ODDYCHANIE - FIZJOLOGIA BAKTERII

ODDYCHANIE - FIZJOLOGIA BAKTERII

Odłączanie elektronów i protonów (wodoru) od związku utlenionego (substratu) przez dehydrogenazy. Magazynowanie energii w ATP i rozpad substratu (akceptorem elektronów jest O2 lub inny związek chemiczny – beztlenowe). Tlenowe jest bardziej wydajne energetycznie niż beztlenowe.
Bakterie tlenowe (aeroby) uwalniają głównie energię z węglowodanów przy udziale O2  CO2 i H2O. Są to bakteria wolno żyjące i chorobotwórcze.
W glebie, jelitach, wodach są warunki stale lub zmiennie beztlenowe, dlatego wyróżnia się bakterie beztlenowe, jak i względnie beztlenowe. Beztlenowce bezwzględne (anaeroby) żyją tylko, gdy nie ma dostępu tlenu. Zalicza się tu m.in. laseczkę tężca czy jadu kiełbasianego.
Związki utleniane to substrat oddychania. Bakterie mają zdolność wykorzystywania dużej liczby związków organicznych jako substratu oddychania, gł. cukry (przeważnie proste, ale też oligosacharydy i polisacharydy; najwięcej glukoza i fruktoza, nieliczne wielocukry). Wielocukry nie są rozpuszczalne i dlatego nie mogą być pobrane przez komórkę bakterii. Są uprzednio rozkładane na związki proste, a te dopiero są rozpuszczalne i mogą wnikać do komórki. Wielocukry są rozkładane przez ektoenzymy wydalane do podłoża przez bakterie (wiele rozkłada skrobię wydalając amylazę; np. laseczki i pałeczki żwacza, jelit). Mniej bakterii rozkłada pektynę – te są wykorzystywane przy rozszczepianiu lnu, konopi. Pektynę rozkładają też grzyby – przez pektynazę, która umożliwia oddzielenie włókien celulozowych. Ten enzym jest wykorzystywany też w przetwórstwie owocowym, produkowany na skale przemysłową. Błonnik rozkłada mała grupa bakterii żwacza, czasem jelitowe, niektóre grzyby. Lignina jest oporna na rozkład, ale jest hydrolizowana przez pałeczki pokrewne Pseudomonas i niektóre grzyby. Chityna też może być rozkładana.
Oprócz cukrów źródłem energii mogą być lipidy, aldehydy, białka, ketony, alkohole, węglowodory, itp. Najistotniejszym produktem oddychania jest uwalniana energia magazynowana w ATP. Dodatkowo – związki z przekształcenia substratów.
W procesach tlenowych i beztlenowych są różne produkty utleniania:
• procesy tlenowe: ATP (CO2 , H2O) i ATP (CO2 , H2O, produkty częściowo utlenione, np. kwas octowy);
• procesy beztlenowe: fermentacja ATP (kwasy organiczne, alkohole, CO2 , H2 ), ATP (CO2 i zredukowane związki mineralne NO2-, NH4-, N2, SH-, CH4).
Duża część bakterii fermentuje. Jest to proces najprostszy, ale też najmniej wydajny. Powstają różne końcowe produkty, od nich nazwa, np. f. mlekowa, masłowa, itd. Pociąga to za sobą konieczność zużycia znacznie większej ilości substratu przy fermentacji, by uzyskać ten sam efekt. Procesy syntezy i wzrostu zachodzą wolniej niż w warunkach tlenowych. W środowisku gromadzą się duże ilości produktów fermentacji  z czasem zaczynają hamować i zabijać fermentujące organizmy.
Liczne bakterie wytworzyły mechanizm, że przy braku tlenu wykorzystują azotany, siarczany, węglany, rzadziej fosforany czy seleniany, jako akceptory elektronów. Towarzyszy temu redukcja związków organicznych i ich gromadzenie się. Są one mniej wydajne niż tlenowe, ale znacznie bardziej niż fermentacja.
Proces redukcji azotanów (denitryfikacja) jest najpopularniejszy; częściowa do azotynów, całkowita do amoniaku i azotu cząsteczkowego. Częściowa daje związek silnie toksyczny – azotyn i w wodzie, glebie natychmiast podlega on dalszej przemianie (redukowany w denitryfikacji całkowitej lub utleniany przez bakterie nitryfikacyjne). W odizolowanym środowisku (np. w jelicie) są bakterie zdolne do denitryfikacji częściowej
(np. E.coli), ale brak zdolnych do dalszego rozkładu. Azotyn może być wchłaniany, łączy się z hemoglobiną i dochodzi do zatrucia.
Siarczany to jedno z głównych źródeł H2S. Gromadzi się w przydennych warstwach wody lub w morzach w głębszych warstwach.
Węglany też mogą być biorcami elektronów. Ulegają redukcji do metanu. Proces ten wywołują bakterie metanowe, gł. w mułach dennych, zalanych wodą glebach, błotach, gdzie są warunki beztlenowe. Redukcja węglanu na metan towarzyszy oddychaniu, w którym substratem są kwasy tłuszczowe. Źródło metanu – gaz błotny. Może ulegać samozapaleniu. Podobnie powstaje metan w żwaczu przeżuwaczy.

Comments are closed.