الفرق الرئيسي - البكتيريا الهوائية مقابل البكتيريا اللاهوائية

تمثل البكتيريا مجالًا كبيرًا من الكائنات بدائية النواة. يبلغ طولها بضعة ميكرومتر ولها عدة أشكال مثل الكرات والقضبان واللوالب. تعيش البكتيريا في مجموعة متنوعة من الموائل مثل التربة والمياه والينابيع الحارة الحمضية والنفايات المشعة وأجزاء عميقة من قشرة الأرض وكطفيليات في الحيوانات والنباتات أو عليها. إنها حيوية في إعادة تدوير العناصر الغذائية عن طريق تحلل المواد العضوية وتثبيت النيتروجين من الغلاف الجوي في دورات المغذيات. تعرض البكتيريا أيضًا مجموعة متنوعة من أنواع التمثيل الغذائي. البكتيريا الهوائية واللاهوائية هما مجموعتان من البكتيريا المصنفة على أساس نوع التنفس. ال الفرق الرئيسي بين البكتيريا الهوائية واللاهوائية هو ذلك تستخدم البكتيريا اللاهوائية الأكسجين الجزيئي كمستقبل نهائي للإلكترون في سلسلة نقل الإلكترون بينما تستخدم البكتيريا اللاهوائية جزيئات أو مركبات أخرى كمستقبل نهائي للإلكترون.

المجالات الرئيسية التي تمت تغطيتها

1. ما هي البكتيريا الهوائية - التعريف ، الحقائق ، آلية التنفس 2. ما هي البكتيريا اللاهوائية - التعريف ، الحقائق ، آلية التنفس 3. ما هي أوجه التشابه بين البكتيريا الهوائية واللاهوائية - الخطوط العريضة للسمات المشتركة 4. ما هو الفرق بين البكتيريا الهوائية واللاهوائية - مقارنة الاختلافات الرئيسية

المصطلحات الأساسية: البكتيريا الهوائية ، البكتيريا اللاهوائية ، سلسلة النقل الكهربائي ، متقبل الإلكترون النهائي ، الأكسجين الجزيئي

ما هي البكتيريا الهوائية

تشير البكتيريا الهوائية إلى الكائنات الحية الدقيقة التي تنمو في وجود الأكسجين. الأنواع الأربعة من البكتيريا التي يمكن أن تستخدم الأكسجين هي الهوائية الملزمة ، واللاهوائية الاختيارية ، والخلايا الهوائية الدقيقة ، واللاهوائية اللاهوائية. نموذج تعهد استخدام الأكسجين لأكسدة السكريات والدهون لتوليد الطاقة في عملية تسمى التنفس الخلوي. إذا كان الأكسجين متاحًا ، اللاهوائية الاختيارية استخدام الأكسجين للتنفس. ميكرو إيروفيلز تتطلب الأكسجين للبقاء على قيد الحياة ، ولكنها تتطلب بيئات تحتوي على مستويات أقل من الأكسجين مما هو موجود في الغلاف الجوي. اللاهوائية الهوائية لا تحتاج إلى أكسجين ولكنها لا تتضرر بالأكسجين كبكتيريا لاهوائية. يظهر سلوك أنواع مختلفة من البكتيريا في مزرعة سائلة في الشكل 1.

الشكل 1: سلوك الأنواع البكتيرية المختلفة في مزرعة سائلة 1 - إلزام الأيروبس ، 2 - إلزام اللاهوائيات ، 3 - البكتيريا الاختيارية ، 4 - الكائنات الدقيقة ، 5 - البكتيريا المتحملة للهواء

تعمل البكتيريا الهوائية على أكسدة السكريات الأحادية مثل الجلوكوز في وجود الأكسجين من خلال التنفس الخلوي. الخطوات الثلاث للتنفس الهوائي هي دورة كريبس ، وتحلل السكر ، والفسفرة التأكسدية. أثناء تحلل السكر ، يتم تقسيم الجلوكوز (C6) إلى جزيئين من البيروفات (C3) في السيتوبلازم. في حالة وجود الأكسجين ، يتحد البيروفات مع أوكسالو أسيتات (C4) من أجل تكوين سترات (C6) ، مما يؤدي إلى التخلص من أسيتيل CoA أثناء دورة حمض الستريك. دورة حمض الستريك هي المرحلة الثانية من التنفس الخلوي ، والتي تسمى أيضًا دورة كريبس. خلال دورة كريبس ، يتم التخلص من ثاني أكسيد الكربون كنفايات ، مع تقليل NAD إلى NADH. يتم إنتاج ستة NADH ، واثنين من FADH2 واثنين من ATPs لكل جزيء جلوكوز واحد بواسطة دورة كريبس. الفسفرة التأكسدية ، وهي المرحلة الثالثة من التنفس الخلوي حيث يتم استخدام سلسلة نقل الإلكترون لإنتاج 30 ATPs بواسطة إنزيم ATP synthase ، باستخدام NADH و FADH المذكورين أعلاه₂ الجزيئات. يظهر أدناه التفاعل الكيميائي المتوازن لأكسدة الجلوكوز.

ج₆ح₁₂ا₆ + 6 س₂ + 38 ADP + 38 فوسفات → 6 CO₂ + 6 ح₂O + 38 ATP

Lactobacillus و Mycobacterium tuberculosis و Nocardia هي بعض أمثلة البكتيريا الهوائية.

ما هي البكتيريا اللاهوائية

البكتيريا اللاهوائية هي كائنات دقيقة تنمو في غياب الأكسجين. تسمى البكتيريا غير القادرة على تحمل الأكسجين تلزم اللاهوائية. اللاهوائية الاختيارية يمكن أن تنمو بدون أكسجين. لكنهم قادرون على استخدام الأكسجين ، إذا كان متاحًا في الوسط لتوليد طاقة أكثر من التنفس اللاهوائي المعتاد. على أية حال البكتيريا الهوائية لا تستخدم الأكسجين ، يمكنهم البقاء على قيد الحياة في وجود الأكسجين. تلعب البكتيريا اللاهوائية دورًا رئيسيًا في دورات المغذيات مثل دورة النيتروجين. تظهر البكتيريا اللاهوائية في دورة النيتروجين ودورها في الشكل 2.

الشكل 2: دورة النيتروجين

تستخدم بعض اللاهوائية الملزمة التخمر بينما يستخدم البعض الآخر التنفس اللاهوائي. تكون البكتيريا المتحملة للهواء مخمرة بشكل صارم بينما تستخدم اللاهوائية الاختيارية إما التخمير أو التنفس اللاهوائي أو التنفس الهوائي.

التخمير

نوعان من التخمير هما تخمير حمض اللاكتيك وتخمير الإيثانول. كلتا الطريقتين مع تحلل السكر. الخطوة الثانية هي التخمير. لا تستخدم سلسلة نقل الإلكترون في التخمير. التفاعلات الكيميائية لكل نوع من أنواع التخمير موضحة أدناه.

التخمير بحمض اللاكتيك

ج₆ح₁₂ا₆ + 2 ADP + 2 فوسفات → 2 حمض اللاكتيك + 2 ATP

تخمير الإيثانول

ج₆ح₁₂ا₆ + 2 ADP + 2 فوسفات → 2 درجة مئوية₂ح₅OH + 2 CO₂↑ + 2 ATP

التنفس اللاهوائي

المستقبل الإلكتروني النهائي للتنفس اللاهوائي ليس الأكسجين الجزيئي كما هو الحال في التنفس الهوائي. تستخدم الأنواع المختلفة من الكائنات الحية أنواعًا مختلفة من متقبلات الإلكترون النهائية. يمكن أن تكون هذه الأيونات مثل الكبريت والحديد والمنغنيز (IV) والكوبالت (III) واليورانيوم (VI) ومركبات مثل الفومارات أو الكبريتات أو النترات أو ثاني أكسيد الكربون. البكتيريا الميثانية هي أحد هذه الأنواع من الكائنات الحية التي تستخدم ثاني أكسيد الكربون كمستقبل نهائي للإلكترون في غياب الأكسجين. ينتجون غاز الميثان كمنتج ثانوي. Bacteroides و Clostridium و E. coli هي بعض أمثلة البكتيريا اللاهوائية.

أوجه التشابه بين البكتيريا الهوائية واللاهوائية

الفرق بين البكتيريا الهوائية واللاهوائية

تعريف

البكتيريا الهوائية: تشير البكتيريا الهوائية إلى الكائنات الحية الدقيقة التي تنمو في وجود الأكسجين.

البكتيريا اللاهوائية: تشير البكتيريا اللاهوائية إلى الكائنات الحية الدقيقة التي تنمو في غياب الأكسجين.

الدلالة

البكتيريا الهوائية: متقبل الإلكترون النهائي للبكتيريا الهوائية هو الأكسجين الجزيئي.

البكتيريا اللاهوائية: يمكن أن يكون متقبل الإلكترون النهائي للبكتيريا اللاهوائية حديديك أو كبريت أو نترات أو فومارات أو ثاني أكسيد الكربون.

القدرة على إزالة السموم من الأكسجين

البكتيريا الهوائية: تمتلك البكتيريا الهوائية إنزيمات لإزالة السموم من الأكسجين بواسطة الكاتلاز أو الأكسيد الفائق.

البكتيريا اللاهوائية: لا تمتلك البكتيريا اللاهوائية إنزيمات لإزالة السموم من الأكسجين.

وجود الأكسجين

البكتيريا الهوائية: يمكن للبكتيريا الهوائية أن تعيش فقط في وجود الأكسجين.

البكتيريا اللاهوائية: لا تستطيع البكتيريا اللاهوائية البقاء على قيد الحياة في وجود الأكسجين.

متقبل الإلكترون النهائي

البكتيريا الهوائية: يتم إنتاج الماء من الأكسجين الجزيئي بواسطة البكتيريا الهوائية.

البكتيريا اللاهوائية: يتم إنتاج مواد تشبه النترات والميثان والكبريتيد والأسيتات بواسطة البكتيريا اللاهوائية.

الموطن

البكتيريا الهوائية: تعيش البكتيريا الهوائية في التربة والمياه وعلى الأسطح المختلفة.

البكتيريا اللاهوائية: تعيش البكتيريا اللاهوائية في مناطق مستنفدة للأكسجين مثل الجهاز الهضمي (المعدة إلى المستقيم) للحيوانات.

كفاءة انتاج الطاقة

البكتيريا الهوائية: تنتج البكتيريا الهوائية المزيد من الطاقة.

البكتيريا اللاهوائية: تنتج البكتيريا اللاهوائية طاقة أقل.

في وسط سائل

البكتيريا الهوائية: تأتي البكتيريا الهوائية إلى سطح الوسط في وسط سائل.

البكتيريا اللاهوائية: تستقر البكتيريا اللاهوائية في قاع الوسط.

أمثلة

البكتيريا الهوائية: Lactobacillus و Mycobacterium tuberculosis و Nocardia هي بعض أمثلة البكتيريا الهوائية.

البكتيريا اللاهوائية: Bacteroides و Clostridium و E. coli هي بعض أمثلة البكتيريا اللاهوائية.

استنتاج

البكتيريا الهوائية واللاهوائية نوعان من البكتيريا التي تختلف في مستقبل الإلكترون النهائي لسلسلة نقل الإلكترون. تستخدم البكتيريا الهوائية الأكسجين الجزيئي كمستقبل نهائي للإلكترون بينما تستخدم البكتيريا اللاهوائية مواد أخرى كمستقبل نهائي للإلكترون. الفرق الرئيسي بين البكتيريا الهوائية واللاهوائية هو نوع متقبل الإلكترون النهائي أثناء التنفس الخلوي.

المرجعي:

1. هادوك ، ب أ ، سي دبليو جونز. "التنفس البكتيري". المراجعات البكتريولوجية ، المكتبة الوطنية الأمريكية للطب ، مارس 1977 ، متاح هنا.

الصورة مجاملة:

1. "لاهوائية" بواسطة Pixie - العمل الخاص (المجال العام) عبر ويكيميديا ​​كومنز 2. "دورة النيتروجين" بقلم Cicle_del_nitrogen_de.svg: * Cicle_del_nitrogen_ca.svg: Johann Dréo (المستخدم: Nojhan) ، traduction de Joanjoc d'après الصورة: Cycle azote fr.svg.derivative work: Burkhard (talkative) Nitrogenderivder.jpg: وكالة حماية البيئة العمل: Raeky (نقاش) - Cicle_del_nitrogen_de.svgNitrogen_Cycle.jpg (CC BY-SA 3.0) عبر Commons Wikimedia