5. STOFFWECHSEL. Energie-Quelle Brennstoffe. 5.1 Übersicht. Red.-Äquivalente. Katabolismus

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2 Energie-Quelle Brennstoffe 5.1 Übersicht Red.-Äquivalente Katabolismus

3 Kohlenstoff-Quelle Baustoffe CO 2 -Fixierung 5.1 Übersicht Anabolismus

4 5.1 Übersicht

5 Red.-Äquivalente ATMUNG Oxidative Phosphorylierung Gärung Substratketten- Phosphorylierung Photosynthese Photo- Phosphorylierung

6 proton motive force ATMUNG Atmungskette NAD(P)H + H + ox. G pmf NAD(P) + + 2H + + 2e - chemiosmotische Hypothese

7 proton motive force H + H + H + H + H + H + H+ oxidative Phosphorylierung - H + H + H überträgt 2e - + 2H + 2e - 2e - + 2H G 2e - = H + H + H + H + NADH+H + (- 0,32 V) R T ln [H+ ] innen [H + ] außen - - ATMUNG Atmungskette - + n F Konzentrations -Gradient O 2 (+ 0,82 V) Ladungs -Gradient

8 ATMUNG ATPase G = R T ln [H+ ] innen [H + ] außen + n F Konzentrations -Gradient Ladungs -Gradient

9 lithotroph organotroph ATMUNG e - Donatoren Red.-Äquivalente

10 lithotroph CM ATMUNG e - Donatoren: anorganisch NADH+H + (- 0,32 V) O 2 (+ 0,81 V)

11 lithotroph ATMUNG e - Donatoren: anorganisch (Me) Fe- Cu- Zn- -Sulfide Ni- Mo- U- Eisenbakterien Thiobacillus ferrooxidans

12 lithotroph III Fe 2 (SO 4 ) 3 MeS MeSO 4 ox. red. II FeS 2 Erz-Laugung ATMUNG e - Donatoren: anorganisch ox. (Me) Fe- (FeS 2 ) Cu- Zn- -Sulfide Ni- Mo- U- Eisenbakterien Thiobacillus ferrooxidans

13 ATMUNG e - Akzeptoren Red.-Äquivalente

14 aerobe Atmung anaerobe Atmung CM ATMUNG e - Akzeptoren: andere NADH+H + (- 0,32 V) O 2 (+ 0,82 V)

15 anaerobe Atmung ATMUNG e - Akzeptoren: andere

16 anaerobe Atmung ATMUNG e - Akzeptoren: andere

17 GÄRUNG -33.4

18 C- und e - -Fluß + Polysacch. Hexosen, Pentosen + Polyalkohole + org. Säuren + (Aminosäuren) GÄRUNG - gesättigte Kohlenwasserst. - Steroide - Carotinoide - Porphyrine

19 Propionsäure-G. Oxidation NADH+H + GÄRUNG gemischte Säure-G. Pyruvat- Decarboxylase Lactat- Dehydrogenase alkoholische G. homoferment. Milchsäure-G. *heteroferment. Milchsäure-G. Butandiol-G. Buttersäure-G.

20 heterofermentative Milchsäure-G. GÄRUNG NADH+H + Milchsäurebakterien NADH+H + Phospho-Ketolase x NADH+H + Lactat- Dehydrogenase

21 gemischte Säure-G. Escherichia coli GÄRUNG + 2 H + 4 H Pyruvat-Formiat-Lyase + 4 H

22 Buttersäure-G. Clostridium Glucose Glycolysis Pyruvate Pyruvat : Ferredoxin-Oxidoreductase phosphoroclastic reaction GÄRUNG + 2 H Fd red + 2 H Acetaldehyde Acetyl-CoA Acetoacetyl-CoA CO 2 H 2 Acetoacetic acid H 2 O + 2 H ß-Hydroxybutyryl-CoA CO H Crotonyl-CoA + 2 H Butyryl-CoA + 2 H Butyraldehyde + 2 H

23 Propionsäure-G. GÄRUNG NADH+H + Lactat Propionibacterium NADH+H + Transcarboxylase

24 Übersicht PHOTOSYNTHESE Heliobakterien

25 Pigmente PHOTOSYNTHESE (Bacterio-)Chlorophylle 450 nm nm Chlorophyll a Carotinoide nm ß-Carotin Phycobiliproteine nm Phycoerythrin

26 Pigmente PHOTOSYNTHESE (Bacterio-)Chlorophylle Carotinoide Phycobiliproteine

27 anoxygen PHOTOSYNTHESE Purpurbakterien Grüne Schwefel-B. NADH CO 2 Fixier.

28 oxygen PHOTOSYNTHESE

29 Kohlenstoff (CH 2 O) n 5.3 Stoffkreisläufe AEROB CH 4 CO 2 ANAEROB Photosynthesis: Green bacteria Purple bacteria Anaerobic respiration Fermentation (CH 2 O) n

30 Stickstoff 5.3 Stoffkreisläufe Red.-Äquivalente

31 Schwefel 5.3 Stoffkreisläufe Red.-Äquivalente

32 CO Fixierung von CO 2 und N 2 Calvin-Zyklus Pflanzen lithoautotrophe Bakterien Cyanobakterien Purpurbakterien Reduktiver Acetyl-CoA-Weg homoacetogene Bakterien einige SO 4- reduzierende Bakterien [methanogene Archaebakterien] Reduktiver TCA-Zyklus Grüne Schwefelbakterien einige SO 4- reduzierende Bakterien Hydroxypropionat-Weg Schwefel-freie Grüne Bakterien einige Archaebakterien

33 CO 2 Calvin-Zyklus 5.4 Fixierung von CO 2 und N 2 lithoautotrophe Bakterien Cyanobakterien Purpurbakterien

34 N Fixierung von CO 2 und N 2

35 Nitrogenase N 2 Nitrogenase 5.4 Fixierung von CO 2 und N 2

36 5.5 bakterielle Toxine Exotoxine z.b.... über Neuronen Tetanus Clostridium tetani Botulismus Clostridium botulinum... über das Blut Diphtherie Corynebacterium diphtheriae Endotoxine... im Blut LPS Gram-negative Bakterien

37 Exotoxine TETANUS Clostridium tetani 5.5 bakterielle Toxine

38 Exotoxine BOTULISMUS Clostridium botulinum 5.5 bakterielle Toxine

39 5.5 bakterielle Toxine Exotoxine z.b.... über Neuronen Tetanus Clostridium tetani Botulismus Clostridium botulinum... über das Blut Diphtherie Corynebacterium diphtheriae Endotoxine... im Blut LPS Gram-negative Bakterien

40 Exotoxine DIPHTHERIE Corynebacterium diphtheriae 5.5 bakterielle Toxine A = ADP-Ribosylase

41 5.5 bakterielle Toxine Exotoxine z.b.... über Neuronen Tetanus Clostridium tetani Botulismus Clostridium botulinum... über das Blut Diphtherie Corynebacterium diphtheriae Endotoxine... im Blut LPS Gram-negative Bakterien

42 Endotoxine 5.5 bakterielle Toxine

43 phylogenetisch 6. REICH DER EUBACTERIA 6.1 Taxonomie EUBACTERIA

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