Тема 16 "анаеробно дишане"
1. Определението за "анаеробно дишане".
2. нитрати дишане.
3. сулфат дъх.
4. карбонат дъх.
5. фумарат дъх.
1. Определението за "анаеробно дишане"
Анаеробните дишане - реакции анаеробна редокс верига, които намаляват окисляването на органична или неорганична основа се използва като терминал електронен акцептор не е молекулен кислород, и други неорганични вещества (нитрат -NO3 -. Нитрит - NO2 -. Sulfate - SO4 2-. сулфит - SO3 2- СО2, и т.н.) и органични вещества (фумарат, и т.н.) ..... АТР молекула по време на анаеробно дишане формира основно във веригата на електронен транспорт ,. Е. В резултат на фосфорилиране реакции на мембраната, но в по-малки количества, отколкото при аеробни дишане.
В анаеробно дишане крайната електронен акцептор във веригата на електронен транспорт са неорганични или органични съединения. Например, ако крайното акцептор на електрони е SO4 2-. процесът се нарича сулфат дишане. и -sulfatvosstanavlivayuschimi бактерии или сулфат намаляване. В този случай, ако крайният акцептор на електрони е NO3 - или NO2 -. процесът е известен като денитрификация или нитрат дишане. и бактерии, които осъществяват този процес - денитрифициращите. В СО2 действа съответно .. Методът се нарича дишане карбонат като краен акцептор на електрони. и бактерии - метаногенезата (метан). Един от малкото случаи, когато крайният акцептор е органично вещество е дъх фумарат.
Основните характеристики на бактерии, способни да анаеробно дишане:
1) Има съкратен електронен транспорт, или дишане, вериги, т.е.. Е. Те не съдържат всички вектори, характерни за респираторни вериги, работещи в аеробни условия.
2) респираторни анаероби цитохром редуктаза верига заместени с подходящо.
3) Не работете строги анаероби цикъл на Кребс, или е счупен и само изпълнява биосинтетични функции.
4) Основният размер на АТР при анаеробно дишане синтезира през мембрана фосфорилиране.
5) По отношение на молекулен кислород бактерии носещи анаеробно дишане, са факултативни или задължителни анаероби. За облигатни анаеробни бактерии са сулфат намаляване и метаногенезата бактерии. За факултативни анаероби - бактерии и денитрифициращи бактерии носещи фумарат дишане. Факултативни анаероби да преминат му енергийния метаболизъм от аеробно дишане в присъствието на молекулен кислород в средата на анаеробно дишане при отсъствие на молекулен кислород.
6) Добивът на АТР от анаеробно дишане по-малко, отколкото в аеробни, но по-голяма от време на ферментацията.
2. нитрати дишане
Край електронни акцептори по нитрат дишане са нитрат (NO3 -) или нитрит (NO2 -). Резултатът е възстановяването на нитрат дишане NO3 - или NO2 - за газообразните продукти (NO, N2 О, N2) .Summarnuyu реакция нитрат дишане. където субстрат окисляем е глюкоза, и на крайния акцептор на електрони - нитрати, може да се запише, както следва:
Пълният процес се състои от четири редукционни реакции денитрификация, всеки катализирана от специфични мембранни свързан редуктази.
Първи етап. намаляване на нитрати в нитрити, нитрати редуктазни ензими катализират молибден:
Вторият етап. възстановяване на нитрит на азотен оксид, катализира нитрит:
НЕ - 2 + е - + Н + → NO + OH -
Нитрат и нитрит са много чувствителни към молекулен кислород, което инхибира тяхната активност и потиска синтеза. Съответно, тези реакции могат да се осъществяват само в случая, където кислородът е напълно отсъства, или когато концентрацията му е ниска.
Третият етап. редукция на азотен оксид към азотен оксид, азотен оксид редуктаза катализира:
Четвъртият етап. възстановяване на азотен оксид в молекулярен азот, азотен оксид редуктаза катализира:
В денитрифициращите бактерии, които са факултативни анаероби, общо функциониране електронен транспорт верига в случай на аеробно дишане и по-кратък - в анаеробно дишане.
Електрон транспортна верига-денитрифициращи бактерии в анаеробни условия включват всички основни видове мембранно-свързани транспортери: флавопротеини, хинони, цитохроми б и в. Установено е, че нитрат денитрифициращите бактерии, свързани с дихателната верига на нивото на цитохром Ь. и редуктаза нитрит и на нивото на азотен оксид и азотен оксид цитохром с. Пълна процес денитрификация, когато възстановяване настъпва NO3 - на N2, електронен транспорт в дихателната верига може да бъде представена както следва (Фигура 1).
Фиг. 1. Транспорт на електроните в процес на денитрификация
Количеството на синтезираните молекули АТР зависи от структурата на дихателната верига и присъствието и свойствата на съответните редуктаза. Ако "общо" енергия денитрификация се съхранява в по-голямо количество, отколкото в "отрязан", когато се прави само на отделни етапи от процеса:
Схематично нитрат дишане чрез окисление на глюкозата може да бъде представена както следва (Фиг. 2).
Фиг. Схема 2. нитрати дишане
Разпределение и роля на денитрифициращите бактерии. Денитрифициращи бактерии са широко разпространени в природата. Те принадлежат на всички основни физиологични групи: фототропични, Chemolithotrophic, Грам-положителни и грам-отрицателни факултативни анаероби. Въпреки това, все по-често способността да се разпространява на денитрификация бактериите родовете Bacillus и Pseudomonas.
Денитрифициращи бактерии - това е жителите на сладките и морските води, почви от различни видове, въпреки че процеса денитрификация те се срещат само в анаеробни условия. Процесът на денитрификация се счита за вредни за селското стопанство, като на разположение за нитрат растения се превърне в недостъпни за да молекулярен азот, което води до обедняване на почвата с азот. Въпреки това, денитрифициращи бактерии са важна връзка в цикъла на азот в природата, обогатяване на атмосферата на молекулярен азот. Освен това, тези бактерии играят положителна роля в пречистването на подпочвените води и почвата от натрупани в резултат на човешката дейност (въвеждане на високи дози торове, промишлени отпадъчни води), нитрати и нитрити, които във високи концентрации са токсични за живите организми. В тази връзка, денитрифициращи бактерии се използват за пречистване на отпадъчни води от нитратите.