Skip to main content
Global

8: Kimetaboliki ya microbial

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    174795

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Katika historia ya dunia, kimetaboliki ya microbial imekuwa nguvu ya kuendesha gari nyuma ya maendeleo na matengenezo ya biosphere ya sayari. Viumbe vya Eukaryotic kama vile mimea na wanyama hutegemea molekuli za kikaboni kwa nishati, ukuaji, na uzazi. Prokaryotes, kwa upande mwingine, inaweza metabolize mbalimbali ya viumbe hai pamoja na isokaboni, kutoka molekuli tata za kikaboni kama selulosi hadi molekuli isokaboni na ioni kama vile nitrojeni ya anga (N 2), hidrojeni ya molekuli (H 2), sulfidi (S 2-), ioni za manganese (II) (Mn 2+), chuma cha feri (Fe 2+), na chuma cha feri (Fe 3+), kwa jina wachache. Kwa metabolizing vitu vile, microbes kemikali kubadilisha yao kwa aina nyingine. Katika hali nyingine, kimetaboliki ya microbial hutoa kemikali ambazo zinaweza kuwa na madhara kwa viumbe vingine; kwa wengine, hutoa vitu ambavyo ni muhimu kwa kimetaboliki na maisha ya aina nyingine za maisha (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).

    Maji ya machungwa na kahawia. Karibu na mizizi yenye vidonda vidogo juu yao.
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Prokaryotes zina tofauti kubwa ya kimetaboliki na matokeo muhimu kwa aina nyingine za maisha. Mifereji ya mgodi wa tindikali (kushoto) ni tatizo kubwa la mazingira linalotokana na kuanzishwa kwa maji na oksijeni kwa bakteria ya sulfide-oxidizing wakati wa michakato ya madini. Bakteria hizi huzalisha kiasi kikubwa cha asidi sulfuriki kama matokeo ya kimetaboliki yao, na kusababisha mazingira ya chini ya pH ambayo yanaweza kuua mimea na wanyama wengi wa majini. Kwa upande mwingine, baadhi ya prokaryotes ni muhimu kwa aina nyingine za maisha. Mizizi vinundu ya mimea mingi (kulia) nyumba nitrojeni fixing bakteria kwamba kubadilisha nitrojeni anga katika amonia, kutoa inatumika nitrojeni chanzo kwa mimea hii. (mikopo kushoto: muundo wa kazi na D. Hardesty, USGS Columbia Mazingira Kituo cha Utafiti; haki ya mikopo: muundo wa kazi na Celmow SR, Clairmont L, Madsen LH, na Guinel FC)

    • 8.1: Nishati, Matter, na Enzymes
      Michakato ya seli kama vile jengo au kuvunjika kwa molekuli tata hutokea kwa njia ya mfululizo wa hatua kwa hatua, athari za kemikali zinazohusiana zinazoitwa njia za kimetaboliki. mrefu anabolism inahusu wale endergonic metabolic pathways kushiriki katika biosynthesis, kuwabadili rahisi Masi vitalu ujenzi katika molekuli ngumu zaidi, na fueled na matumizi ya nishati ya mkononi.
    • 8.2: Catabolism ya Wanga
      Glycolysis ni hatua ya kwanza katika kuvunjika kwa glucose, na kusababisha malezi ya ATP, ambayo huzalishwa na phosphorylation ya ngazi ya substrate; NADH; na molekuli mbili za piruvati. Glycolysis haitumii oksijeni na sio tegemezi ya oksijeni. Baada ya glycolysis, piruvati ya kaboni tatu ni decarboxylated kuunda kundi la acetyl kaboni mbili, pamoja na malezi ya NADH. Kikundi cha acetyl kinaunganishwa na kiwanja kikubwa cha carrier kinachoitwa coenzyme A.
    • 8.3: Kupumua kwa seli
      Kupumua kwa seli huanza wakati elektroni zinahamishwa kutoka NADH na FADH—kupitia mfululizo wa athari za kemikali hadi kipokezi cha mwisho cha elektroni isokaboni (ama oksijeni katika kupumua aerobic au molekuli zisizo oksijeni isokaboni katika kupumua anaerobic). Uhamisho huu wa elektroni unafanyika kwenye sehemu ya ndani ya utando wa seli za seli za prokaryotiki au katika complexes maalumu za protini katika utando wa ndani wa mitochondria ya seli za eukaryotiki.
    • 8.4: Fermentation
      Fermentation hutumia molekuli ya kikaboni kama mpokeaji wa elektroni wa mwisho ili kuzaliwa upya NADkutoka NADH ili glycolysis iweze kuendelea. Fermentation haihusishi mfumo wa usafiri wa elektroni, na hakuna ATP inafanywa na mchakato wa fermentation moja kwa moja. Fermenters hufanya kidogo sana ATP-molekuli mbili tu za ATP kwa molekuli ya glucose wakati wa glycolysis. Michakato ya fermentation ya microbial imetumika kwa ajili ya uzalishaji wa vyakula na madawa, na kwa kutambua microbes.
    • 8.5: Catabolism ya Lipids na Protini
      Kwa pamoja, microbes zina uwezo wa kuharibu vyanzo mbalimbali vya kaboni badala ya wanga, ikiwa ni pamoja na lipids na protini. Njia za kataboliki kwa molekuli hizi zote hatimaye huunganisha kwenye glycolysis na mzunguko wa Krebs. Aina kadhaa za lipids zinaweza kuharibiwa kwa microbially. Triglycerides huharibiwa na lipases ya ziada, ikitoa asidi ya mafuta kutoka kwenye mgongo wa glycerol. Phospholipids huharibiwa na phospholipases, ikitoa asidi ya mafuta na vikundi vya kichwa vya phosphorylated.
    • 8.6: Photosynthesis na Umuhimu wa Mwanga
      Viumbe vya heterotrophic kuanzia E. koli hadi binadamu hutegemea nishati ya kemikali inayopatikana hasa katika molekuli za kabohaidreti. Wengi wa wanga hizi huzalishwa na usanisinuru, mchakato wa biochemical ambayo viumbe vya phototrophic hubadilisha nishati ya jua (jua) kuwa nishati ya kemikali. Ingawa photosynthesis ni kawaida kuhusishwa na mimea, microbial photosynthesis pia ni muuzaji muhimu wa nishati ya kemikali, kuchochea mazingira mengi tofauti.
    • 8.7: Mzunguko wa Biogeochemical
      Nishati inapita directionally kupitia mazingira, kuingia kama jua kwa phototrophs au kama molekuli isokaboni kwa chemoautotrophs. Vipengele sita vya kawaida vinavyohusishwa na molekuli za kikaboni-kaboni, hidrojeni, nitrojeni, oksijeni, fosforasi, na sulfuri-huchukua aina mbalimbali za kemikali na zinaweza kuwepo kwa muda mrefu katika anga, kwenye ardhi, katika maji, au chini ya uso wa dunia.
    • 8.E: Microbial Metabolism (Mazoezi)

    Thumbnail: Mzunguko wa Krebs, pia unajulikana kama mzunguko wa asidi ya citric, umefupishwa hapa. Kumbuka zinazoingia mbili carbon acetyl matokeo katika matokeo kuu kwa upande wa mbili CO 2, tatu NADH, moja FADH 2, na moja ATP (au GTP) molekuli yaliyotolewa na substrate ngazi fosforasi. Zamu mbili za mzunguko wa Krebs zinahitajika kutengeneza kaboni yote kutoka kwa molekuli moja ya glucose. (CC NA 4.0; OpenStax)