Klassische Gärungen Flashcards
Was sind die 5 klassischen Gärungen?
- Alkoholgärung
- Milchsäuregärung
- Probionsäuregärung
- Ameisensäuregärung
- Buttersäure-Butanolgärung
Wie wird in klassischen Gärungen Energie gewonnen? Wie funktioniert dies?
Durch Substratkettenphosphorylierung
⇒ Während dem Abbau organischer Verbindungen wird die bei der Oxidation freiwerdende Energie genutz um Phosphat auf die organische Verbindung zu übertragen. In einem nächsten Schritt wird diese Phosphatgruppe dann auf ATP übertragen
Wie heißt ein weiterer Stoffwechselweg der Glucose zu Ethanol und CO2 vergärt?
KDPG-Weg / Enter-Doudoroff weg
Was ist das Schlüsselenzym des KDPG-Wegs?
KDPG-Aldolase
Welche drei Mirkoorganismen Arten die alkoholishce Gärung betreiben besitzen eine Pyruvat-Decarboxylase?
- Saccharomyces cerevisiae
- Zymomonas mobilis
- Sarcina ventriculi
Was entsteht aus einem Mol Glucose bei dem KDPG-Weg?
- 2 Pyruvat
- 1 NAD(P)H
- 1 NADH + H+
- 1 ATP
Wofür dient der Pentosephosphatzyklus ( weiterer Weg des Hexose-Abbaus)?
- Bereitstellung von NADPH + H+ (Reduktionsmittel bei der Biosynthese)
- Bereitstellung Ribose-5-P (Nukleinsäuren)
- Bereitstellung Erythrose-4-P (aromatische Aminosäuren)
Was sind drei Möglichkeiten für den Nachweis des Glucose-Abbauweges?
- Nachweiß der Schlüsselenzyme
- Nachweiß der Intermediate
- Isotopenmarkierung
Was sind (beispielhaft) charakteristische Eigenschaften von Milchsäurebakterien?
- Gramm-Positiv
- Milchsäure als typisches Gärungsprodukt
- säuretolerant
- vielfach auxotroph
- aerotolerant
- keine Katalase
Was bedeutet Auxotrophie?
⇒ Ergänzungsstoff-bedürtfig
Nicht alle Zellbestandteile werden aus anorganischen Stoffen und der Kohlenstoffquelle hergestellt.
Was benötigen auxotrophe Organismen zum wachsen?
Suppline (Stoffe die für den Stoffwechsel essenziell sind, aber von dem Organismus nicht selber hergestellt werden können)
Was bedeutet Prototrophie?
Es werden keine Suppline zum Wachstum benötigt
Was sind die 3 Typen der Milchsäuregärung? Was sind jeweils die Schlüsselenzyme?
- Homofermentative Milchsäuregärung
- Aldolase
- Triosephosphat-Isomerase
- Heterofermentative Milchsäure Gärung
- Phosphoketolase (X-5-P spezifisch)
- Transaldolase
- Transketolase
- Bifidobacterium-Gärung
- Phosphoketolase (F-6-P spezifisch)
- Transaldolase
- Transketolase
Was sind die Schritte der homofermentativen Milchsäuregärung?
- Glucose mittels Glykolyse zu 2 Pyruvat → Gewinn 2 NADH + H+
- Umwandlung von Pyruvat in Lactat durch die Lactat-Dehydrogenase
Welche Arten der Milchsäurebakterien betreiben die homofermentative Milchsäuregärung?
- Streptococcus salivarius
- Streptococcus mutans
- Enterococcus faecalis
- Lactocossus lactis
Wie viel Mol ATP gewinnt man durch die Homofermentative Milchsäuregärung von einem Mol Glucose?
2 Mol
Was ist der Unterschied bei der Vergärung von Glucose bei homofermentativen und heterofermentativen Milchsäuregärern?
Bei der heterofermentativen Milchsäuregärung findet keine Glykolyse statt, sondern Glucose wird auf verschiedenen Wegen zu Xylulose-5-P umgewandelt
Welche Arten der Milschsäurebakterien betreiben heterofermentative Milchsäuregärung?
- Leuconostoc mesenteroides
- Lactobacillus brevis
Was ist das Schlüsselenzym der heterofemerntativen Milchsäuregärung?
Phosphoketolase
In welche Produkte spaltet die Phosphoketolase Xylulose-5-P?
- Acetylphosphat
- Glycerinaldehyd-3-P
Welches Intermediat der heterofermentativen Milchsäuregärung wird zu welchen Produkten wie umgewandelt?
- Acetylphosphat → Acetat (durch Acetat-Kinase) oder Ethanol (nichts angegeben)
- Glycerinaldehyd-3-P → Lactat ( mittels Glykolyse und Lactatdehydrogenase)
Wie viel Mol ATP werden bei der heterofermentativen Milchsäuregärung aus jedem Mol Glucose (Pentosen) gewonnen?
1 Mol (bei der vergärung von Pentosen 2 Mol)
Wie unterscheidet sich die Phosphoketolase der Bifidobacterium-Gärung von der der heterofermentativen Gärung?
Sie kann neben Xylulose-5-P auch Fructose-6-P umsetzen.
Was sind die Produkte der Bifidobacterium-Gärung?
Acetat und Lactat
Welche Art der Milchsäurebakterien betreibt die Bifidobacterium-Gärung?
- Bifidobacterium bifidum
Wie viel Mol ATP entstehen aus bei der Bifidobacterium-Gärung aus einem Mol Glucose?
2,5 Mol
Was ist die Strukturformel von Milchsäure (Lactat)?
Was sind (beispielhaft) charakteristische Eigenschaften von Probionsäurebakterien?
- Gram-positiv
- Probionsäure als charakteristisches Gärungsprodukt
- Kohlendioxid-Fixierung
- verwerten Milchsäure unter anoxischen Bedingungen
- Mikroaerotolerant
Was ist die Strukturformel von Probionsäure?
Was sind typische Substrate der Probionsäuregärung?
- Lactat
- Alanin
- Succinat
- Glucose
Was sind die drei Wege der Probionsäuregärung?
- Methylmalonyl-CoA-Weg
- Acrylyl-CoA-Weg
- decarboxylierung von Succinat
Was sind die Schritte des Methylmalonyl-CoA-Wegs, die für eine ausgeglichene Redox-Bilanz sorgen?
- Lacta → Pyruvat
- durch Lactatdehydrogenase
- Pyruvat → CO2 und Acetyl-CoA
- 4 Reduktionsäquivalente werden frei
- Acetyl-CoA → Acetyl-P
- durch Phosphotransacetylase
- Acetyl-P → Acetat
- durch Acetatkinase
- ATP entsteht
Wie lautet die Reaktionsgleichung des Methylmalonyl-CoA-Weges
3 Lactat → 2 Propionat + 1 Acetat + 1 CO2
Wie wird Alanin zu Probionsäure vergärt? (Reaktionsgeichung)
3 Alanin + 2 H2O → 2 Propionat + CO2 + 3 Ammonium + Acetat
Was ist das besondere bei der Vergärung von Succinat zu Probionsäure?
Durch die Decarboxylierung von Succinat wird ein Natriumgradient aufgebaut, welcher für die Synthese von ATP verwendet wird
Wie wird die Ameisensäuregärung auch genannt?
Gemischte Säuregärung
Welche Klasse der Bakterein betreiben gemischte Säuregärung?
Enterobakterien
Was sind (beispielhaft) charackteristische Eigenschaften der Enterobakterien?
- Gram-negativ
- gemischte Säuregärung
- typisches Gärungsprodukt: Ameisensäure (Formiat)
- fakultativ aerob
- viele pathogene Arten
Wie verläuft die Verstoffwechslung von Glucose bei Enterobakterien unter oxischen und anoxischen Bedingungen?
1.) Oxisch:
- vollständige Oxidation zu CO2 durch Glykolyse und TCC
- Produkte: CO2 und H2O
2.) Anoxisch:
- gemischte Säuregärung
- Säuren, Alkohole, CO2, H2 als Produkte
Was ist das Schlüsselenzym der gemischten Säuregärung?
Pyruvat-Formiat-Lyase (wichtige bedeutung im anaeroben Stoffwechsel)
Welche Reaktion katalysiert das Schlüsselenzym der gemischten Säuregärung?
Pyruvat → Acetyl-CoA + Formiat
Zu was können die Produkte der Pyruvat-Formiat-Lyase weiter regieren?
Säuren, Alkohole, CO2 , H2
Welche Gruppe von Bakterien betreibt die Buttersäure-Butanolgärung?
Clostridien
Was sind (beispielhaft) charakteristische Eigenschaften der Chlosteridien?
- Gram-positiv
- strikt anaerob Besitzen
- eine Pyruvat:Ferredoxin-Oxidoreduktase anstelle einer Pyruvatdehydrogenase
Was ist der Unterschied zwischen der Pyruvat:Ferredoxin-Oxidoreduktase zur Pyruvatdehydrogenase?
Die freiwerdenden Elektronen werden bei der Pyruvat:Ferredoxin-Oxidoreduktase nicht auf NAD+ übertragen sondern auf Ferridoxin
Was sind Krankheiten/Gifte die durch Vertreter der Closteridien ausgelößt/produziert werden?
- Botulismus-Toxin
- Wundstarrkrampf
- Gasbrand
Wie wird Glucose durch Clostridien verstoffwechselt?
- Glucose → Pyruvat (Glykolyse)
- Pyruvat → Acetyl-CoA + CO2 + {2H}
- katalysiert durch Pyruvat:Ferredoxin-Oxidoreduktase
- Entstehung von Säuren, Alkohol, CO2, H2 und anderem durch Gärung
- Produkte: Butanol, 2-Propanol, Butyrat
Was ist eine weiter wichtige Gärung die durch Clostridien durchgeführt wird?
Stickland-Reaktion (Paarweise Vergärung Aminosäuren)
Wie läuft die Stickland-Reaktion ab?
Eine Aminosäure wird oxidiert wobei Reduktionsäquivalente entstehen. Diese werden verwendet um eine zweite Aminosäure zu reduzieren. Bei beiden Vorgängen wird ATP frei.
Wann entsteht bei der heterofermentativen MIlchsäuregärung Acetat aus Acetylphosphat und wann Ethanol?
- Acetat: Beim Abbau von Pentosen
- Ethanol: Beim Abbau von Hexosen
