Metabolisme Flashcards
Chemotrophs
Use chemical compounds as energy source
Phototrophs
Use light as energy source
Chemolithotrophs
Use inorganic chemicals
Chemoorganotrophs
Use organic chemicals
Chemolithoautotrophs
C=CO2
Mixotrophs
C = organic
Photoautotrophs
C = CO2
Photoheterotrophs
C = organic
Redox reaktioner
Oxidation: fjernelse af elektron
H2 –> 2e(-) + 2H(+)
Reduktion: tilførsel af elektron
1/2 O2 + 2e(-) –> O(-2)
H2 + 1/2 O2 –> H2O
Elektrontårnet
Jo højere placeret på tårnet, desto højere tendens til at donere elektroner
Jo længere nede på tårnet, desto højere tendens til at modtage elektroner
Reduktionspotentiale: E_0’ (V)
Stoffets tendens til at blive reduceret. Kan aflæses på elektrontårnet.
Udregning af energiudbytte
ΔG^0’ = -n * F * ΔE_0’
n = antal overførte elektroner per mol
F = Faradays konstant = 96.5 kJ V^-1
Hvornår stiger energiudbyttet?
når forskellen i reduktionspotentiale mellem elektrondonor og elektronacceptor øges
Hvad afhænger energiudbyttet af?
Koncentrationen af de involverede stoffer
Under reaktionen aA + bB –> cC + dD, er energiudbyttet:
ΔG = ΔG^0’ + RT * ln(K)
R = gaskonstant = 8.3 J mol^-1K^-1
T= temp (K)
K = ((C)^c * (D)^d)/((A)^a * (B)^b)
Hvad styrer energiudbyttet ift koncentration?
Jo højere substratkoncentration, jo højere energiudbytte
Jo højere produktionkoncentration, jo lavere energiudbytte
Anaerob metabolisme
Forgæring
Anaerob oxidation
- CO2 reduktion: homoacetogenese og metanogenese
- Sulfat reduktion
- Nitrat reduktion
Nitrat
NO3^-1 (elektronacceptor)
Nitrat reduktion
Assimilativ:
- Nitrat til ammonium (fleste prokaryoter)
Dissimilativ
- Nitrat respiration
- Denitrifikation
Nitrat respiration
Nitrat (NO3 (-)) –> nitrit (NO2 (-))
Mange fakultativt anaerobe eller mikroaerofile bakterier, fx E.coli
Nitrit
NO2^-1
Denitrifikation
Nitrat –> nitrit –> nitrogenoxid (NO) –> lattergas (N2O) –> nitrogen
Mange fakultativt anaerobe bakterier og nogle archaea
Sulfat reduktion
Dissimilativ sulfat reduktion
Sulfatreducerende prokaryoter
- fx en del gamma-proteobakterier:
- desulfovibrio
-desulfofococcus
- desulfobacter
- desulfobacterium
- Archaeoglobus (archaea)
Hvad er det typiske produkt af sulfat reduktion?
svovlbrinte H2S
Sulfat
SO4^-2
elektronacceptor
Homoacetogenese (hvem udfører denne process?)
H2 + CO2 –> edikesyre (CH3OOH)
Ofte gram positive
Metanogenese (hvem udfører denne process?)
H2 + CO2 – metan (CH4)
Udelukkende bestemte slægter af Archaea
Metan produktion - metanogenese
Obligat anaerobe archaea
H2 + Co2 –> CH4
CH3COOH –> Ch4 + CO2
Andre substrater for metan produktion
metanol
etanol
myresyre
pyruvat
metylaminer
dimetylsulfid
Elektrondonorer
H2 : Metanogenese, homoacetogenese og sulfat reduktion
Simple organiske molekyler: Sulfat reduktion, denitrifikation og nitrat reduktion
Elektronacceptorer
CO2: Metanogenese og homoacetogenese
Sulfat/sulfit/svovl: Sulfat reduktion
Nitrat/O2: Denitrifikation og nitrat reduktion
Forgæring
Redox proces UDEN ekstern terminal elektronacceptor
Danner ATP gennem substrate-level phosporylation
Oxidation
Redox proces MED ekstern terminal elektronacceptor
Danner ATP gennem oxidativ fosforylation
Energirige forbindelser involveret i substrate-level phosphorylation
Acetyl-CoA
Propinyl-Coa
Butyryl-CoA
Acetylphosphate
m.m
Almindelige forgæringer og nogle af mikroorganismerne bag
Alkoholforgæring
- saccharomyces
Mælkesyreforgæring
- Lactobacillus, lactococcus og streptococcus
Blandet syre-forgæring (eddikesyre, succinate, mælkesyre, myresyre, H2 og CO2)
- E.coli
Smærsyreforgæring
- Clostridium
Metanogenese (ikke alle former er forgæring)
Endergonisk og exergonisk reaktion
Endergonisk: Positiv værdi og optager derfor energi. Mindre spontan
Exergonisk: Negativ værdi og afgiver energi. Mere spontan
Syntrofi
Fænomen hvor en organisme bruger de metaboliske produkter fra en anden.
2 CH3Ch3OH + 2 H2O –> 4 H2 + 2 CH3COO + 2 H
Knaldgasbakterier (Kemolitoautotrof prokaryot)
Elektrondonor: H2
Elektronacceptor O2 (NO3)
Udvalgt slægt: Cupriavidus
Sulfatreducerende bakterier og archaea (Kemolitoautotrof prokaryot)
elektrondonor: H2
Elektronacceptor SO4^2- (S)
Udvalgt slægt: Desulfovibrido
Metanogene archaea (Kemolitoautotrof prokaryot)
Elektrondonor: H2
Elektronacceptor: Co2
Udvalgt slægt: Methanobacterium
Svovlbakterier (Kemolitoautotrof prokaryot)
Elektrondonor: H2S (S)
Elektronacceptor: O2 (NO3)
Udvalgt slægt: Thiobacillus
Ammoniumoxiderende bakterier og archaea (Kemolitoautotrof prokaryot)
Elektrondonor: NH4/NH4
Elektronacceptor: O2
Udvalgt slægt: Nitrosomonas
Nitritoxiderende bakterier (Kemolitoautotrof prokaryot)
Elektrondonor: NO2
Elektronacceptor: O2
Udvalgt slægt: Nitrobacter
Vigtige elektrondonor i kemolitrofi
High:
H2
H2S
NH4/NH3
NO2
Low:
Autotrofi hom kemolito(auto)trofe
CO2 optag via Calvin cyklus
Hvad giver NADPH
Revers elektron transport
Koster energi
