Subiect 16 „respirație anaerobă“

1. Definiția „respirația anaerobă“.

2. respirație Nitrați.

3. respirație Sulfatul.

4. respirație Carbonat.

5. respirație fumarat.

1. Definiția „respirație anaerobă“

respirația anaerobă - lant reactii anaerob redox care reduc oxidarea substratului organic sau anorganic, folosind ca acceptor de electroni terminale nu este oxigen molecular, și alte substanțe anorganice (nitrat de -NO3 -. Nitritul - NO2 -. Sulfați - SO4 2-. Sulfit - SO3 2- CO2 etc.) și substanțe organice (fumarat, etc) ..... molecula de ATP în timpul respirației anaerobă format în principal în lanțul de transport de electroni ,. E. Ca rezultat al reacțiilor de fosforilare a membranei, dar în cantități mai mici decât în ​​respirație aerobă.

În respirația anaerobă acceptor de electroni final în lanțul de transport de electroni sunt compuși anorganici sau organici. De exemplu, dacă acceptor de electroni finală este SO4 2-. procesul se numește respirație sulfat. și bacteriile -sulfatvosstanavlivayuschimi sau reducătoare de sulfat. În acest caz, dacă acceptor final de electroni este NO3 - sau NO2 -. procesul este cunoscut sub numele de denitrificare sau respirația nitrat. iar bacteriile desfășurarea acestui proces - denitrificante. CO2 poate acționa în consecință .. Procesul se numește carbonat de respirație ca acceptor de electroni final. și bacterii - metanogene (metan-). Unul dintre puținele cazuri în care acceptorul final este constituit o substanță organică este o respirație fumarat.

Principalele caracteristici ale bacteriilor capabile respirație anaerobă:

1) Au un transport scurtat de electroni, sau respirație, circuite, de ex., E. Acestea nu conțin toți vectorii caracteristice circuitelor respiratorii care funcționează în condiții aerobe.

2) respirator reductaze anaerobi citocrom cu lanț înlocuit de adecvat.

3) Nu utilizați anaerobi stricte ciclu Krebs sau este rupt și efectuează numai funcțiile biosintetice.

4) Valoarea de bază a ATP sub respirație anaerobă sintetizată în timpul fosforilării membranei.

5) În ceea ce privește bacteriile oxigen molecular care transportă respirația anaerobă sunt anaerobi facultativi sau obligatorii. Pentru anaerobi sunt sulfate obligatorii ai reducere și bacteriile metanogene. Pentru anaerobi facultativi - bacterii si bacterii denitrificatoare care transportă respirație fumarat. anaerobi facultativi poate comuta metabolismul energetic de la respirație aerobă în prezența oxigenului molecular în mediu anaeroba respirației în absența oxigenului molecular.

6) Randamentul ATP de la respirație anaerobă mai mică decât la aerobic, dar mai mare decât în ​​timpul fermentării.

2. respirație Nitrați

acceptori de electroni End sub respirație nitrat sunt nitrat (NO3 -) sau nitrit (NO2 -). Rezultatul este recuperarea NO3 respirației nitrat - sau NO2 - produsele gazoase (NO, N2 O, N2) .Summarnuyu nitrat de reacție respirație. în care substratul oxidabil este glucoza, iar acceptor de electroni final - nitrați, poate fi scrisă astfel:

Procesul complet este format din patru reacții de reducere a denitrificare, fiecare catalizata de reductaze specifice legate de membrană.

Prima etapă. reducerea nitratului la nitrit, enzime nitrat reductaza catalizează molibden:

Cea de a doua etapă. recuperarea nitrit de oxid nitric, cataliza nitrit:

NO - 2 + e - + H + → NO + OH -

Nitrați și nitriți sunt foarte sensibile la oxigen molecular, care inhibă activitatea și reprimă sinteza. Prin urmare, aceste reacții pot avea loc numai în cazul în care oxigenul este complet absent, sau atunci când concentrația este scăzută.

A treia etapă. reducerea oxidului de azot la oxid de azot nitric oxid reductaza catalizează:

A patra etapă. recuperarea oxidului de azot în azot molecular, azotos reductaza oxid catalizează:

In bacteriile denitrificatoare care sunt anaerobi facultativi, funcționării electroni lanț totală de transport, în cazul respirației aerobe și mai scurtă - în respirația anaerobă.

Bacteriile denitrificatoare lanț de transport de electroni în condiții anaerobe cuprind toate tipurile majore de membranare transportatorilor: flavoproteinelor, chinone, citocromii b și c. Se constată că azotatul de bacteriile denitrificatoare asociate cu lanțul respirator, la nivelul citocromului b. și reductaza nitrit și la nivelul de oxid nitric și oxid de azot citocromului c. procesul de denitrificare complet, atunci cand recuperarea are loc NO3 - N2, transportul de electroni în lanțul respirator poate fi reprezentat după cum urmează (figura 1.).

Fig. 1. Transportul de electroni în procesul de denitrificare

Cantitatea de molecule ATP sintetizate depinde de structura lanțului respirator și prezența și proprietățile reductaze corespunzătoare. În cazul în care denitrificare „total“ de energie este stocată într-o cantitate mai mare decât în ​​„trunchiat“, atunci când a făcut doar etapele distincte ale procesului:

Schematic respirației nitrat prin oxidarea glucozei poate fi reprezentat după cum urmează (Fig. 2).

Fig. Schema 2. Nitrați respirație

Distribuția și rolul denitrificante bacteriilor. bacteriile denitrificatoare sunt larg distribuite în natură. Ei fac parte din toate grupurile majore fiziologice: fototrofice anaerobe facultativi, Chemolithotrophic, Gram-pozitive și Gram-negative. Cu toate acestea, din ce în ce capacitatea de a răspândi bacteria Bacillus denitrificare genuri și Pseudomonas.

Bacteriile denitrificatoare - este locuitorii din apele dulci și marine, soluri de diferite tipuri, cu toate că procesul de denitrificare acestea apar numai în condiții anaerobe. Procesul de denitrificare este considerat a fi dăunătoare pentru agricultură, cum sunt disponibile pentru plantele de nitrați transforma în inaccesibile pentru ei la azot molecular, ceea ce duce la sărăcirea solului cu azot. Cu toate acestea, bacteriile denitrificatoare sunt o verigă importantă în ciclul azotului în natură, îmbogățind atmosfera de azot molecular. Mai mult decât atât, aceste bacterii joacă un rol pozitiv în purificarea apelor subterane și a solului acumulat ca urmare a activităților umane (introducerea unor doze mari de îngrășăminte, ape reziduale industriale), nitrați și nitriți, care, în concentrații mari sunt toxice pentru organismele vii. În acest sens, bacteriile denitrificatoare sunt utilizate pentru purificarea apelor reziduale din azotații.