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Enzyme (Subject) / Einführung in Extremophile (2) (Lesson)
- Aerobes Wachstum auf org. Substraten - ATP-Synthese über Substratkettenphosphorylierung (Glykolyse, Glucose -> Pyruvat) und oxidative Phosphorylierung. - Citratzyklus produziert nochmal 15 ATP, Reduktionsäquivalente sowie Bausteine für Biomoleküle. 1 Glucose -> 38 ATP
- Redoxreaktionen - Oxidation von Glucose (e-Donor) und Reduktion von Sauerstoff (e-Akzeptor) - Redoxpotential: negativ = Abgabe. - gute Redoxpaare: H2/O, H2/NO3, H2/Fumarat - Differenz der Potentiale ist proportional zur gewonnenen Energie.
- Energiequellen für Leben - Licht - anorganische Verbindungen - organische Verbindungen
- Chemoorganotrophie - Atmung oder Gärung - Oxidation organischer Verbindungen - werden häufig kultiviert
- Chemolithotrophie - nur in Bacteria und Archeae - Substrate: H2, H2S, NH3, Fe2 - nennt man auch Schwefel- oder Eisenbakterien
- Phototrophe - Umwandlung von Licht in chem. Energie - nutzen Pigmente, daher oft farbig - anoxygen und oxygen möglich - 2 Reaktionsfolgen nötig: Bildung von ATP und Reduktion von CO2 zu org. Verbindungen. - Elektronen aus Wasser oder Schwefelverb. oder H2
- Wichtige Faktoren des Lebens - Temperatur - pH - Verfügbarkeit von O2 und H2O - Druck - Strahlung
- Arten von Extremophilen - Acidophile: niederiger pH-Wert von 3-4 - Alkaliphile: pH > 10 - Endolithe: leben innerhalb von Gestein - Halophile: hohe Salzkonzentration - Thermophile: 60-85° C - Hyperthermohpile: über 85° C - Oligotroph: nährstoffarme Milieus - Hypolith: innerhalb Gesteine kalter Wüsten - Piezophile: hoher hydrostatischer Druck (40 MPa) - Psychrophile: unter 10°C, max 20°C - Xerophile: Wassermangel - radiotolerant, toxitolerant, metallotolerant
- Eigenschaften der Bacteria - alle pathogenen Prokaryoten - Proteobacteria: gram-negativ, viele chemoorganotrophe aber auch litotrophe und phototrophe. - gram-positive: niedriger GC-Gehalt (Firmicutes) und hoher (Actinobacteria) - Cyanobakterien: oxygene Photosynthese, viele Stickstofffixierer. Ähnlichkeiten zu Chloroplasten - grüne (Nicht-)Schwefelbakterien: mögliche Anzeiger ersten phototrophen Lebens, photoautotroph - Deinococcus-Thermus: gram-positiv aber zweite Zellmembran. Dicke Zellwand und sehr gute DNA-Reparaturmechanismen. - Thermotoga/Aquifex: extrem alt und sehr divers, temperaturresistent
- Eigenschaften der Archeae - alle chemotroph, viele Extremophile - Halobacterium kann dazu auch phototroph leben - chemolithotrophe, Hyperthermophile - Euryarcheaota: Methanogene, Halophile, Hyperthermophile und Thermoacidophile. Sehr divers bei Sauerstofftoleranz und pH-Optima - Crenarcheaota: viele hyperthermophil, chemotroph, die meisten Kultivierten sind anaerob
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