Anaerobe Atmung: Ausgangssubstrate wie Glukose, Zucker, organische Säuren, Aminosäuren und Alkohole

Häufige Ausgangssubstrate für anaerobe Atmung

Anaerobe Atmung nutzt andere Elektronenakzeptoren als Sauerstoff (z. B. Nitrat, Sulfat, Fumarat, CO₂). Die Ausgangssubstrate variieren je nach Organismus und metabolischem Weg:

1. Glukose: Das universellste Substrat. Glykolyse baut sie zu Pyruvat ab und erzeugt ATP und NADH ohne Sauerstoff. Weitere Gärungs- oder anaerobe Atmungswege regenerieren NAD⁺.
2. Andere Zucker: Fruktose, Saccharose, Laktose, Maltose – hydrolysiert oder phosphoryliert, um in die Glykolyse einzutreten.
3. Organische Säuren: Laktat, Pyruvat, Succinat, Malat, Fumarat. Werden von verschiedenen Bakterien und Archaeen als Elektronendonator oder Kohlenstoffquelle in der anaeroben Atmung verwendet (z. B. Fumaratatmung, Sulfatreduktion mit Laktat).
4. Aminosäuren: Deaminiert zu Ammoniak und Kohlenstoffskeletten (Ketosäuren), die in den zentralen Stoffwechsel eintreten. Einige Anaerobier (Clostridien) sind auf die Aminosäuregärung (Stickland-Reaktionen) spezialisiert.
5. Alkohole: Ethanol, Methanol. Einige Bakterien und Archaeen oxidieren Alkohole als Elektronendonator (z. B. Ethanol → Acetat mit Nitratreduktion). Hefen gären Zucker zu Ethanol (Gärung, nicht anaerobe Atmung).

Vielfalt der Wege

Mikroorganismen zeigen enorme metabolische Vielfalt. Anaerobe Atmungswege umfassen Denitrifikation (NO₃⁻ → N₂), Sulfatreduktion (SO₄²⁻ → H₂S), Methanogenese (CO₂ → CH₄) und Fumarat/Schwefel/Metallreduktion. Jeder verwendet spezifische Elektronendonatoren und -akzeptoren, was der ökologischen Nischenanpassung entspricht.