Energieschema chemotropher Organismen

Universität Hohenheim
Institut für Lebensmitteltechnologie - Fg. Lebensmittelmikrobiologie Prof. Dr. H. Schmidt
Mikrobiologisches Großpraktikum
Energiestoffwechsel
chemotropher Organismen
27.05.2005
Betreuer: Dr.rer.nat. Martin Kicherer
Margit Beck
Gliederung
n
n
Haupttypen des mikrobiellen Stoffwechsels
Unterscheidung nach Energiequelle
¡
n
Chemolithotrophe Lebewesen/Stoffumsetzungen
Chemoorganotrophie:
¡
¡
Atmung
Gärung
n
n
n
alkoholische Gärung
Milchsäure-Gärung
gemischte Säuregärung
Haupttypen des mikrobiellen
Stoffwechsels
n
Unterscheidung nach Energiequelle:
n
n
n
phototroph:
chemotroph:
Licht
chemische Verbindungen
Unterscheidung nach C-Quelle:
n
n
autotroph:
heterotroph:
CO2
organische C-Verbindungen
-trophie = Nahrung
Unterscheidung nach
Energiequelle
n
Chemotrophie:
n
Chemoorganotrophie:
organische Energiequellen
n
n
n
n
n
Atmung
Gärung
Nitratatmung
Sulfatatmung, Methylotrophie
Chemolithotrophie:
anorganische Energiequellen
n
n
n
n
n
n
Wasserstoff-Oxidation
Schwefel-Oxidation
Eisen-Oxidation
Methanogenese
Acetogenese
Nitrifikation
Chemolithotrophe
Lebewesen/Stoffumsetzungen:
n
Wasserstoff-Oxidation
¡
hydrogenotrophe Bakterien wie z. B. die der
Gattung Ralstonia:
¡
n
Wasserstoff (Dihydrogen) + Sauerstoff (Dioxygen) zu
Wasser:
2 H2 + O2 2 H2O
Schwefel-Oxidation
¡
Bakterien der Art Thiobacillus thiooxidans:
¡
Schwefelwasserstoff + Sauerstoff (Dioxygen) zu
Schwefelsäure:
H2S + 2 O2
H2SO4
Atmung
n
Glycolyse:
n
n
n
Abbau von Glucose zu 2Pyruvat
Bilanz: 2 ATP
oxidative Pyruvat-Decarboxylierung
n
Synthese von Acetyl-CoA
2 Pyruvat + 2 NAD+ + 2 CoA à 2 Acetyl-CoA + 2 CO2 + 2 NADH
n
Citratcyclus
n
n
Oxidation der Acetylgruppen
Bilanz: 2 ATP
Glucose à 10 NAD(P)H + 2 FADH2 + 4 ATP + 6 CO2
n
oxidative Phosphorylierung
n
Bilanz: max. 34 ATP
à Gesamtbilanz: 38 ATP pro Molekül Glucose
Gärung
n
n
n
anaerober, der Energiebereitstellung
dienender Prozeß
allgemein gilt: geringe Energieausbeute,
folglich hohe Stoffumsätze
Energiegewinn:
Atmung:
Ethanolgärung:
Nitratatmung:
G0,: -2869kJ
G0,: - 197 kJ
G0,: -2715 kJ
alkoholische Gärung
n
Alkoholische Getränke: v.a. von Saccharomyces
cerevisiae (bedingt fakultativ anaerob)
Glucose
2 CO2
Glycolyse
2 Pyruvat
n
2 NAD+
2 Acetaldehyd
PyruvatDecarboxylase
n
2 NADH
2 Ethanol
AlkoholDehydrogenase
Energiegewinn: 2 ATP aus
Substratkettenphosphorylierung der Glycolyse
Pasteur-Effekt: Gärung kommt in Gegenwart von O2
zum Erliegen
Milchsäure-Gärung
n
Milchsäurebakterien (anaerob)
COOH
Glucose
CHOH
2 NADH
Glycolyse
2 Pyruvat
2
NAD+
CH3
2 Lactat
Lactat-Dehydrogenase
n
Energiegewinn: 2 ATP aus
Substratkettenphosphorylierung der
Glycolyse
gemischte Säuregärung
n
n
n
Enterobakterien (fakultativ
anaerob)
Pyruvat-Formiat-Lyase
(induziert unter anaeroben
Bedingungen) wandelt
Pyruvat in Acetyl-CoA und
Formiat um
Acetyl-CoA wird reduktiv zu
Ethanol und unter
Energiegewinn
(Substratkettenphosphorylier
ung) zu Acetat umgesetzt
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Energiestoffwechsel
chemotropher Organismen
Danke für die Aufmerksamkeit