Πώς μπορούν ορισμένοι οργανισμοί να διατηρήσουν τη ζωή απουσία οξυγόνου σε μοριακό επίπεδο;
1. Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων:
* Αερόβια αναπνοή: Στους οργανισμούς αναπνοής οξυγόνου, η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων (κ.λπ.) χρησιμοποιεί οξυγόνο ως τελικό δέκτη ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια κινούνται μέσα από την αλυσίδα, απελευθερώνοντας ενέργεια που χρησιμοποιείται για την αντλία πρωτονίων σε μια μεμβράνη, δημιουργώντας μια κλίση. Αυτή η κλίση εξουσιάζει τη συνθετάση ΑΤΡ, δημιουργώντας ΑΤΡ, το ενεργειακό νόμισμα των κυττάρων.
* Αναερόβια αναπνοή: Τα Anaerobes χρησιμοποιούν άλλα μόρια ως ακροδέκτες ακροδεκτών αντί για οξυγόνο. Αυτά τα μόρια περιλαμβάνουν:
* νιτρικά (no3-) :Χρησιμοποιείται από βακτηρίδια απέρριψης για την παραγωγή αερίου αζώτου (N2).
* θειικό άλας (SO42-) :Χρησιμοποιείται από βακτήρια μείωσης θειικού άλατος για την παραγωγή υδρογόνου (H2S).
* διοξείδιο του άνθρακα (CO2) :Χρησιμοποιείται από μεθανογόνα για την παραγωγή μεθανίου (CH4).
* IRON (FE3+) :Χρησιμοποιείται από βακτήρια μείωσης σιδήρου για την παραγωγή σιδήρου σιδήρου (Fe2+).
2. Ζύμωση:
* γλυκόλυση: Τόσο οι αερόβιοι όσο και οι αναερόβιοι οργανισμοί μπορούν να εκτελέσουν γλυκόλυση, η οποία διασπά τη γλυκόζη σε πυροσταφυλικό. Αυτό δημιουργεί μια μικρή ποσότητα ΑΤΡ, αλλά δεν απαιτεί οξυγόνο.
* Ζύμωση: Ελλείψει οξυγόνου, ορισμένα αναερόβια μετατρέπουν το πυροσταφυλικό σε διάφορα προϊόντα, όπως:
* γαλακτικό οξύ: Που παράγονται από ορισμένα βακτήρια και τους μύες μας κατά τη διάρκεια της έντονης δραστηριότητας.
* αιθανόλη: Που παράγεται από ζύμη κατά τη διάρκεια της αλκοολικής ζύμωσης.
* Βουτυρικό: Που παράγονται από μερικά βακτήρια στο έντερο.
3. Εναλλακτικές μεταβολικές οδούς:
* Τα Anaerobes συχνά έχουν εξειδικευμένα ένζυμα και μεταβολικές οδούς για να προσαρμοστούν σε περιβάλλοντα χαμηλού οξυγόνου. Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν:
* οξείδωση σουλφιδίου :Ορισμένα βακτήρια μπορούν να οξειδώσουν το σουλφίδιο (H2S) σε θείο ή θειικό άλας (SO42-) για να παράγουν ενέργεια.
* Οξείδωση μεθανίου :Ορισμένα βακτήρια μπορούν να οξειδώσουν το μεθάνιο (CH4) σε CO2 για να παράγουν ενέργεια.
* οξείδωση σιδήρου :Ορισμένα βακτηρίδια μπορούν να οξειδώσουν τον σιδηρούχο σίδηρο (Fe2+) στον σιδήρου σιδήρου (Fe3+) για να παράγουν ενέργεια.
Παραδείγματα αναερόβιων οργανισμών:
* βακτήρια: Πολλά βακτήρια, όπως το Clostridium και το Bacteroides, είναι αναερόβια. Ευδοκιμούν σε περιβάλλοντα όπως οι περιοχές του εντέρου, του εδάφους και των υδάτων.
* archaea: Πολλοί αρχαίοι, όπως και τα μεθανογόνα, είναι αυστηρά αναερόβια. Ζουν σε σκληρά περιβάλλοντα όπως θερμές πηγές, βάλτους και τα πεπτικά ζώα.
* Protozoa: Ορισμένα πρωτόζωα, όπως και η Giardia, είναι αναερόβια. Ζουν σε περιβάλλοντα φτωχού οξυγόνου όπως το στάσιμο νερό.
* μύκητες: Ενώ οι περισσότεροι μύκητες είναι αερόβια, μερικές ζυμομύκητες είναι προαιρετικές αναερόβες, που σημαίνει ότι μπορούν να επιβιώσουν τόσο σε πλούσια σε οξυγόνο όσο και σε περιβάλλοντα φτωχού οξυγόνου.
Βασικά σημεία:
* Τα αναερόβια έχουν προσαρμοστεί για να χρησιμοποιήσουν εναλλακτικούς δέκτες ηλεκτρονίων και μεταβολικές οδούς για να διατηρήσουν τη ζωή απουσία οξυγόνου.
* Αυτές οι προσαρμογές τους επιτρέπουν να ευδοκιμούν σε διαφορετικά περιβάλλοντα, όπως τα οπές του εντέρου, του εδάφους και των βαθιών.
* Η κατανόηση του αναερόβιου μεταβολισμού είναι ζωτικής σημασίας για τη μελέτη των μικροβιακών οικοσυστημάτων, την ανάπτυξη βιοκαυσίμων και την κατανόηση της ανθρώπινης υγείας.
