רעספּיראַציע פּראָצעס אין מיקראָאָרגאַניזמען
רעספּיראַציע איז אַ וויכטיקער פּראָצעס פֿאַר אַלע לעבעדיקע זאַכן צו באַקומען ענערגיע. אין מיקראָאָרגאַניזמען - אַזאַ ווי באַקטעריע, מיקראָסקאָפּישע פונגי און פּראָטאָזאָאַ - איז רעספּיראַציע דער שליסל צו איבערלעבן, וווּקס, רעפּראָדוקציע און אַדאַפּטאַציע אין אַ פאַרשיידנקייט פון סביבות, פון באָדן און וואַסער ביז לעבעדיקע אָרגאַניזמען, ביז עקסטרעמע סביבות ווי וואַלקאַנישע קראַטערן אָדער די ים-בעט. טראָץ זייער קליינער גרייס, האָבן מיקראָאָרגאַניזמען פאַרשידענע און עפעקטיווע רעספּיראַטאָרישע סטראַטעגיעס. דער אַרטיקל דיסקוטירט דעם רעספּיראַטאָרישן פּראָצעס אין מיקראָאָרגאַניזמען, זיינע טיפּן און ביישפילן פון זיין אַפּליקאַציע אין וואָכעדיק לעבן און אינדוסטריע.
פֿאַרשטיין רעספּיראַציע אין מיקראָאָרגאַניזמען
אטעמען אין מיקראארגאניזמען איז א סעריע פון ביאָכעמישע רעאקציעס וואס האבן צום ציל צו פראדוצירן ענערגיע אין דער פארעם פון ATP (אדענאזין טריפאספאט). די ענערגיע ווערט באקומען פון דעם צוזאמענברוך פון ארגאנישע פארבינדונגען ווי גלוקאז, פעטיגע זויערן, אדער געוויסע נישט-ארגאנישע פארבינדונגען (אין ספעציפישע מיקראארגאניזמען). אנדערש ווי "אטעמען" אין זין פון איינאטעמען און אויסאטעמען לופט אין בעלי חיים, באציט זיך אטעמען אין מיקראארגאניזמען מער צו די כעמישע פראצעסן אין צעלן, ספעציפיש מעטאבאלישע וועגן.
בכלל, נעמט אטעם אויף רעספּיראציע: (1) די צעבראכן פון ברענשטאף (למשל, גלוקאז), (2) די טראנספער פון עלעקטראנען דורך די עלעקטראן טראנספארט קייט, און (3) די פארמאציע פון ATP דורך פאספארילאציע. אין דעם פראצעס קענען מיקראארגאניזמען ניצן זויערשטאף אדער אנדערע סובסטאנצן אלס דער לעצטער עלעקטראן אקצעפטאר.
סטאַגעס פון צעלולאַר רעספּיראַציע
כאָטש עס איז דאָ וואַריאַציע צווישן מינים, דער פּראָצעס פון צעלולער רעספּיראַציע אין מיקראָאָרגאַניזמען טיפּיש ינוואַלווז דרייַ הויפּט סטאַגעס: גליקאָליז, די קרעבס ציקל (אָדער סיטריק זויער ציקל), און די עלעקטראָן טראַנספּאָרט קייט.
1. גליקאָליז
גליקאָליזיס פּאַסירט אין דער צעל'ס ציטאָפּלאַזמע. אין דעם שטאַפּל ווערט איין גלוקאָזע מאָלעקול צעבראָכן אין צוויי פּירווואַט מאָלעקולן. דער פּראָצעס פּראָדוצירט קליינע מאָסן פון ATP און NADH (עלעקטראָן טרעגער). גליקאָליזיס קען פּאַסירן אין דער אנוועזנהייט אָדער אָפּוועזנהייט פון זויערשטאָף, מאַכנדיג עס אַ געוויינטלעכער ערשטער שריט פֿאַר פילע טייפּס פון רעספּיראַציע.
2. קרעבס ציקל
אויב מיקראָאָרגאַניזמען פירן אויס אַעראָבישע רעספּיראַציע אָדער געוויסע פֿאָרמען פֿון אַנעראָבישער רעספּיראַציע, ווערט פּירווואַט קאָנווערטירט צו אַסעטיל-CoA און גייט אַרײַן אין דעם קרעבס ציקל. דאָ ווערט אַסעטיל-CoA ווײַטער צעבראָכן אין קאַרבאָן דייאַקסייד (CO₂) און פּראָדוצירט מער NADH און FADH₂, וואָס ווערן גענוצט אין דעם ווײַטערדיקן שריט צו פּראָדוצירן גרויסע מאָסן ATP.
אין באַקטעריע, פּאַסירט דער קרעבס ציקל בכלל אין ציטאָפּלאַזמע, כוועראַז אין עוקאַריאָטישע מיקראָאָרגאַניזמען ווי הייוון, פּאַסירט דער פּראָצעס אין די מיטאָטשאָנדריאַ.
3. עלעקטראָן טראַנספּאָרט קייט און ATP פאָרמאַציע
דער וויכטיגסטער שריט אין דזשענערירן באַדייטנדיק ענערגיע איז די עלעקטראָן טראַנספּאָרט קייט. עלעקטראָנען פון NADH און FADH₂ ווערן טראַנספּאָרטירט דורך אַ סעריע פון מעמבראַן פּראָטעאינען. דער עלעקטראָן טראַנספּאָרט שאַפט אַ פּראָטאָן גראַדיענט, וואָס ווערט גענוצט צו סינטעזירן ATP דורך דעם ענזיים ATP סינטהאַז.
דער הויפּט אונטערשייד צווישן אַעראָביק און אַנעראָביק רעספּיראַציע ליגט אין דעם לעצטן עלעקטראָן אַקסעפּטאָר אין דער עלעקטראָן טראַנספּאָרט קייט. אויב דער לעצטער אַקסעפּטאָר איז זויערשטאָף, ווערט עס גערופן אַעראָביק רעספּיראַציע. אויב עס איז נישט זויערשטאָף (למשל, נייטרייט אָדער סולפֿאַט), ווערט עס גערופן אַנעראָביק רעספּיראַציע.
טיפּן פון רעספּיראַציע אין מיקראָאָרגאַניזמען
מיקראָאָרגאַניזמען קענען זיין גרופּירט באַזירט אויף זייער זויערשטאָף באדערפענישן און ענערגיע פּראָדוקציע מעטהאָדס. די פאלגענדע זענען פּראָסט טייפּס פון רעספּיראַציע:
1. אַעראָבישע אָטעמען
אַעראָבישע רעספּיראַציע ניצט זויערשטאָף (O₂) ווי דער לעצטער עלעקטראָן אַקסעפּטאָר. דער פּראָצעס פּראָדוצירט די מערסטע ATP קאַמפּערד צו אַנדערע פּאַטווייז, מאַכנדיג עס העכסט עפֿעקטיוו. פילע באָדן באַקטעריעס און באַקטעריעס וואָס לעבן אין זויערשטאָף-רייַכע סביבות פאַלן אין דעם גרופּע. ביישפילן פון אַעראָבישע מיקראָאָרגאַניזמען אַרייַננעמען פּסעוודאָמאָנאַס, באַסיללוס (עטלעכע מינים), און עטלעכע פונגי און פּראָטאָזאָאַ.
ביי אַעראָבישער רעספּיראַציע, זענען די ענדפּראָדוקטן בכלל קוילן דייאַקסייד און וואַסער. דער פּראָצעס פּאַסירט אָפט אין מיקראָאָרגאַניזמען וואָס לעבן אויף באָדן-פלאַכן, אין זויערשטאָף-געפֿילטע וואַסער, אָדער אין אָרגאַניזמאַלע געוועבן וואָס זענען אויסגעשטעלט צו לופט.
2. אנאעראָבישע רעספּיראַציע
אנאעראָבישע רעספּיראַציע פּאַסירט אָן זויערשטאָף אָבער ניצט נאָך די עלעקטראָן טראַנספּאָרט קייט. אנאעראָבישע מיקראָאָרגאַניזמען ניצן אַנדערע קאַמפּאַונדז ווי לעצטע עלעקטראָן אַקסעפּטאָרס, אַזאַ ווי נייטרייט (NO₃⁻), סולפֿאַט (SO₄²⁻), קאַרבאָן דייאַקסייד (CO₂), אָדער אייַזן (Fe³⁺). דער פּראָצעס פּראָדוצירט ווייניקער ATP ווי אַעראָבישע רעספּיראַציע, אָבער איז נאָך מער עפעקטיוו ווי פערמענטאַציע.
ביישפילן פון אנאעראָבישע באַקטעריעס וואָס נוצן ניטראַט זענען דעניטריפיצירנדיקע באַקטעריעס ווי Paracoccus denitrificans. דערווייל, סולפֿאַט-רעדוצירנדיקע באַקטעריעס ווי Desulfovibrio נוצן סולפֿאַט און פּראָדוצירן הידראָגען סולפֿייד (H₂S), וואָס האט אַ באַזונדערן פֿאַרפוילטן איי שמעק.
3. פערמענטאַציע
פערמענטאציע ווערט אָפט צעמישט מיט אַנעראָובישע רעספּיראַציע, אָבער זיי זענען אין פאַקט אַנדערש. ביי פערמענטאציע, נוצן מיקראָאָרגאַניזמען נישט די עלעקטראָן טראַנספּאָרט קייט. ענערגיע ווערט באַקומען בלויז פון גליקאָליז, וואָס רעזולטירט אין זייער ווייניק ATP פּראָדוקציע. דער לעצטער עלעקטראָן אַקסעפּטאָר איז אַן אָרגאַנישע קאַמפּאַונד, נישט זויערשטאָף אָדער אַן אַנאָרגאַנישע קאַמפּאַונד.
פערמענטאציע ווערט אָפט דורכגעפירט דורך הייוון (Saccharomyces cerevisiae), וואָס פּראָדוצירט עטאַנאָל און CO₂, און לאַקטיק זויער באַקטעריע ווי לאַקטאָבאַצילוס, וואָס פּראָדוצירן לאַקטיק זויער. דער פערמענטאציע פּראָצעס ווערט גענוצט אין דער פּראָדוקציע פון ברויט, פערמענטירט קאַסאַווע, יאָגורט, קעז, און פֿאַרשידענע אַנדערע עסנוואַרג פּראָדוקטן.
4. פאַקולטאַטיווע און אָבליגאַטע מיקראָאָרגאַניזמען
באַזירט אויף זייער אָפּהענגיקייט אויף זויערשטאָף, קען מען צעטיילט מיקראָאָרגאַניזמען אין עטלעכע גרופּעס:
– פארפליכטעטע אַעראָבעס: קענען נאָר לעבן מיט זויערשטאָף, למשל מיקאָבאַקטעריום טובערקולאָז.
– פארפליכטעטע אנאעראָבן: קענען נישט לעבן אין דער אנוועזנהייט פון זויערשטאָף, למשל קלאָסטרידיום באָטולינום.
– פאַקולטאַטיווע אַנאַעראָבעס: קענען לעבן מיט אָדער אָן זויערשטאָף, למשל עשעריכיאַ קאָלי; וועלן דורכפירן אַעראָבישע רעספּיראַציע אויב זויערשטאָף איז בנימצא, און וועלן איבערגיין צו פֿערמענטאַציע/אַנאַעראָבישע רעספּיראַציע אויב עס איז נישט בנימצא.
– מיקראָאַעראָפילן: דאַרפן נידעריקע מאָסן פון זויערשטאָף, למשל העליקאָבאַקטער פּילאָרי.
– אַעראָטאָלעראַנטע אַנאַעראָבעס: ניצן נישט קיין זויערשטאָף, אָבער זענען קעגנשטעליק צו דער אנוועזנהייט פון זויערשטאָף, למשל עטלעכע לאַקטיק זויער באַקטעריעס.
פאַקטאָרן וואָס ווירקן אויף מיקראָאָרגאַניזם רעספּיראַציע
דער רעספּיראַציע פּראָצעס אין מיקראָאָרגאַניזמען ווערט באַאיינפלוסט דורך עטלעכע סביבה־פאַקטאָרן:
1. זויערשטאָף פֿאַרפֿיגבאַרקייט: באַשטימט דעם מעטאַבאַלישן וועג וואָס ווערט גענוצט.
2. טעמפּעראַטור: רעספּיראַטאָרישע ענזימען אַרבעטן אָפּטימאַל אין אַ ספּעציפֿישן טעמפּעראַטור קייט. טערמאָפילישע מיקראָאָרגאַניזמען קענען אָטעמען ביי הויכע טעמפּעראַטורן, בשעת פּסיכראָפילישע מיקראָאָרגאַניזמען קענען אָטעמען ביי נידעריקע טעמפּעראַטורן.
3. pH: ענדערונגען אין pH קענען שטערן ענזיים טעטיקייט און עלעקטראן טראנספארט.
4. נוטריאַנט אַוויילאַביליטי: די סומע און טיפּ פון טשאַד מקור אַפעקטירט די קורס פון אָטעמען.
5. הומידיטי און אָסמאָטישער דרוק: ספּעציעל אין מיקראָאָרגאַניזמען אין באָדן אָדער עסן.
די ראלע פון מיקראָאָרגאַניזם רעספּיראַציע אין לעבן
מיקראָביאַלע רעספּיראַציע האט אַ באַדייטנדיקע השפּעה אויף עקאָסיסטעמען און מענטשן. מיקראָאָרגאַניזמען שפּילן אַ ראָלע אין די טשאַד און שטיקשטאָף ציקלען דורך רעספּיראַציע, אַרייַנגערעכנט די דעקאָמפּאָזיציע פון אָרגאַנישער מאַטעריע אין CO₂. דעניטריפיצירנדיקע באַקטעריעס העלפֿן צוריקגעבן שטיקשטאָף צו דער אַטמאָספער, בשעת סולפֿאַט-רעדוצירנדיקע מיקראָאָרגאַניזמען שפּילן אַ ראָלע אין דעם שוועבל ציקל.
אין אינדוסטריע, ווערט פארשטאנד פון מיקראביאלע רעספּיראציע גענוצט צו רעגולירן פערמענטאציע פראצעסן, ביאעטאנאל פראדוקציע, אנטיביאטיק פראדוקציע, און אפוואסער וואסער באהאנדלונג. למשל, אפוואסער וואסער באהאנדלונג פראצעסן נוצן אעראבישע באקטעריע צו צעברעכן ארגאנישע מאטעריע, בשעת געוויסע שטאפלען קענען ארייננעמען אנעראבישע באקטעריע צו רעדוצירן ניטראטע אדער פראדוצירן ביאגאז (מעטאן) דורך דער אקציע פון מעטאנאגענע מיקראארגאניזמען.
קעסימפּולאַן
דער פּראָצעס פֿון רעספּיראַציע אין מיקראָאָרגאַניזמען איז אַ וויכטיקער מעханіזם פֿאַר ענערגיע פּראָדוקציע, וואָס ערמעגליכט זיי צו לעבן אין כּמעט יעדן לעבנס-אָרט אויף דער ערד. רעספּיראַציע קען פּאַסירן אַעראָביק, אַנעראָביק, אָדער דורך פֿערמענטאַציע, יעדער מיט אַנדערע וועגן און ענערגיע עפֿעקטיווקייט. די פֿאַרשיידנקייט פֿון רעספּיראַטאָרישע סטראַטעגיעס מאַכט מיקראָאָרגאַניזמען העכסט אַדאַפּטאַבאַל און שפּילט אַ באַדייטנדיקע ראָלע אין עקאָסיסטעמען און פֿאַרשיידענע מענטשלעכע אַקטיוויטעטן, באַזונדערס אין די עסן, סביבה און ביאָטעכנאָלאָגיע אינדוסטריעס. דורך פֿאַרשטיין ווי מיקראָאָרגאַניזמען "אָטעמען", קענען מיר זיי נוצן און קאָנטראָלירן מער עפֿעקטיוו לטובֿת געזונט, טעכנאָלאָגיע און סביבה סאַסטיינאַביליטי.
