3) Metabolisme 2: Respiration

Question 1

Hvad er de mest typiske sulfur-molekyler der oxideres?

Answer 1

Grundstoffet sulfur (S)
Hydrogen sulfid (H2S)
Thiosulfat (S2O3(2-)
- sulfit kan også oxideres (SO3(2-))

Question 2

Hvad oxideres sulfur molekylerne oftest til?

Answer 2

Sulfat (SO4(2-))

Question 3

Nævn en af sulfur oxidations pathwayene.

Answer 3

SOX systemet

Question 4

Hvad bruges oxidationen af sulfur molekylerne til?

Answer 4

Reduktionsenergi der bruges til co2 fixering (rather than energi conservatiob).

Question 5

Nævn 4 elekteonaccetorer som bruges af microorganismer i metabolismen

Answer 5

Ilt O2 reduceres til vand H2O

Nitrat NO3- reduceres til nitrit NO2-

Nitrit NO2- reduceres til lattergas N2O

Lattergas reduceres til dinitrogen N2

Sulfat SO4(2-) reduceres til svovlbrinte H2S

Question 6

Hvad hedder bakterierne der danne svovlbrinte H2S?

Answer 6

Sulfatreducerende bakterier

Question 7

Hvad hedder bakterier der ikke danner, men optaget svovlbrinte H2S?

Answer 7

Svovloxiderende bakterier

Question 8

Nævn rækkefølgen ag svovlforbindelser fra mest reducerede til mest oxiderede.

Answer 8

-2 Sulfid/svovlbrinte H2S
0 Elementært svovl S
+2 Thiosulfat S2O3(2-)
+4 Sulfit SO3(2-)
+6 Sulfat SO4(2-)

Question 9

Hvad er bakterier der kun kan lide lidt ilt?

Answer 9

Mikroaerofile

Question 10

Hvad hedder mikroorganismerne der peosucerer metan CH4? Hvilken slags microorganismer er det?

Answer 10

Metanogener

Arkæer

Question 11

Skitser groft hvordan polymerer omdannes til metan.

Answer 11

Polymerer (cellulose, proteiner, glycerider) nedbrydes extracellulært af udskilte hydrolyttiske enzymer.

Monomerene (sukre, amonosyre, fedtsyre) optages af fermenterende microorganismer.
Fermenteringsprodukter: H2 (CO/formate), acetat, methanol

Metanogener bruger fermenteringsprodukterne aka metanogensubstraterne til at danne metan CH4 ud fra metanogenese.

Question 12

Hvilke 3 typer af metanogener er der og hvordan ser deres overordnede reaktionsskemaer ud?

Answer 12

Hydrogenotrofe metanogener:
4 H2 + CO2 -> CH4 + 2 H2O
(H2 ifm. CO eller format)

Metylotrofe metanogener:
4 CH3OH -> 3 CH4 + 2 H2O + CO2

Acetoklastiske metanogener:
CH3COO- + H+ -> CH4 + CO2

Question 13

Gå mere i dybden med hydrogenotrofe metanogeners metabolisme.

Answer 13

Ekstern elektronaccepter - CO2
Elektrondoneren er H2

CO2 reduceres til metan CH4
H2 oxideres til H2O

Question 14

Gå mere i dybden med metylotrofe metanogeners metabolisme.

Answer 14

Ingen ekstern elektronaccepter.

Metanol (CH3OH) oxideres til CO2 hvilket frigiver 6 elektroner.

De 6 elekroner bruges til at reducerer 3 andre methanol molekyler med så der dannes 3 methan.

Question 15

Gå mere i dybden med acetoklastiske metanogeners metabolisme.

Answer 15

Ingen ekstern elektronaccepter.

En del af acetat molekylet CH2COO- oxideres til CO2.
En anden del reduceres til metan.

Question 16

Hvorfor siges metanogener at være respiratoriske organismer?

Answer 16

Fordi de konserverer energi gennem oxidativ fosforylering.

Der er en kort elektrontransportkæde der opbygget enten en proton gradient eller en na+ gradient til at drive ATPsyntasen.

Question 17

Hvad kan undertrykke metanogenesen?

Answer 17

Tilstedeværelsen af nitrat NO3- eller sulfat SO3(2-) fordi reduktion af disse et mere energetisk favorable processer end metanogenesen.

Question 18

Hvad kan undertrykke fermenteringen?

Answer 18

Tilstedeværelsen af ilt.

Question 19

Hvilken af de tre metanogeneser er mest energetisk favorabel?

Answer 19

Hyhydrogenotrofe metanogener (deltaG = -136kj/mol metan)

Metylotrofe metanogener
(-107kj/mol metan)

Acetoklastiske metanogener
(-37 KJ/mol metan)

Question 20

Hvad bliver der af metanen dannet af metanogenerne?

Answer 20

Den kan blive oxideret tilbage til CO2 af metanoteofe microorganismer.

Question 21

I hvilke miljøer finde metanogenerne?

Answer 21

I de anoxiske miljøer såsom akvatisk sediment, dyregut.

Question 22

Hvilket step i nedbrydningen af organisk stof tager metanogenerne sig af?

Answer 22

Det terminale step af nedbrydningen af organisk stof.

Question 23

Hvilke 4 nøgleprotwiner optræder i sox systemet?

Answer 23

SoxYZ

SoxB
SoxXA
SoxCD

Question 24

Hvor befinder de fire nøgleenzymer fra sox systemet sig henne i cellen?

Answer 24

I periplasma

Question 25

Hvilket af nøgleproteinerne binder sulfur molekylet til igennem Sox systemets pathway?

Answer 25

SoxYZ

Question 26

Udfører sox systemet oxidation eller reduktion af sulfur molekylerne?

Answer 26

Oxidation

Question 27

Hvor ender elektroner og hydroner der snuppes fra sulfur molekylet i sox systemet?

Answer 27

Elektroner føres til elektrontransportkæden gennem periplasmatisk cyt c.

Hydroner føres ud af periplasma og forsurer omgivelserne.

Question 28

Hvad sker der hvis et bestemt nøgleenzym fra sox systemet mangler?
Hvilket enzym er der tale om?

Answer 28

Enzym: SoxCD

SoxYZ klumper sulfur molekylerne sammen så der dannes sulfur granula.

Question 29

Hvor i cellen opbevares sulfur granula?

Answer 29

Periplasma

Question 30

Hvordan dannes ATP med og uden tilstedeværelsen ag SoxCD?

Answer 30

Med: sulfur molekylet oxideres i sox systemet og elektronerne der snuppes herved gøres ind i elektrontransportkæden via periplasmatisk cyt c. Herved kan en protongradient opbygges og ATP kan laves ud fra ADP og Pi via oxidativ fosforylering.

Uden: danner sulfur granula og oxideret først sulfur molekylerne når de er transporteret gennem CM. Her oxideres det til sulfit SO3(2-). Sulfit kan herfra enten oxideres og udnyttes i elektrontransportkæden til oxidativ fosforylering eller det kan oxideres og udnyttes til substrat level fosforylering.

Question 31

Hvad hedder processerne der omdanner nitrat (NO3-) til frit kvælstof (N2)?
Oxideres eller reduceres nitrat NO3-?

Answer 31

Denitrifikstion

Reduceres

Question 32

Hvad hedder processen hvor frit kvælstof N2 indfanges af bakterier?

Bliver N2 oxideret eller reduceret?

Answer 32

Nitrifikation

Oxideres

Question 33

Hvilke to organisme grupper samarbejder om nitrifikationen?

Answer 33

Ammonium oxiderende bakterier og arkæer:
Ammoniak oxideres til nitrit og vand
NH4+ + O2 -> NO2- (mm?)

Nitrit oxiderende bakterier:
Nitrit oxideres til nitrat
NO2- -> NO3-

Question 34

Kræver nitrifikationen eller denitrifikstionen tilstedeværelse af ilt?

Answer 34

Nitrifikationen

Question 35

Hvor ses reverse elektron flow og hvad er formålet og den negative konsekvens?

Answer 35

Formål: at danne NADH der skal bruges i calvin cyklussen.

Konsekvens: lavere energi-yield.

Ses hos nitrificerende organismer (ammonium oxiderende bakterier og arkæer og nitrit oxiderende bakterier)

Question 36

Hvilke organismer bruget calvin cyklussen til at fixerer CO2?

Answer 36

Sulfur-oxiderende, jern-oxiderende og aerobe notrificerende organismer.

Question 37

Nævn to vigtige gasser for c-kredsløbet.

Answer 37

CO2
Metan (CH4)

Question 38

Hvor er det største kulstof reservoir?

Answer 38

I sten og sediment

Question 39

Hvad er sammenhængen mellem oxygen- og kuldtofcyklussen?

Answer 39

Fotosyntesen fjerner CO2 og danner O2
Respirationen fjerner O2 og danner CO2

Question 40

Hvad er peimærpeosicenter?