheterotrofy

Energia : utlenianie

Węgiel, eletrony i protony : utlenianie związków organicznych

Rola w środowisku

-obieg węgla w przyrodzie

-wiązanie wolnego azotu

-degradacja pestycydów, ksenobiotyków

-biosynteza regulatorów wzrostu roślin

-redukcja azotanów, siarczanów, związków żelaza

-dominują w przyrodzie

Metabolizm

W wyniku utleniania związków organicznych może powstawać dwutlenek węgla (utlenianie pełne) lub jakiś prosty związek organiczny (utlenianie niepełne). Akceptorem elektronów w łańcuchu oddechowym mogą być zarówno tlen (oddychanie tlenowe), związki mineralne lub organiczne pochodzenia zewnętrznego (oddychanie beztlenowe) lub związki organiczne pochodzenia wewnętrznego (fermentacja). Mikroorganizmy te przeprowadzają mikrobiologiczny rozkład złożonej materii organicznej w glebach. Robią to poprzez wydzielanie ektoenzymów- enzymów hydrolitycznych wydzielanych na zewnątrz komórki.

Hydroliza celulozy

Celulozę umieją rozkładać tylko mikroorganizmy (bakterie tlenowe : Celvibrio, Cellulomonas, Cytophaga, Sporocytophaga, Bacillus; bakterie beztlenowe: Clostridium, Ruminococcus, Butyvibrio; grzyby: Aspergillus, Penicillum, Fusarium, Trichoderma).

Enzymy : endo--1,4-glukanazy - hydroliza wiązania -1,4-glikozydowego, powstanie łańcuchów o wolnych końcach

egzo--1,4-glukanazy - hydroliza polimerów od końca łańcucha z uwolnieniem 4-cukrów, 3-cukrów i 2-cukrów

-glukozydaza - kataliza reakcji rozkładu celobiozy do dwóch cząsteczek glukozy

Szlaki metaboliczne

Oddychanie

Substraty (i reakcje, w których biorą udział)

1. Węglowodany:

• redukcja do cukrów prostych

• glikoliza

• cykl Krebsa

• łańcuch oddechowy

2. Białka:

• hydroliza do aminokwasów

• przekształcenie do pirogronianu, Acetylo-CoA lub bezpośrednio dołączane do cyklu Krebsa

• Łańcuch oddechowy

3. Lipidy

• 
  Glicerol : 3-gliceroaldehyd lub kwasy tłuszczowe przekształcane do Acetylo-CoA

• cykl Krebsa

• Łańcuch oddechowy

Szlaki utleniania węglowodanów

1. Glikoliza (EMP)

2. Szlak pentozowy (HMP)

3. Szlak 2-keto-3-deoksy-6-fosfoglukonowy (ED)

4. Fosfoketolazy pentozowej

Glikoliza

Glikoliza to cykl reakcji przekształcających

glukozę do pirogronianu.

Kinaza fosfoglicerynianowa i pirogronianowa

przekazują resztę fosforanową na ADP towrząc ATP w wyniku

fosforylacji substratowej. W wyniku całego łańcucha reakcji

powstają 2 czasteczki ATP i 2 NADH2, przy czym tyle samo

zostaje zużytych, więc blinas jest na zero. Do glikolizy mogą

też być włączane : N-acetyloglukozoamina (z rozkładu chityny, mureiny),

galaktoza, skrobia, fruktoza i sacharoza.

Szlak pentozowy

Ciąg reakcji prowadzący do utlenienia glukozo-6-fosforanu do rybulozo-5-fosforanu z wytworzeniem 2 cząsteczek NADPH. Ma na celu wytworzenia NADPH oraz dostarczenie niezbędnych prekursorów (np. pentozofosforany, aldeyh 3-fosfoglicerynowy). Składa się z dwóch faz:

1. Faza oksydazyjna (utleniająca)

• glukozo-6-fosforan zostaje przekształcony w rybulozo-5-fosforan

• powstają dwie cząsteczki NADPH

2. Faza nieoksydacyjna (nieutleniająca)

• rybulozo-5-fosforan zostaje przekształcony w rybozo-5-fosforan lub w metabolity glikolizy, do której są one potem dołączane.

Utlenianie pirgoronianu

Z w.w. szlaków powstaje pirogronian, który za pomocą dehydrogenazy pirogronianowej zostaje utleniony i zdekarboksylowany do Acetylo-CoA i w takiej postaci dołącza się do cyklu Krebsa.

Jak widać, w cyklu Krebsa powstają 3 cząsteczki NADPH, jedna FADH2, jedna ATP i zostają wydzielone 2 cząsteczki dwutlenku węgla.

Łańcuch oddechowy

Jest to ciąg reakcji utlenienia i redukcji przy użyciu elektronów, protonów i ich przenośników w celu wytworzenia gradientu elektrochemicznego wykorzystywanego do produkcji ATP.

Składniki łańcucha oddechowego (przenośniki) umieszczone są w błonie cytoplazmatycznej. Do najważniejszych należą : flawoproteiny, białka żelazowo-siarkowe, chinony i cytochromy. Jedne przenośniki przenoszą zarówno elektrony jak i protony, inne tylko elektrony. Dlatego też, protony zostają przetransportowane do wewnątrz błony cytoplazmatycznej zmieniając gradient elektrochemiczny. Składniki te oscylują między stanem utlenionym i zredukowanym, zachowują się wiec jak katalizatory redoks i każdy z nich ma swój potencjał oksydoredukcyjny. Elektrony poruszają się "w dół gradientu" - czyli od największego potencjału, do najmniejszego.

Po zakończeniu transportu elektronów i protonów elektrony są przenoszone na ostateczny akceptor, którym może być tlen, ale też inne związki nieorganiczne (
). Przy czym, jeżeli oddychanie jest beztlenowe, w zestawie przenośników nie ma oksydazy cytchromowej, a więc łańcuch oddechowy jest skrócony.

Poza produkcją ATP łańcuch oddechowy utlenia też z powrotem NADH i FADH tak, żeby mogłby być znowu zredukowane.

Odwrócony transport elektronów

Jeśli bakterie jako donora elektronów wykorzystują związki o wyższym potencjale osydoredukcyjnym niż NAD, to nie moga one go zredukować. W takim wypadku redukcja NAD następuje poprzez odwrócony transport elektronów napedzany ATP lub gradientem protonomotorycznym

Oddychanie azotanowe (denitryfikacja)

-akceptor elektronów :

-występuje tylko w warunkach beztlenowych. Wtedy, zamiast oksydazy cytochromowej działają reduktaza azotanowa, reduktaza azotynowa, reduktaza tlenku azotu i reduktaza podtlenku azotu.

Chemoorganotrofy : Pseudomonas denitrificans, P. stutzeri, Paracoccus denitrificans, Bacillus licheniformis

Chemolitotrofy : Thiobacillus denitrificans, Thiomargarita namibiensis

Rola: zmiejszenie ilości azotu w glebie, obieg azotu w przyrodzie.

Miejsce: w glebie, w wodach. Ale tylko w warunkach beztlenowych

Oddychanie siarczanowe

-akceptor elektronów :

-bezwzględne tlenowce (redukujące siarczany)

-utlenianie prostych związków organicznych (mleczan, pirogronian, octan, etanol, mrówczan). Zazwyczaj jest to utlenianie częściowe

Bakterie : Desulfovibrio, Desulfobacter, Desuflococcus, Desuflomicrobium, Thermodesuflobacterium

Archeony : Archaeoglobus

Rola:

-degradajca substancji organicznej na pograniczu stref beztlenowych i tlenowych

-tlenowe są odpowiedzialne za "martwe strefy" - wykorzystują tlen i produkują toksyczne związki

-wypadanie drzew i krzewów na terenach po powodziowych

-beztlenowa korozja rur żelazowych i stalowych

-tworzenie pokładów nierozpuszczalnych siarczków niklu, kobaltu, miedzi, srebra, molibdenu, arsenu, ołowiu, żelaza

Miejsce: osady denne zbiorników wodnych, wody podziemne, ścieki

Oddychanie węglanowe

-Akceptor elektronów :
, pirogronian, mrówczan, octan, metanol

-donor protonów : H

-bezwzględne beztlenowce

-występują najczęśćiej z drobnoustrojami redukującymi siarczany

Archeony : Mathanobacterium, Methanococcus, Methanosarcina

Rola:

-produkcja biogazu, postawanie złóż ropy nafotwej i gazu ziemnego

-przyczyniają się do całkowitej mineralizacji substancji organicznej w glebie

Miejsce: strefy denne w deltach rzek, zbiorników wodnych, osady ściekowe, oborniki, gleby bagienne i torfowe, pola ryżowe

Fotosynteza

Jak przebiega fotosynteza oksygenowa to wiem, a teraz:

Anoksygenowa

Od tlenowej różni się tym, że bierze w niej udział tylko jeden fotosystem (tylko jeden istnieje) a przepłym elektronów jest cały czas cykliczny, czyli nie powstaje NADPH. Ono tworzy się później, z udziałem odwróconego transportu elektronów.

---