ההבדל העיקרי - חיידקים אירוביים לעומת אנאירוביים

חיידקים מייצגים תחום גדול של אורגניזמים פרוקריוטים. אורכם מעט מיקרומטר ובעל מספר צורות כגון כדורים, מוטות וספירלות. חיידקים חיים במגוון עצום של בתי גידול כגון אדמה, מים, מעיינות חמים חומציים, פסולת רדיואקטיבית, חלקים עמוקים של קרום כדור הארץ, וכטפילים בבעלי חיים וצמחים. הם חיוניים למיחזור חומרים מזינים על ידי פירוק חומרים אורגניים וקיבוע חנקן מהאטמוספירה במחזורי הזנה. חיידקים מציגים מגוון סוגים מטבוליים גם כן. חיידקים אירוביים ואנאירוביים הן שתי קבוצות החיידקים המסווגות לפי סוג הנשימה. ה ההבדל העיקרי בין חיידקים אירוביים לאנאירוביים זה חיידקים אנאירוביים משתמשים בחמצן מולקולרי כקבל האלקטרונים הסופי בשרשרת הובלת האלקטרונים ואילו חיידקים אנאירוביים משתמשים במולקולות או בתרכובות אחרות כקבלני האלקטרונים הסופיים.

אזורי מפתח מכוסים

1. מה הם חיידקים אירוביים - הגדרה, עובדות, מנגנון הנשימה 2. מה הם חיידקים אנאירוביים - הגדרה, עובדות, מנגנון הנשימה 3. מה הדמיון בין חיידקים אירוביים לאנאירוביים - מתאר תכונות נפוצות 4. מה ההבדל בין חיידקים אירוביים לאנאירוביים - השוואה בין הבדלים מרכזיים

מונחי מפתח: חיידקים אירוביים, חיידקים אנאירוביים, שרשרת תחבורה אלקטרו, קולט אלקטרונים סופי, חמצן מולקולרי

מה הם חיידקים אירוביים

חיידקים אירוביים מתייחסים למיקרואורגניזמים הגדלים בנוכחות חמצן. ארבעת סוגי החיידקים שיכולים לנצל חמצן הם אירובים מחייבים, אנאירובים פקולטטיביים, מיקרואירופילים ואנאירובים אווירו -סובלניים. חובה על אירובים להשתמש בחמצן כדי לחמצן סוכרים ושומנים כדי לייצר אנרגיה בתהליך הנקרא נשימה סלולרית. אם יש חמצן, אנאירובים פקולטטיביים להשתמש בחמצן לנשימה שלהם. מיקרואירופילים דורשים חמצן כדי לשרוד, אך דורשים סביבות המכילות רמות נמוכות יותר של חמצן מכפי שיש באטמוספירה. אנאירובים של סוכנות אוויר אינם דורשים חמצן אך הם אינם נפגעים מחמצן כחיידקים אנאירוביים. ההתנהגות של סוגים שונים של חיידקים בתרבית נוזלית מוצגת באיור 1.

איור 1: התנהגות של סוגים שונים של חיידקים בתרבות נוזלית 1 - אירובים מחויבים, 2 - אנאירובים מחויבים, 3 - חיידקים פקולטטיביים, 4 - מיקרו -ארוופילים, 5 - חיידקים אווירו -סובלניים.

חיידקים אירוביים מחמצנים חד -סוכרים כמו גלוקוז בנוכחות חמצן דרך הנשימה התאית. שלושת השלבים של הנשימה האירובית הם מחזור קרבס, גליקוליזה וזרחן חמצוני. במהלך הגליקוליזה, הגלוקוז (C6) מתפרק לשתי מולקולות פירובט (C3) בציטופלזמה. בנוכחות חמצן, פירובט משתלב עם אוקסלואצטט (C4) על מנת ליצור ציטראט (C6), ומבטל אצטיל-CoA במהלך מחזור חומצת הלימון. מחזור חומצת הלימון הוא השלב השני של הנשימה התאית, המכונה גם מחזור קרבס. במהלך מחזור קרבס, פחמן דו חמצני מסולק כפסולת, תוך הפחתת NAD ל- NADH. שישה NADH, שני FADH2 ושני ATP לכל מולקולת גלוקוז אחת מיוצרים על ידי מחזור קרבס. זרחון חמצוני, שהוא השלב השלישי של הנשימה הסלולרית שבו שרשרת הובלת האלקטרונים משמשת לייצור 30 ATP על ידי האנזים ATP סינתז, משתמשת ב- NADH וה- FADH שהוזכרו לעיל.₂ מולקולות. התגובה הכימית המאוזנת של חמצון הגלוקוז מוצגת להלן.

ג₆ח₁₂או₆ + 6 O₂ + 38 ADP + 38 פוספט → 6 CO₂ + 6 ח₂O + 38 ATP

לקטובצילוס, שחפת Mycobacterium ו- Nocardia הן כמה דוגמאות לחיידקים אירוביים.

מה הם חיידקים אנאירוביים

חיידקים אנאירוביים הם מיקרואורגניזמים הגדלים בהיעדר חמצן. החיידקים שאינם מסוגלים לסבול חמצן נקראים מחייבים אנאירובים. אנאירובים פקולטטיביים יכול לצמוח ללא חמצן. אבל, הם מסוגלים להשתמש בחמצן, אם הוא זמין במדיום כדי לייצר יותר אנרגיה מאשר בנשימה אנאירובית רגילה. למרות חיידקים או -סובלניים אין להשתמש בחמצן, הם יכולים לשרוד בנוכחות חמצן. חיידקים אנאירוביים ממלאים תפקיד מרכזי במחזורי הזנה כגון מחזור חנקן. החיידקים האנאירוביים במחזור החנקן ותפקידם מוצגים באיור 2.

איור 2: מחזור חנקן

חלק מהנאירובים החייבים משתמשים בתסיסה ואילו האחרים משתמשים בנשימה אנאירובית. חיידקים אירטולרנטיים הם תסיסה למהדרין ואילו אנאירובים פקולטטיביים משתמשים בתסיסה, נשימה אנאירובית או נשימה אירובית.

תְסִיסָה

שני סוגי התסיסה הם תסיסה של חומצת חלב ותסיסת אתנול. שתי השיטות סטטיסטיות עם הגליקוליזה. השלב השני הוא התסיסה. שרשרת הובלת אלקטרונים אינה מועסקת בתסיסה. התגובות הכימיות לכל סוג תסיסה מוצגות להלן.

תסיסה של חומצה לקטית

ג₆ח₁₂או₆ + 2 ADP + 2 פוספט → 2 חומצת חלב + 2 ATP

תסיסה של אתנול

ג₆ח₁₂או₆ + 2 ADP + 2 פוספט → 2 C.₂ח₅OH + 2 CO₂↑ + 2 ATP

נשימה אנאירובית

מקבל האלקטרונים הסופי של הנשימה האנאירובית אינו החמצן המולקולרי כמו בנשימה אירובית. סוגים שונים של אורגניזמים משתמשים בסוגים שונים של מקבלי אלקטרונים סופיים. אלה יכולים להיות יונים כגון גופרית, ברזל, מנגן (IV), קובלט (III) ואורניום (VI) ותרכובות כגון פומרט, סולפט, חנקתי או פחמן דו חמצני. חיידקים מתנוגניים הם סוג אחד כזה של אורגניזמים שמשתמשים בפחמן דו חמצני כמקבל האלקטרונים הסופי בהיעדר חמצן. הם מייצרים גז מתאן כתוצר לוואי. Bacteroides, Clostridium ו- E. coli הן כמה דוגמאות לחיידקים אנאירוביים.

קווי דמיון בין חיידקים אירוביים ואנאירוביים

ההבדל בין חיידקים אירוביים ואנאירוביים

הַגדָרָה

חיידקים אירוביים: חיידקים אירוביים מתייחסים למיקרואורגניזמים הגדלים בנוכחות חמצן.

חיידקים אנאירוביים: חיידקים אנאירוביים מתייחסים למיקרואורגניזמים הגדלים בהיעדר חמצן.

מַשְׁמָעוּת

חיידקים אירוביים: מקבל האלקטרונים הסופי של החיידקים האירוביים הוא חמצן מולקולרי.

חיידקים אנאירוביים: מקבל האלקטרונים הסופי של החיידקים האנאירוביים יכול להיות ברזל, גופרית, חנקתי, פומרט או פחמן דו חמצני.

יכולת לטהר חמצן

חיידקים אירוביים: לחיידקים אירוביים יש אנזימים לניקוי חמצן על ידי קטלאז או סופר -חמצן.

חיידקים אנאירוביים: לחיידקים אנאירוביים אין אנזימים לניקוי חמצן.

נוכחות של חמצן

חיידקים אירוביים: חיידקים אירוביים יכולים לשרוד רק בנוכחות חמצן.

חיידקים אנאירוביים: חיידקים אנאירוביים אינם יכולים לשרוד בנוכחות חמצן.

קולט אלקטרונים סופי

חיידקים אירוביים: מים מיוצרים מהחמצן המולקולרי על ידי חיידקים אירוביים.

חיידקים אנאירוביים: חנקות, מתאן, גופרית וחומרים דמויי אצטט מיוצרים על ידי חיידקים אנאירוביים.

בית גידול

חיידקים אירוביים: חיידקים אירוביים חיים באדמה, במים ועל משטחים שונים.

חיידקים אנאירוביים: חיידקים אנאירוביים חיים באזורים המדולדלים בחמצן כגון מערכת העיכול (קיבה עד פי הטבעת) של בעלי חיים.

יעילות ייצור האנרגיה

חיידקים אירוביים: חיידקים אירוביים מייצרים יותר אנרגיה.

חיידקים אנאירוביים: חיידקים אנאירוביים מייצרים פחות אנרגיה.

במדיום נוזלי

חיידקים אירוביים: חיידקים אירוביים מגיעים אל פני השטח של המדיום במדיום נוזלי.

חיידקים אנאירוביים: חיידקים אנאירוביים מתיישבים בתחתית המדיום.

דוגמאות

חיידקים אירוביים: לקטובצילוס, שחפת Mycobacterium ו- Nocardia הן כמה דוגמאות לחיידקים אירוביים.

חיידקים אנאירוביים: Bacteroides, Clostridium ו- E. coli הן כמה דוגמאות לחיידקים אנאירוביים.

סיכום

חיידקים אירוביים ואנאירוביים הם שני סוגים של חיידקים הנבדלים בקבלן האלקטרונים הסופי של שרשרת הובלת האלקטרונים. חיידקים אירוביים משתמשים בחמצן מולקולרי כמקבל האלקטרונים הסופי בעוד שחיידקים אנאירוביים משתמשים בחומרים אחרים כקולט האלקטרונים הסופי. ההבדל העיקרי בין חיידקים אירוביים לאנאירוביים הוא סוג מקבל האלקטרונים הסופי במהלך הנשימה הסלולרית.

התייחסות:

1. Haddock, B A ו- C W Jones. "נשימה חיידקית". סקירות בקטריולוגיות, הספרייה הלאומית לרפואה של ארה"ב, מרץ 1977, זמין כאן.

באדיבות התמונה:

1. "אנאירובי" מאת פיקסי - יצירה משלו (תחום ציבורי) באמצעות Commons Wikimedia2. "מחזור חנקן" מאת Cicle_del_nitrogen_de.svg: *Cicle_del_nitrogen_ca.svg: Johann Dréo (משתמש: Nojhan), traduction de Joanjoc d'après תמונה: מחזור אזוטה fr.svg. עבודה נגזרת: Burkhard (שיחה) Nitrogen_Cycle.jpg: הסוכנות להגנת הסביבה עבודה: Raeky (שיחה)-Cicle_del_nitrogen_de.svgNitrogen_Cycle.jpg (CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia