Hlavný rozdiel - aeróbne vs anaeróbne baktérie

Baktérie predstavujú veľkú doménu prokaryotických organizmov. Majú niekoľko mikrometrov a majú niekoľko tvarov, ako sú gule, tyče a špirály. Baktérie žijú v rôznych biotopoch, ako sú pôda, voda, kyslé horúce pramene, rádioaktívny odpad, hlboké časti zemskej kôry a ako paraziti v zvieratách a rastlinách alebo na nich. Sú životne dôležité pri recyklácii živín rozkladom organických materiálov a fixáciou dusíka z atmosféry v živných cykloch. Baktérie tiež vykazujú rôzne metabolické typy. Aeróbne a anaeróbne baktérie sú dve skupiny baktérií klasifikované podľa typu dýchania. The hlavný rozdiel medzi aeróbnymi a anaeróbnymi baktériami je to anaeróbne baktérie používajú molekulárny kyslík ako konečný akceptor elektrónov v reťazci transportu elektrónov, zatiaľ čo anaeróbne baktérie používajú ako konečný akceptor elektrónov iné molekuly alebo zlúčeniny.

Pokryté kľúčové oblasti

1. Čo sú to aeróbne baktérie - Definícia, fakty, mechanizmus dýchania 2. Čo sú to anaeróbne baktérie - Definícia, fakty, mechanizmus dýchania 3. Aké sú podobnosti medzi aeróbnymi a anaeróbnymi baktériami - Prehľad bežných funkcií 4. Aký je rozdiel medzi aeróbnymi a anaeróbnymi baktériami - Porovnanie kľúčových rozdielov

Kľúčové pojmy: aeróbne baktérie, anaeróbne baktérie, reťazec elektrického transportu, konečný elektrónový akceptor, molekulárny kyslík

Čo sú aeróbne baktérie

Aeróbne baktérie sa týkajú mikroorganizmov, ktoré rastú v prítomnosti kyslíka. Štyrmi druhmi baktérií, ktoré môžu využívať kyslík, sú obligátne aeróby, fakultatívne anaeróby, mikroaerofily a aerotolerantné anaeróby. Obligátne aeróby použite kyslík na oxidáciu cukrov a tukov na výrobu energie v procese nazývanom bunkové dýchanie. Ak je k dispozícii kyslík, fakultatívne anaeróby používať na dýchanie kyslík. Mikroaerofily na prežitie vyžadujú kyslík, ale vyžadujú prostredie s nižším množstvom kyslíka, ako je prítomné v atmosfére. Aerotolerantné anaeróby nevyžadujú kyslík, ale nie sú poškodzované kyslíkom ako anaeróbne baktérie. Správanie rôznych typov baktérií v kvapalnej kultúre je znázornené na obrázku 1.

Obrázok 1: Správanie rôznych bakteriálnych typov v kvapalnej kultúre 1 - povinné aeróby, 2 - povinné anaeróby, 3 - fakultatívne baktérie, 4 - mikroaerofily, 5 - aerotolerantné baktérie

Aeróbne baktérie oxidujú monosacharidy, ako je glukóza, v prítomnosti kyslíka bunkovým dýchaním. Tri kroky aeróbneho dýchania sú Krebsov cyklus, glykolýza a oxidačná fosforylácia. Pri glykolýze sa glukóza (C6) v cytoplazme rozloží na dve molekuly pyruvátu (C3). V prítomnosti kyslíka sa pyruvát kombinuje s oxaloacetátom (C4) za vzniku citrátu (C6), pričom sa eliminuje acetyl-CoA počas cyklu kyseliny citrónovej. Cyklus kyseliny citrónovej je druhým stupňom bunkového dýchania, ktorý sa nazýva aj Krebsov cyklus. Počas Krebsovho cyklu je oxid uhličitý eliminovaný ako odpad, pričom sa NAD mení na NADH. Krebsov cyklus produkuje šesť NADH, dva FADH2 a dva ATP na jednu molekulu glukózy. Oxidačná fosforylácia, ktorá je tretím stupňom bunkového dýchania, v ktorom sa elektrónový transportný reťazec používa na produkciu 30 ATP enzýmom ATP syntáza, používa vyššie uvedené NADH a FADH.₂ molekuly. Vyvážená chemická reakcia oxidácie glukózy je uvedená nižšie.

C.₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 38 ADP + 38 fosfát → 6 CO₂ + 6 H₂O + 38 ATP

Lactobacillus, Mycobacterium tuberculosis a Nocardia sú niektoré z príkladov aeróbnych baktérií.

Čo sú to anaeróbne baktérie

Anaeróbne baktérie sú mikroorganizmy, ktoré rastú bez kyslíka. Baktérie, ktoré nie sú schopné tolerovať kyslík, sa nazývajú povinné anaeróby. Fakultatívne anaeróby môže rásť bez kyslíka. Sú však schopné používať kyslík, ak je k dispozícii v médiu na generovanie viac energie ako pri bežnom anaeróbnom dýchaní. Predsa aerotolerantné baktérie nepoužívajte kyslík, môžu prežiť v prítomnosti kyslíka. Anaeróbne baktérie hrajú hlavnú úlohu v cykloch živín, ako je cyklus dusíka. Anaeróbne baktérie v dusíkovom cykle a ich úloha sú znázornené na obrázku 2.

Obrázok 2: Cyklus dusíka

Niektoré povinné anaeróby používajú fermentáciu, zatiaľ čo iné používajú anaeróbne dýchanie. Aerotolerantné baktérie sú prísne fermentačné, zatiaľ čo fakultatívne anaeróby používajú buď fermentáciu, anaeróbne dýchanie alebo aeróbne dýchanie.

Fermentácia

Dva typy fermentácie sú fermentácia kyselinou mliečnou a etanolová fermentácia. Obe metódy štatisticky hodnotia glykolýzu. Druhým krokom je kvasenie. Na fermentáciu sa nepoužíva reťazec transportu elektrónov. Chemické reakcie pre každý typ fermentácie sú uvedené nižšie.

Fermentácia kyselinou mliečnou

C.₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 fosfát → 2 kyselina mliečna + 2 ATP

Fermentácia etanolom

C.₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 fosfát → 2 ° C₂H₅OH + 2 CO₂↑ + 2 ATP

Anaeróbne dýchanie

Konečným akceptorom anaeróbneho dýchania elektrónov nie je molekulárny kyslík ako pri aeróbnom dýchaní. Rôzne druhy organizmov používajú rôzne typy konečných akceptorov elektrónov. Môžu to byť ióny, ako je síra, železitý, mangán (IV), kobalt (III) a urán (VI), a zlúčeniny, ako je fumarát, síran, dusičnan alebo oxid uhličitý. Metanogénne baktérie sú jedným z typov organizmov, ktoré v neprítomnosti kyslíka používajú ako konečný akceptor elektrónov oxid uhličitý. Ako vedľajší produkt produkujú plynný metán. Bacteroides, Clostridium a E. coli sú niektoré z príkladov anaeróbnych baktérií.

Podobnosti medzi aeróbnymi a anaeróbnymi baktériami

Rozdiel medzi aeróbnymi a anaeróbnymi baktériami

Definícia

Aeróbne baktérie: Aeróbne baktérie sa týkajú mikroorganizmov, ktoré rastú v prítomnosti kyslíka.

Anaeróbne baktérie: Anaeróbnymi baktériami sa rozumejú mikroorganizmy, ktoré rastú bez kyslíka.

Význam

Aeróbne baktérie: Konečným akceptorom elektrónov aeróbnych baktérií je molekulárny kyslík.

Anaeróbne baktérie: Konečným elektrónovým akceptorom anaeróbnych baktérií môže byť železo, síra, dusičnan, fumarát alebo oxid uhličitý.

Schopnosť detoxikovať kyslík

Aeróbne baktérie: Aeróbne baktérie majú enzýmy na detoxikáciu kyslíka katalázou alebo superoxidom.

Anaeróbne baktérie: Anaeróbne baktérie neobsahujú enzýmy na detoxikáciu kyslíka.

Prítomnosť kyslíka

Aeróbne baktérie: Aeróbne baktérie môžu prežiť iba v prítomnosti kyslíka.

Anaeróbne baktérie: Anaeróbne baktérie nedokážu prežiť v prítomnosti kyslíka.

Konečný elektrónový akceptor

Aeróbne baktérie: Vodu vyrábajú z molekulárneho kyslíka aeróbne baktérie.

Anaeróbne baktérie: Látky podobné dusičnanom, metánu, sulfidu a acetátu vyrábajú anaeróbne baktérie.

Habitat

Aeróbne baktérie: Aeróbne baktérie žijú v pôde, vode a na rôznych povrchoch.

Anaeróbne baktérie: Anaeróbne baktérie žijú v oblastiach s nedostatkom kyslíka, ako je tráviaci systém (žalúdok až konečník) zvierat.

Účinnosť výroby energie

Aeróbne baktérie: Aeróbne baktérie produkujú viac energie.

Anaeróbne baktérie: Anaeróbne baktérie produkujú menej energie.

V tekutom médiu

Aeróbne baktérie: Aeróbne baktérie sa dostávajú na povrch média v kvapalnom médiu.

Anaeróbne baktérie: Anaeróbne baktérie sa usadzujú na dne média.

Príklady

Aeróbne baktérie: Lactobacillus, Mycobacterium tuberculosis a Nocardia sú niektoré z príkladov aeróbnych baktérií.

Anaeróbne baktérie: Bacteroides, Clostridium a E. coli sú niektoré z príkladov anaeróbnych baktérií.

Záver

Aeróbne a anaeróbne baktérie sú dva druhy baktérií, ktoré sa líšia konečným akceptorom elektrónov v reťazci transportu elektrónov. Aeróbne baktérie používajú molekulárny kyslík ako konečný akceptor elektrónov, zatiaľ čo anaeróbne baktérie používajú ako konečný akceptor elektrónov iné látky. Hlavným rozdielom medzi aeróbnymi a anaeróbnymi baktériami je typ konečného akceptora elektrónov počas bunkového dýchania.

Referencia:

1. Haddock, B A a C W Jones. "Bakteriálne dýchanie." Bacteriological Reviews, Národná lekárska knižnica USA, marec 1977, k dispozícii tu.

Obrázok so súhlasom:

1. „Anaeróbny“ od Pixie - vlastná práca (verejná doména) prostredníctvom Commons Wikimedia2. „Cyklus dusíka“ Autor: Cicle_del_nitrogen_de.svg: *Cicle_del_nitrogen_ca.svg: Johann Dréo (Používateľ: Nojhan), tradícia Joanjoc d'après Obrázok: Cyklus azote fr.svg. Odvodená práca: Burkhard (diskusia) Nitrogen_Cycleivative.jpg: Ochrana životného prostredia dielo: Raeky (diskusia)-Cicle_del_nitrogen_de.svgNitrogen_Cycle.jpg (CC BY-SA 3.0) cez Commons Wikimedia