Hvad er bakteriel respiration?

Som mennesker og andre dyr skal bakterier trække vejret. I nogle tilfælde bruger bakterier ilt til respiration, som mennesker gør. I andre situationer bruger bakterier et eller flere forskellige molekyler som en sidste elektronacceptor til åndedræt. Formålet med åndedræt er at tilvejebringe cellen med de passende molekyler til dannelse af energi i form af adenosintrifosfat, ATP. ATP er cellenes energimargin, der tillader vigtige cellulære processer at fortsætte.

Glykolyse

Bakteriel åndedræt begynder med et trin, glykolyse, der primært beskæftiger sig med nedbrydning af sukker for at skabe ATP og vigtige biprodukter. I glycolyse leverer et organisk molekyle kendt som pyruvat energi til Krebs cyklus og nedbrydes i to molekyler acetyl-CoA. Acetyl-CoA er den vigtigste kilde til kulstof, der kommer ind i Krebs cyklus til energiproduktion. Krebs cyklus bruger disse molekyler til at skabe en lille mængde ATP, og en stor mængde NADH + og FADH2. NADH + og FADH2 har stor betydning for at donere protoner til membranpotentialet omkring elektrontransportkæden, som yderligere driver produktion af ATP.

Proton Gradient

NADH + og FADH2 fungerer som transporter til protoner. Disse molekyler bevæger sig fra Krebs cyklus til elektrontransportkæden og bærer protoner. I elektrontransportkæden donerer NADH + og FADH2 protoner og øger protongradienten på ydersiden af ​​cellen. Når nok protoner flytter uden for cellemembranen, er cellen klar til at begynde at producere adenosintrifosfat.

Elektron transportkæde

Ud over ilt kan bakterier respondere med mange forskellige uorganiske og organiske molekyler. Ifølge Ohio State University anvender anaerobe bakterier uorganiske molekyler som nitrat, sulfat og carbonat som endelige elektronacceptorer på stedet for ilt. Disse molekyler sidder ved enden af ​​elektrontransportkæden. Elektrontransportkæden i bakterier bruger produkterne af glycolyse, en proces der nedbryder sukkerarter, for at skabe en protongradient på tværs af ydersiden af ​​cellemembranen. Disse protoner krydser derefter tilbage over cellemembranen, idet tilsætningen af ​​en phosphatgruppe til adenosindiphosphat, et adenosinmolekyle med kun 2 phosphatgrupper, frembringes adenosintrifosfat.

Problemer

Mutationer i gener i elektron transportkæde forårsager nedsat funktion i kæden, hvilket kan resultere i, at cellen ikke producerer nok energi til at leve. Ofte er mutationer i elektrontransportkæden skadelige; de forårsager celledød. Cellular processer kan simpelthen ikke fortsætte uden den energi, der produceres fra elektrontransportkæden.

Frugter

Elektronik transportkæden kan blokeres ved brug af giftstoffer. Rottegift virker ved at blokere et af de første trin i elektrontransportkæden. Andre giftstoffer som cyanid og carbonmonoxid blok trin længere nede i kæden. Anvendelse af giftstoffer anbefales typisk ikke til at kontrollere en problematisk bakteriepopulation, da giftstoffer ikke skelner mellem menneskelige og bakterielle elektron transportkæder.