Belangrijkste verschil - Aërobe versus anaërobe bacteriën

Bacteriën vertegenwoordigen een groot domein van prokaryotische organismen. Ze zijn enkele micrometers lang en hebben verschillende vormen zoals bollen, staven en spiralen. Bacteriën leven in een grote verscheidenheid aan habitats, zoals bodem, water, zure warmwaterbronnen, radioactief afval, diepe delen van de aardkorst en als parasieten in of op dieren en planten. Ze zijn van vitaal belang bij het recyclen van voedingsstoffen door organische materialen af ​​​​te breken en stikstof uit de atmosfeer te fixeren in nutriëntenkringlopen. Bacteriën vertonen ook een verscheidenheid aan metabolische typen. Aërobe en anaërobe bacteriën zijn de twee groepen bacteriën die zijn geclassificeerd op basis van het type ademhaling. De grootste verschil tussen aërobe en anaërobe bacteriën is dat: anaërobe bacteriën gebruiken moleculaire zuurstof als de laatste elektronenacceptor in de elektronentransportketen, terwijl anaërobe bacteriën andere moleculen of verbindingen gebruiken als de laatste elektronenacceptor.

Belangrijkste gebieden die worden gedekt

1. Wat zijn aerobe bacteriën? - Definitie, feiten, ademhalingsmechanisme 2. Wat zijn anaërobe bacteriën? - Definitie, feiten, ademhalingsmechanisme 3. Wat zijn de overeenkomsten tussen aërobe en anaërobe bacteriën? – Overzicht van gemeenschappelijke functies 4. Wat is het verschil tussen aërobe en anaërobe bacteriën? – Vergelijking van de belangrijkste verschillen

Sleutelbegrippen: aërobe bacteriën, anaërobe bacteriën, elektrotransportketen, uiteindelijke elektronenacceptor, moleculaire zuurstof

Wat zijn aerobe bacteriën?

Aerobe bacteriën verwijzen naar de micro-organismen die groeien in aanwezigheid van zuurstof. De vier soorten bacteriën die zuurstof kunnen gebruiken zijn obligate aeroben, facultatieve anaëroben, microaerofielen en aerotolerante anaëroben. Verplichte aeroben zuurstof gebruiken om suikers en vetten te oxideren om energie op te wekken in een proces dat cellulaire ademhaling wordt genoemd. Als er zuurstof beschikbaar is, facultatieve anaëroben zuurstof gebruiken voor hun ademhaling. Microaërofielen hebben zuurstof nodig om te overleven, maar hebben omgevingen nodig die minder zuurstof bevatten dan in de atmosfeer. Aerotolerante anaëroben hebben geen zuurstof nodig, maar ze worden niet beschadigd door zuurstof als anaërobe bacteriën. Het gedrag van verschillende soorten bacteriën in een vloeibare cultuur is weergegeven in figuur 1.

Figuur 1: Gedrag van verschillende bacterietypes in een vloeibare cultuur 1 - Verplichte aeroben, 2 - Verplichte anaëroben, 3 - Facultatieve bacteriën, 4 - Micro-aërofielen, 5 - Aerotolerante bacteriën

Aërobe bacteriën oxideren monosachariden zoals glucose in aanwezigheid van zuurstof door cellulaire ademhaling. De drie stappen van aërobe ademhaling zijn Krebs-cyclus, glycolyse en oxidatieve fosforylering. Tijdens de glycolyse wordt glucose (C6) in het cytoplasma afgebroken tot twee pyruvaten (C3) moleculen. In aanwezigheid van zuurstof combineert pyruvaat met oxaalacetaat (C4) om citraat (C6) te vormen, waardoor acetyl-CoA wordt geëlimineerd tijdens de citroenzuurcyclus. De citroenzuurcyclus is de tweede fase van cellulaire ademhaling, ook wel de Krebs-cyclus genoemd. Tijdens de Krebs-cyclus wordt koolstofdioxide als afvalstof geëlimineerd, terwijl NAD wordt gereduceerd tot NADH. Zes NADH, twee FADH2 en twee ATP's per glucosemolecuul worden geproduceerd door de Krebs-cyclus. Oxidatieve fosforylering, de derde fase van cellulaire ademhaling waarbij de elektronentransportketen wordt gebruikt om 30 ATP's te produceren door het enzym ATP-synthase, gebruikt de bovengenoemde NADH en FADH₂ moleculen. De uitgebalanceerde chemische reactie van de oxidatie van glucose wordt hieronder weergegeven.

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 38 ADP + 38 fosfaat → 6 CO₂ + 6 H₂O + 38 ATP

Lactobacillus, Mycobacterium tuberculosis en Nocardia zijn enkele voorbeelden van aerobe bacteriën.

Wat zijn anaërobe bacteriën?

Anaërobe bacteriën zijn micro-organismen die groeien in afwezigheid van zuurstof. De bacteriën die niet in staat zijn om zuurstof te verdragen heten obligate anaëroben. Facultatieve anaëroben kan groeien zonder zuurstof. Maar ze zijn in staat om zuurstof te gebruiken, als het beschikbaar is in het medium, om meer energie op te wekken dan bij de gebruikelijke anaërobe ademhaling. Hoewel aerotolerante bacteriën gebruiken geen zuurstof, ze kunnen overleven in de aanwezigheid van zuurstof. Anaërobe bacteriën spelen een belangrijke rol in nutriëntenkringlopen zoals de stikstofkringloop. De anaërobe bacteriën in de stikstofcyclus en hun rol zijn weergegeven in figuur 2.

Figuur 2: Stikstofcyclus

Sommige van de obligate anaëroben gebruiken fermentatie, terwijl andere anaërobe ademhaling gebruiken. Aerotolerante bacteriën zijn strikt fermentatief, terwijl facultatieve anaëroben ofwel fermentatie, anaerobe ademhaling of aerobe ademhaling gebruiken.

Fermentatie

De twee soorten fermentatie zijn melkzuurfermentatie en ethanolfermentatie. Beide methoden stats met de glycolyse. De tweede stap is de fermentatie. Bij de fermentatie wordt geen elektronentransportketen gebruikt. De chemische reacties voor elk type fermentatie worden hieronder weergegeven.

Melkzuurfermentatie

C₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 fosfaat → 2 melkzuur + 2 ATP

Ethanolfermentatie

C₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 fosfaat → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂↑ + 2 ATP

Anaërobe ademhaling

De uiteindelijke elektronenacceptor van de anaërobe ademhaling is niet de moleculaire zuurstof zoals bij aerobe ademhaling. Verschillende soorten organismen gebruiken verschillende soorten uiteindelijke elektronenacceptoren. Dit kunnen ionen zijn zoals zwavel, ijzer, mangaan (IV), kobalt (III) en uranium (VI) en verbindingen zoals fumaraat, sulfaat, nitraat of kooldioxide. Methanogene bacteriën zijn zo'n soort organismen die koolstofdioxide gebruiken als de laatste elektronenacceptor in afwezigheid van zuurstof. Ze produceren methaangas als bijproduct. Bacteroides, Clostridium en E. coli zijn enkele voorbeelden van anaërobe bacteriën.

Overeenkomsten tussen aërobe en anaërobe bacteriën

Verschil tussen aërobe en anaërobe bacteriën

Definitie

Aerobe bacteriën: Aerobe bacteriën verwijzen naar de micro-organismen die groeien in aanwezigheid van zuurstof.

Anaërobe bacteriën: Anaërobe bacteriën verwijzen naar de micro-organismen die groeien in afwezigheid van zuurstof.

Betekenis

Aerobe bacteriën: De laatste elektronenacceptor van de aërobe bacteriën is moleculaire zuurstof.

Anaërobe bacteriën: De uiteindelijke elektronenacceptor van de anaërobe bacteriën kan ferri, zwavel, nitraat, fumaraat of koolstofdioxide zijn.

Mogelijkheid om zuurstof te ontgiften

Aerobe bacteriën: Aerobe bacteriën bezitten enzymen om zuurstof te ontgiften door katalase of superoxide.

Anaërobe bacteriën: Anaërobe bacteriën hebben geen enzymen om zuurstof te ontgiften.

Aanwezigheid van zuurstof

Aerobe bacteriën: Aerobe bacteriën kunnen alleen overleven in aanwezigheid van zuurstof.

Anaërobe bacteriën: Anaërobe bacteriën kunnen niet overleven in aanwezigheid van zuurstof.

Laatste elektronenacceptor

Aerobe bacteriën: Water wordt geproduceerd uit de moleculaire zuurstof door aerobe bacteriën.

Anaërobe bacteriën: Nitraat, methaan, sulfide en acetaatachtige stoffen worden geproduceerd door anaërobe bacteriën.

Habitat

Aerobe bacteriën: Aërobe bacteriën leven in de bodem, het water en op verschillende oppervlakken.

Anaërobe bacteriën: Anaërobe bacteriën leven in zuurstofarme gebieden zoals het spijsverteringsstelsel (maag tot het rectum) van dieren.

Efficiëntie van de energieproductie

Aerobe bacteriën: Aerobe bacteriën produceren meer energie.

Anaërobe bacteriën: Anaërobe bacteriën produceren minder energie.

In een vloeibaar medium

Aerobe bacteriën: Aërobe bacteriën komen in een vloeibaar medium naar het oppervlak van het medium.

Anaërobe bacteriën: Anaërobe bacteriën nestelen zich op de bodem van het medium.

Voorbeelden

Aerobe bacteriën: Lactobacillus, Mycobacterium tuberculosis en Nocardia zijn enkele voorbeelden van aerobe bacteriën.

Anaërobe bacteriën: Bacteroides, Clostridium en E. coli zijn enkele voorbeelden van anaërobe bacteriën.

Conclusie

Aërobe en anaërobe bacteriën zijn twee soorten bacteriën die verschillen in de uiteindelijke elektronenacceptor van de elektronentransportketen. Aërobe bacteriën gebruiken moleculaire zuurstof als de uiteindelijke elektronenacceptor, terwijl anaërobe bacteriën andere stoffen gebruiken als de uiteindelijke elektronenacceptor. Het belangrijkste verschil tussen aërobe en anaërobe bacteriën is het type uiteindelijke elektronenacceptor tijdens cellulaire ademhaling.

Verwijzing:

1. Schelvis, BA en CW Jones. "Bacteriële ademhaling." Bacteriologische beoordelingen, Amerikaanse National Library of Medicine, maart 1977, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Anaëroob" door Pixie - Eigen werk (Public Domain) via Commons Wikimedia2. "Stikstofcyclus" door Cicle_del_nitrogen_de.svg: *Cicle_del_nitrogen_ca.svg: Johann Dréo (gebruiker: Nojhan), vertaling van Joanjoc d'après Afbeelding:Cycle azote fr.svg.afgeleid werk: Burkhard (talk)Nitrogen_Cyclederiven_Cyclederiven_Cyclederiven_Cyclederiven_Après werk: Raeky (talk) - Cicle_del_nitrogen_de.svgNitrogen_Cycle.jpg (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia