Hvordan kan nogle organismer opretholde livet i fravær af ilt på molekylært niveau?

Organismer, der kan leve uden ilt, kaldes anaerobes . Disse organismer bruger alternative elektronacceptorer i deres metaboliske veje til at generere energi. Her er en sammenbrud på molekylært niveau:

1. Elektrontransportkæde:

* aerob respiration: I ilt-vejrtrækningsorganismer bruger elektrontransportkæden (osv.) Oxygen som den endelige elektronacceptor. Elektroner bevæger sig gennem kæden og frigiver energi, der bruges til at pumpe protoner over en membran, hvilket skaber en gradient. Denne gradient kræfter ATP -syntase, der genererer ATP, cellernes energiflade.

* anaerob respiration: Anaerobes anvender andre molekyler som terminalelektronacceptorer i stedet for ilt. Disse molekyler inkluderer:

* nitrat (NO3-) :Anvendt af denitrificering af bakterier til at producere nitrogengas (N2).

* sulfat (SO42-) :Anvendt af sulfatreducerende bakterier til at producere hydrogensulfid (H2S).

* kuldioxid (CO2) :Anvendt af methanogener til at producere methan (CH4).

* jern (Fe3+) :Brugt af jernreducerende bakterier til at producere jernholdigt jern (Fe2+).

2. Fermentering:

* glykolyse: Både aerobe og anaerobe organismer kan udføre glycolyse, der nedbryder glukose i pyruvat. Dette genererer en lille mængde ATP, men det kræver ikke ilt.

* gæring: I mangel af ilt konverterer nogle anaerober pyruvat til forskellige produkter, såsom:

* mælkesyre: Produceret af nogle bakterier og vores muskler under anstrengende aktivitet.

* ethanol: Produceret af gær under alkoholisk gæring.

* butyrat: Produceret af nogle bakterier i tarmen.

3. Alternative metaboliske veje:

* Anaerober har ofte specialiserede enzymer og metaboliske veje til at tilpasse sig lavt iltmiljøer. Disse kan omfatte:

* sulfidoxidation :Nogle bakterier kan oxidere sulfid (H2S) til svovl (er) eller sulfat (SO42-) for at generere energi.

* methanoxidation :Nogle bakterier kan oxidere methan (CH4) til CO2 for at producere energi.

* jernoxidation :Nogle bakterier kan oxidere jernholdigt jern (Fe2+) til ferrisk jern (Fe3+) for at generere energi.

Eksempler på anaerobe organismer:

* bakterier: Mange bakterier, såsom Clostridium og Bacteroides, er anaerobe. De trives i miljøer som tarmen, jord og vandloggede områder.

* archaea: Mange Archaea, ligesom methanogener, er strenge anaerober. De bor i hårde miljøer som varme kilder, sumpe og fordøjelseskanaler hos dyr.

* Protozoa: Nogle protozoer, som Giardia, er anaerobe. De lever i iltfattige miljøer som stillestående vand.

* svampe: Mens de fleste svampe er aerobe, er nogle gær fakultative anaerober, hvilket betyder, at de kan overleve i både iltrige og iltfattige miljøer.

Nøglepunkter:

* Anaerobes har tilpasset sig til at anvende alternative elektronacceptorer og metaboliske veje til at opretholde livet i fravær af ilt.

* Disse tilpasninger giver dem mulighed for at trives i forskellige miljøer, såsom tarm, jord og dybhavsventiler.

* At forstå anaerob metabolisme er afgørende for at studere mikrobielle økosystemer, udvikle biobrændstoffer og forstå menneskers sundhed.