Gärungen Flashcards
Was ist das Ziel der klassischen/primären Gärung?
Gewinnung von Energie durch Substratkettenphosphorylierung
-> anaerobe Nahrungsketten
Welche möglichen Wege der Substratkettenphosphorylierung gibt es?
1) 1,3-Bisphosphoglycerat -> 3-phosphoglycerat
2) Phosphoenolpyruvat -> Pyruvat
3) Acetylphosphat -> Acetat
4) Butyrylphosphat -> Butyrat
Was ist Zymomonas mobilis? Was macht es ?
- anaerobes Bakterium, stäbchenförmig
- vergärt Glucose wie Hefe zu Ethanol und CO2, aber über einen anderen Stoffwechselweg
- > KDPG-Weg oder Entnervt-Doudoroff-Weg
3 Wege des Hexoseabbaus/Alkoholgärung
1) Fructose-1,6-bisphosphat-Weg
2) KPDG-Weg/Entnervt-Doudoroff-Weg
3) Pentosephosphat-Weg
Fructose-1,6-bisphosphat-Weg
Nachweis Schlüsselenzym 6-Phosphofructokinase
KDPG-Weg
Beim Abbau von Glucose wird ein Zwischenproduktgebildet, über 6PG-Dehydrogenase entsteht 2-Keto-3-desoxy-6-phosphogluconat
-> über KDPG-Aldolase zu Pyruvat und Glycerinaldehyd-3-phosphat gespalten
Pentosephosphat-Weg
2 zusätzliche Enzyme Transaldolase, Transketolase
Schlüsselenzym zum Nachweis der Reaktion ist 6-Phosphogluconat-dehydrogenase
Welche drei mikrobiologischen Organismen machen Alkoholgärung und Pyruvat-Decarboxylase?
Was wird bei allen anderen MOś gebildet?
- Saccharomyces cerevisiae (Hefe)
- Zymomonas mobilis
- Sarcina ventriculi
- bei allen anderen entsteht Acetaldehyd aus Acetyl-CoA
Milchsäurebakterien Eigenschaften
Gram-positiv, Obligate Gärer Aerotolerante Keine Endosporen Keine Katalase Auxotroph
Homofermentative Milchsäuregärung Beispielorganismen Gärungsprodukt Weg Wie viel ATP?
- Streptococcus salivarius, S. mutans
- Gärungsprodukte: nur
Glucose über Glykolyse zu 2 Pyruvat —> über Lactat-Dehydrogenase zu 2 Lactat
2 ATP
Heterofermentative Milchsäuregärung Beispielorganismen Gärungsprodukte Wichtige Enzyme ATP?
- Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus brevis
- Lactat, CO2, Ethanol, Acetat
- Phosphoketolase
1-2 ATP
Bifidobacterium
Bifidobacterium bifidum
Lactat, Acetat
2,5 ATP
Bedeutung der Milchsäurebakterien
- Konservierung und Veredlung von Lebensmitteln
- Weinherstellung
- Futtermittel
- Chemikalien
Wodurch wird Dextran gebildet?
Leuconostoc mesenteroides
Eigenschaften von Propionsäurebakterien
- Gram positiv, unbewegliche Stäbchen
- Gärungsprodukt: Propionsäure
- mikroaerotolerant
- Kohlenstoff-Fixierung
3 Wege der Propionsäuregärung
- Methylmalonyl-CoA-Weg
- Acrylyl-CoA-Weg
- Decarboxylierung von Succinat
Methylmalonyl-CoA Weg
3 Lactat-> 2 Propionat + 1 Acetat +1 CO2
Umwandlung von Acetyl-CoA in Acetat über Phosphotrnsacetylase (PTA) und Acetat-kinase (AK)
Acrylyl-CoA Weg
Lactyl-CoA -> Acrylyl-CoA -< Propionyl-CoA
Decarboxylierung von Succinat
Propionigenium modestum
Aufbau eines Natriumgradienten, Entstehung Propionat
Ameisensäuregärung
Eigenschaften von Enterobakterien
- Gram-negativ
- fakultativ aerob
- Gärungsprodukt Ameisensäure (Formiat)
- viele pathogens Arten
Aerobe Ameisensäuregärung
Verstoffwechselung Glucose nach TCC, Atmung zu CO2
Anaerobe Ameisensäuregärung
Gemischte Säuregärung -> Säuren (Succinat, Lactat, Acetat Formiat), Alkohole (2,3-Butandiol), CO2 , H2
Welches Bakterium dient als Nachweis von fäkalen Verunreinigungen?
Escherichia coli
Charakteristische Eigenschaften von Clostridien (Buttersäure-Butanolgärung)
- Gram-positiv
- Endosporenbildner
- strikt anaerob
- peritrich begeißelt
Typische Substrate bei saccharolytischem Stoffwechsel
Fructose, Glucose Lactose Mannitol Raffinose Xylose Cellulose Chitin Pektin und Stärke
Substrate bei proteolytischem Stoffwechsel
Proteine
Peptide
Freie Aminosäuren
Beispiele für Pathogene Clostridien
- Clostridium botulinum (Botulismus-Toxin)
- Clostridium tetani (Wundstarrkrampf)
- Clostridium histolyticum (Gasbrand)
- Clostridium perfringens (Gasbrand)
Botulismus-Toxin
- Protein
- Nervengifte, das die Freisetzung von Acetylcholin im Nervensystem verhindert
- > lähmt die Nerven temporär
Verstoffwechselung von Glucose durch Clostridien
Glucose (Glykolyse) —> Pyruvat (Pyruvat-Ferrodoxin-Oxidoreduktase) —> Acetyl-CoA + Coo2 + 2H (Gärung) ———-> Säuren + Alkohole + CO2 + H2 +andere
Was macht Clostridium kluyveri?
Vergärung von Ethanol und Acetat
Interspecies Hydrogen Transfer
Bei Glykolyse werden H2 von Ruminococcus Albus -> Wolinella succinogenes übertragen für Protonengradientenaufbau, damit Fumarat zu Succinat überführt werden kann
Wozu dient die Wasserstofffreisetzung?
Wirkt sich positiv auf den Energiegewinn aus
Wie nennt sich die paarweise Vergärung von Aminosäuren durch Clostridien?
Strickland-Reaktionen
Oxidierte AS: Alanin, Leucin, Isoleucin, Valin, Histidin -> als H-Donator
Reduzierte AS: Glycin, Prolin, Hydroxyprolim, Tryptophan, Arginin -> als H-Akzeptoren
Was sind die zwei Funktionen von Citrat-Zyklus und Pentosephosphat-Zyklus?
- Katabolische Funktion: Abbau von Acetyl-CoA bzw Hexosen
2. Anabolische Funktion: Bereitstellung von Vorstufen für Biosynthesen
Wozu dient der C3-C4-Stoffwechsel ?
Auffüllung des TCC
Maximaler Energiegewinn durch Gärung der Glucose?
1-4 ATP
Welche zwei Ernährungsweisen werden bei der anaeroben Atmung genutzt?
Chemolithoautotroph
Chemoorganoheterotroph
Was wird bei anaeroben Atmungen statt O2 als Elektronenakzeptoren verwendet?
- anorganische Verbindung
- CO2
- Fumarat
Womit ist der respiratorische Stoffwechsel verbunden?
Atmungskettenphosphorylierung
Was sind die Voraussetzungen für anaerobe Atmung?
- Reaktion muss energetisch möglich sein, Differenz der Redoxpotentiale muss negativ sein
- es müssen Enzyme vorhanden sein, die die Reaktion katalysieren können
Formel für die Umrechnugn des Redoxpotentials
ΔG0 = -n x F x ΔE0
Nitratatmung
Dissimilatorische Nitratreduktion
-> Denitrifikation
Welche Enzyme helfen der Denitrifikation
Nitrat-Reduktase
Nitrit-Reduktase
Stickstoffoxid-Reduktase
Distickstoff-Reduktase
Alle Dentrifikanten sind….
Fakultativ aerob
Unter welcher Bedingung findet die anaerobe Atmung statt?
Abwesenheit von O2 und Gegenwart von Nitrat oder Nitrit
-> sonst Aerobe Atmung
Weitere Formen der Nitratreduktion
- Assimilatorische Nitratreduktion (Bereitstellung von Ammonium)
- Ammonifikation (Unterbringung von Reduktionskraft)
Bedeutung der Denitrifikation
- schließt Stickstoffkreislauf
- ermöglicht Entfernung von gelöstem Stickstoff bei Abwasserreinigung
- unerwünscht in der Landwirtschaft
- Freisetzung von Stickstoffoxiden in der Atmosphäre
Denitrifikation
NO3- -> No2- -> NO -> N2O-> N2
