16. A metabolizmus általános jellemzése, anyagcseretípusok. A mikroorganizmusok anaerob kemoheterotróf anyagcseréje

Question 1

Metabolizmus

Answer 1

Katabolizmus + Anabolizmus
(anyagcsere) a sejtben lejátszódó biokémiai folyamatok összessége
1. Katabolizmus: polimerek hidrolízise monomerekké, illetve utóbbiak oxidációja (ATP
termelés)
2. anabolizmus: monomerek szintézise, illetve azok kondenzációja polimerekké
(ATP felhasználás, esetleg redukció).

Question 2

Biokémiai utak

Answer 2

Enzimkatalizált elemi lépésekből állnak; minden enzim átalakítja a szubsztrátját a megfelelő termékké, ami egyben a következő enzim szubsztrátja lesz.
Intermedierek: a biokémiai út köztes termékei (egyben köztes szubsztrátjai).

Question 3

Az élőlények anyagcseréje, szén- és energiaforrás iránti igényük szerint

Answer 3

szénforrás igény:

1. heterotróf (= organotróf): kész szerves anyagot kell felvennie ↔
2. autotróf (= litotróf): szervetlen anyagból (légköri CO2) szerves anyag előállítására képes

energiaforrás igény:

1. kemotróf: kémiai energia átalakításával állít elő ATP-t ↔
2. fototróf: fényenergia átalakításával állít elő ATP-t

C- és E-igény alapján négyféle anyagcseretípus: fotoautotróf (cianobaktérium, zöld kénbaktérium, algák)
kemoautotróf (vas, kén, hidrogén és nitrifikáló baktérium)
fotoheterotróf (zöld és bíbor nemkén baktérium)
kemoheterotróf (protozoon, gombák, állatok, legtöbb baktérium)

Question 4

Kemoheterotróf anyagcsere lényege és fő folyamatai

Answer 4

Táplálkozás szerves anyagokkal (pl. szénhidrát), amely egyszerre C- és E-forrásként is
szolgál

1. Glükolízis: a szénhidrátlebontás központi útvonala –> 1 molekul glükózból –> 2 molekula piroszőlősav, 2 NAD redukálódik, 2 ATP termelődik (szubsztrát szintű foszforiláció, más mint az oxidatív foszforiláció (mitokondriumban terminális o.))
2. Piroszőlősav oxidatív vagy fermentatív úton alakul tovább a sejt anyagcseretípusa és külső körülmények (aerob, anaerob) függvényében

Alternatív út a glükóz lebontására: pentóz-foszfát út –> intermedierjei (pl.: ribóz, ribulóz, trehalóz) fontos építőkövek anabolikus utakhoz

Question 5

Fermentatív anyagcsere (anaerob út)

Answer 5

1. A piroszőlősav oxigén nélkül (anaerob úton, de nem feltétlenül (!) anaerob körülmények
között) alakul tovább
2. ATP már nem képződik, hajtóereje a NADH koenzimek regenerációjának, oxidációjának kényszere
3. Lehetséges fermentáció utak: 
Tejsavas 
Alkoholos 
Propionsavas
Butándiolos 
Vajsavas-butanolos 
Kevert savas erjedés

Question 6

Tejsavas erjedés

Answer 6

1. A koenzimek egy lépésben tejsavvá redukálják a piroszőlősavat
2. Homofermentatív a folyamat: ha >90%-ban tejsav keletkezik, nincs gázképződés
   Heterofermentatív: tejsav csak <90%-ban keletkezik (mellette egyéb termékek, köztük gázok)
3. tejsavbaktériumok → tejipar, tartósítóipar, normál humán mikroflóra

Question 7

Alkoholos erjedés

Answer 7

1. A piroszőlősav dekarboxileződése (CO2 vesztés) után képződő acetaldehidből redukcióval etanol képződik
2. élesztőgombák → sör-, szesz-, boripar

Question 8

Propionsavas erjedés

Answer 8

1. A piroszőlősav koenzimes redukciója és dekarboxileződése után ecetsav és CO2 keletkezik miközben egy másik piroszőlősav molekula propionsavvá redukálódik
2. propionsav-baktériumok → sajtgyártás (aroma!)

Question 9

Butándiolos erjedés

Answer 9

1. Két piroszőlősav kondenzációja, majd dekarboxileződése és redukciója eredményezi a négyszénatomos butándiolt; intermedierje, az acetoin könnyen kimutatható → bizonyos tüdőgyulladást okozó baktériumok diagnosztikájában fontos

Question 10

Vajsavas-butanolos erjedés

Answer 10

Szintén kondenzáció és dekarboxileződés eredményez
négyszénatomos termékeket: vajsav, butanol, de emellett izopropil-alkohol, aceton, CO2 is keletkezik; bizonyos anaerob baktériumok → oldószergyártás

Question 11

Kevert savas erjedés

Answer 11

Bonyolult reakciók hálózata során borostyánkősav, ecetsav, etanol, hangyasav képződik, utóbbi esetleges bomlása H2 és CO2 gázokat eredményez; főleg
az ún. bélbaktériumokra jellemző