מסלולים מטבוליים ליצירת אנרגיה
Download
1 / 28

מסלולים מטבוליים ליצירת אנרגיה - PowerPoint PPT Presentation


  • 129 Views
  • Uploaded on

מסלולים מטבוליים ליצירת אנרגיה. זרחון חמצוני זרחון ברמת סובסטרט זרחון באור. פוספורילציה אוקסידטיבית - נשימה. מולקולת סובסטרט (אורגנית או אנאורגנית) עוברת חמצון על ידי קולט אלקטרונים חיצוני (חמצן – נשימה אווירנית, או ניטרט, סולפט או מחמצן אחר – נשימה אלאווירנית.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' מסלולים מטבוליים ליצירת אנרגיה' - brent-barnett


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

מסלולים מטבוליים ליצירת אנרגיה

זרחון חמצוני

זרחון ברמת סובסטרט

זרחון באור


פוספורילציה אוקסידטיבית - נשימה

  • מולקולת סובסטרט (אורגנית או אנאורגנית) עוברת חמצון על ידי קולט אלקטרונים חיצוני (חמצן – נשימה אווירנית, או ניטרט, סולפט או מחמצן אחר – נשימה אלאווירנית.

  • האלקטרונים המשתחררים עוברים בשני שלבים אל קולט האלקטרונים החיצוני : אל NAD+ המתחזר ל – NADH+ בשלב הראשון , ואל קולט האלקטרונים האחרון דרך שרשרת מעבר אלקטרונים.


נשימה בכמוהטרוטרופים

  • מקור הפחמן והאנרגיה הוא תרכובת אורגנית.

  • מחמצנים אנאורגניים: חמצן, ניטרט, סולפט, סלניט.

  • מחמצנים אורגניים : פומרט, טרימתילאמין אוקסיד.

  • תוצרי נשימה אווירנית : CO2 + H2O

  • חמצון לא מלא : אצטון או חומצות אורגניות.

  • אתנול + חמצן > חומצה אצטית + מים


תוצרי נשימה אלאווירנית

  • ניטרט (NO3-)מתחזר לניטריט (NO2-)

  • ניטריט מתחזר לאמוניה (NH4+)

  • ניטרט ל – N2O

  • N2O ל – N2

  • סולפט (SO4=) לסולפיט (SO3=)

  • סולפיט ל – S=

  • גופרית S ל - =S

  • F3+ ל - F2+


נשימה בכמואוטוטרופים

  • הסובסטרט הוא תרכובת אנאורגנית היכולה לעבור חמצון על ידי חמצן (במרבית המקרים).

  • דוגמאות לסובסטרטים של כמואוטוטרופים שונים:

  • S מתחמצנת ל –H2SO4

  • NH4Cl מתחמצן ל – HNO2 + HCl

  • NaNO2 מתחמצן ל – NaNO3

  • FeCO3 מתחמצן ל – Fe(OH)3 + CO2

  • H2 מתחמצן והופך ל – H2O


פוספורילציה באור - פוטוסינתזה

  • תהליך פוספורילציה של ADP ל – ATP הנעשית על ידי אנרגית אור , וניצול ה – ATP לחיזור של CO2 נקרא פוטוסינתזה ומבוצע על ידי מספר פרוקריוטים.

  • בפוטוסינתזה חמצנית המים משמשים מקור לאלקטרונים ונפלט חמצן מולקולרי.

  • בפוטוסינתזה לא-חמצנית תרכובות מחזרות אחרות ממים (לדוגמא:H2S, H2 ) משמשות כמקור לאלקטרונים.


משוואות הפוטוסינתזה

  • משוואת הריאקציה המסכמת של פוטוסינתזה חמצנית: CO2 + H2O > (CH2O) + O2

  • משוואת הריאקציה המסכמת של פוטוסינתזה לא חמצנית: CO2 + H2A > (CH2O) + H2 + 2A

  • דוגמאות לפוטוסינתזה שאינה חמצנית:

  • CO2 + 2H2S > (CH2O) + H2O +2S

  • CO2 + 2H2 > (CH2O) + H2O


פוספורילציה ברמת סובסטרט

  • תסיסה היא אחד התהליכים בהם נוצר ATP בתהליך פוספורילציה ברמת סובסטרט. התהליך הוא אלאווירני . הסובסטרט הוא מולקולה אורגנית והתוצר (או לפחות אחד התוצרים) הוא מולקולה אורגנית אחרת המשמשת כקולטת האלקטרונים הסופית.

  • בתהליכי תסיסה שונים השלב הראשון של חמצון הסובסטרט הוא תהליך הגליקוליזה.


חיידקי חומצת החלב

  • חיידקי חומצת החלב מחזרים את החומצה הפירובית (תוצר הגליקוליזה ) לחומצה לקטית. תסיסה הומולקטית מוגדרת כתסיסה בה התוצר הפחמני היחידי הוא חומצת חלב . בתסיסה הטרולקטית מתקבלים תוצרים פחמניים נוספים כמו אתנול וחומצה אצטית.


חיידקי המעיים

  • תוצרי התסיסה של חיידקי מעיים שונים גם הם נוצרים מחומצה פירובית הנוצרת בגליקוליזה מגלוקוז ויכולים להיות : חומצה סוקצינית, חומצת חלב, חומצת חומץ, אתנול, בוטאנדיול, CO2,H2 .


Clostridium
חיידקי ה - Clostridium

  • קבוצה מגוונת של חיידקים אלאווירניים , גרם חיוביים , יוצרי מתגים המתסיסה סוכרים . התוצרים מתקבלים מתרכובת המוצא שהיא פירובט ויכולים להיות : חומצת חומץ, חומצת החמאה, בוטנול, אצטון, איזופרופנול ועוד.

  • בקבוצה זו ישנם מספר סוגים המסוגלים להתסיס תרכובות חנקניות כגון חומצות אמיניות שונות, וכן תרכובות טבעתיות.


תסיסה כוהלית

  • התוצרים הסופיים של תסיסה כוהלית הם אתנול ופחמן דו-חמצני בדומה לתהליך התסיסה הכוהלית המבוצע על ידי שמרים.




מחזורי חומרים בטבע

  • שלושה מסלולים לגלגול חומרים בטבע:

  • 1. חומר אנאורגני הופך לחומר אורגני (פוטוסינתזה)

  • 2. חומר אורגני הופך לחומר אנאורגני (מינרליזציה)

  • 3. חומר אורגני אחד הופך לחומר אורגני אחר (תסיסה, לדוגמא)


מחזורי הפחמן והחמצן

  • השינויים המחזוריים של הפחמן והחמצן קשורים האחד בשני . דרך הפוטוסינתיזה מצד אחד ונשימה (שריפה) מצד שני. במהלך הפוטוסינתיזה CO2 מחוזר לתרכובות אורגניות ,תוך כדי כךנוצר O2 מחמצון המים.

  • חמצון התרכובות האורגניות שנוצרו במהלך הפוטוסינתזה, מצומד ישירות או בעקיפין לחיזור מולקולות O2 למים. נשימה או שריפה הן הדרכים הישירות . נשימה מבוצעת ע"י צמחים ובעח"י. מיקרואורגניזמים (חיידקים ופטריות ) מחמצנים חומר אורגני תוך פירוק החומר, לאחר מות בע"ח או הצמח. מפורקים כימית גם הפרשותיהם של בע"ח.


בסביבה אנארובית, תרכובות אורגניות מתפרקות תחילה בתסיסה. התוצר הסופי מחומצן אח"כ בתנאי שקיים אקצפטור אנאורגני מתאים כמו H2 , ניטרט, סולפט.


מחזור הפחמן אורגניות מתפרקות תחילה בתסיסה. התוצר הסופי מחומצן אח"כ בתנאי שקיים אקצפטור אנאורגני מתאים כמו


מחזור החמצן אורגניות מתפרקות תחילה בתסיסה. התוצר הסופי מחומצן אח"כ בתנאי שקיים אקצפטור אנאורגני מתאים כמו


מחזור החנקן אורגניות מתפרקות תחילה בתסיסה. התוצר הסופי מחומצן אח"כ בתנאי שקיים אקצפטור אנאורגני מתאים כמו


מחזור החנקן אורגניות מתפרקות תחילה בתסיסה. התוצר הסופי מחומצן אח"כ בתנאי שקיים אקצפטור אנאורגני מתאים כמו

  • מולקולת החנקן , שהיא מרכיב עיקרי באטמוספרה, הינה אינרטית ואינה זמינה ליצורים חיים. אילו תלויים באמוניה, ניטרטים ותרכובות אורגניות המהוות בדר"כ גורם מגביל לגידול (בהיותן נדירות במים ובאדמה).

  • אצות וצמחים פוטוסינטטיים מטמיעים חנקן בצורת אמוניה או ניטרטים. התרכובות האורגניות שסונתזו ע"י הפוטוסינטטיים הם מקור החנקן לבע"ח. תוך כדי הטמעתם בבע"ח משתנות התרכובות האורגניות אך נשמרת צורתו המחוזרת של החנקן. בניגוד לצמחים , בע"ח מפרישים תרכובות אורגניות חנקניות תוך כדי המטבוליזם שלהם.


אמוניפיקציה : מינרליזציה של תרכובות חנקן ל – CO2 + NH3 . המינרליזציה יוצאת לפועל ע"י מיקרואורגניזמים להפרשותיהם של יצורים או עם מותם.

ניטריפיקציה : הפיכת אמוניה לניטרט – נעשה ע"י בקטריות כימואוטוטרופיות אארוביות אובליגטוריות. תחילה מחומצנת האמוניה לניטריט אותו מחמצנים מק"א אחרים לניטרט.

דה ניטריפיקציה : בתנאים אנארוביים נוטים הניטרטים להתחזר ע"י מק"א המסוגלים להשתמש בניטרט כמקבל מימנים ואלקטרונים סופי במקום חמצן. התוצר N2 אטמוספרי אינרטי.


קיבוע חנקן: קיימים מספר מיקרואורגניזמים המנצלים N2 אטמוספרי כמקור לתרכובות חנקן. בתהליך זה יש 'פיצוי' על אובדן חנקן לאטמוספרה בתהליך הדה ניטריפקציה.

קיבוע חנקן סימביונטי: שיתוף פעולה בין חיידק מסוג Rhizobium לצמחים ממשפחת הקיטניות. ללא צמחים אין הם יכולים לקבע חנקן!

קיבוע חנקן לא סימביונטי: מבוצע ע"י אצות כחוליות כדוגמת Nostoc וע"י חיידקים אארוביים מסוג Azotobacter .


מחזור הגופרית מיקרואורגניזמים המנצלים

  • זמינות הגופרית לחי היא בעיקר כסולפטים באדמה. אטום ה – S מחוזר בתהליך הטמעתו לתרכובת אורגנית ( - SH - או S – S ). בהתפרקות החומר האורגני , עם מות היצור משתחרר H2S . H2S נוצר גם ישירות ע"י חיידקים המחזרים סולפט (בתנאים אנארוביים מוחלטים). סולפט הוא למעשה הגורם המחמצן תרכובות אורגניות ואף מימן מולקולרי. חיידקים אילו מצויים בבוץ, בתחתית אגמים ולאורך החוף. סימני פעילות החיידקים הנ"ל: ריח H2S אופייני ובוץ שחור מהצטברות FeS.


מרבית ה – מיקרואורגניזמים המנצלים H2S שנוצר בטבע (מפירוק תרכובות המכילות גופרית, מחיזור הסולפט ומפעילות וולקנית) הופך לסולפט. חמצון זה נעשה ע"י חיידקים פוטוסינטטיים וכימואוטוטרופיים. חלק קטן נשמר כסולפידים לא מסיסים , או לאחר חמצון ספונטני עם חמצן.

שאלות :

במה דומה הטמעת ניטרט להטמעת סולפט?

במה דומים מחזורי הגופרית והחנקן?

האם ייתכן מחזור חומרים בתנאים אנארוביים מוחלטים?


מחזור הגופרית מיקרואורגניזמים המנצלים


ad