Was ist Bakterienatmung?

ie Menschen und andere Tiere müssen Bakterien atmen. In einigen Fällen atmen Bakterien wie Menschen mit Sauerstoff. In anderen Situationen verwenden Bakterien ein oder mehrere unterschiedliche Moleküle als endgültigen Elektronenakzeptor für die Atmung. Der Zweck der Atmung besteht darin die Zelle mit den geeigneten Molekülen zur Erzeugung von Energie in Form von Adenosintriphosphat ATP zu versorgen. ATP ist die Energiewährung von Zellen in der wichtige zelluläre Prozesse ablaufen.

Glykolyse

Die Bakterienatmung beginnt mit einem Schritt der Glykolyse. Dabei geht es in erster Linie um den Abbau von Zucker zu ATP und wichtigen Nebenprodukten. Bei der Glykolyse liefert ein als Pyruvat bekanntes organisches Molekül Energie an den Kreb-Zyklus und wird in zwei Moleküle Acetyl-CoA zerlegt. Acetyl-CoA ist die Hauptkohlenstoffquelle die in den Kreb-Kreislauf zur Energieerzeugung gelangt. Der Kreb-Zyklus verwendet diese Moleküle um eine kleine Menge ATP und eine große Menge NADH + und FADH2 zu erzeugen. NADH + und FADH2 spielen eine wichtige Rolle bei der Abgabe von Protonen an das Membranpotential in der Elektronentransportkette wodurch die ATP-Produktion weiter vorangetrieben wird.

Der Protonengradient

NADH + und FADH2 dienen als Transportmittel für Protonen. Diese Moleküle wandern vom Kreb-Zyklus in die Elektronentransportkette und tragen Protonen. In der Elektronentransportkette spenden NADH + und FADH2 Protonen und erhöhen den Protonengradienten an der Außenseite der Zelle. Sobald sich genügend Protonen außerhalb der Zellmembran befinden kann die Zelle mit der Produktion von Adenosintriphosphat beginnen.

Elektronentransportkette

Zusätzlich zu Sauerstoff können Bakterien mit vielen verschiedenen anorganischen und organischen Molekülen atmen. Laut der Ohio State University verwenden anaerobe Bakterien anstelle von Sauerstoff anorganische Moleküle wie Nitrat Sulfat und Carbonat als endgültige Elektronenakzeptoren. Diese Moleküle sitzen am Ende der Elektronentransportkette. Die Elektronentransportkette in Bakterien nutzt die Glykolyseprodukte ein Prozess der Zucker abbaut um einen Protonengradienten über die Außenseite der Zellmembran zu erzeugen. Diese Protonen kreuzen dann über die Zellmembran zurück und treiben die Addition einer Phosphatgruppe an Adenosindiphosphat ein Adenosinmolekül mit nur 2 Phosphatgruppen um Adenosintriphosphat herzustellen.

Probleme

Mutationen in Genen in der Die Elektronentransportkette verursacht eine verminderte Funktion in der Kette was dazu führen kann dass die Zelle nicht genug Energie zum Leben produziert. Oft sind Mutationen in der Elektronentransportkette schädlich; Sie verursachen Zelltod. Zelluläre Prozesse können ohne die von der Elektronentransportkette erzeugte Energie einfach nicht ablaufen.

Gifte

Die Elektronentransportkette kann durch den Einsatz von Giften blockiert werden. Rattengift wirkt indem es einen der ersten Schritte in der Elektronentransportkette blockiert. Andere Gifte wie Cyanid und Kohlenmonoxid blockieren weiter unten in der Kette. Die Verwendung von Giften wird normalerweise nicht empfohlen um eine problematische Bakterienpopulation zu bekämpfen da die Gifte nicht zwischen menschlichen und bakteriellen Elektronentransportketten unterscheiden