5 ตัวอย่างของการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน - ชีววิทยา - 2025

การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นกระบวนการทางเดินหายใจที่จุลินทรีย์ต่าง ๆ ได้รับพลังงานและเผาผลาญสารประกอบอินทรีย์ในขณะที่พวกมันไม่มีออกซิเจนในโมเลกุล

ในการหายใจแบบแอโรบิคออกซิเจนจะทำหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอนที่ส่วนท้ายของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน ห่วงโซ่นี้เป็นกระบวนการที่เซลล์สามารถสร้างพลังงานได้

Desulfovibrio desulfuricans ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่ใช้ซัลเฟตในการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน

สิ่งมีชีวิตที่ทำการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนส่วนใหญ่เป็นสิ่งมีชีวิตที่มีโปรคาริโอตแทนที่ออกซิเจนด้วยสารประกอบอื่น ๆ ที่ทำหน้าที่เป็นตัวรับสุดท้ายในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน

การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนไม่ควรสับสนกับกระบวนการหมัก ในช่วงหลังตัวรับอิเล็กตรอนจะกลายเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ไม่ได้ลดลงอย่างสมบูรณ์และไม่มีห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนเช่นเดียวกับในกระบวนการหายใจ

ในการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนตัวรับอิเล็กตรอนที่ส่วนท้ายของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนอาจเป็นสารประกอบเช่นกำมะถันซัลเฟตไนเตรตและคาร์บอนไดออกไซด์เป็นต้น

ตัวอย่างบางส่วนของการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน

การใช้ไนเตรตเป็นตัวรับอิเล็กตรอน

สิ่งมีชีวิตบางชนิดในสกุล Geobacter เช่น G. metallireducens และ G. sulphurreducens สามารถใช้สารฮิวมิกเป็นผู้บริจาคอิเล็กตรอนและใช้ไนเตรตและ / หรือฟูมาเรตเป็นตัวรับอิเล็กตรอน

โดยทั่วไปสิ่งมีชีวิตที่ดำเนินกระบวนการนี้จะลดไนเตรต (# ₃ ^- ) เป็นไนไตรต์ (# ₂ ^- ) ผ่านเอนไซม์ไนเตรตรีดักเทส

ในทางกลับกันไนไตรต์สามารถใช้เป็นตัวรับอิเล็กตรอนของสิ่งมีชีวิตอื่นได้

ซัลเฟตเป็นตัวรับอิเล็กตรอน

Desulfovibrio desulfuricans เป็นซัลเฟตรีดิวซ์แบคทีเรีย แบคทีเรียประเภทนี้ใช้ซัลเฟตเป็นตัวรับอิเล็กตรอนขั้นสุดท้าย Clostridium บางชนิดยังใช้ซัลเฟตในลักษณะนี้

การใช้ซัลเฟต (SO ₄ ^2- ) เป็นตัวรับอิเล็กตรอนส่งผลให้เกิดซัลไฟต์อิออน (S ^2- ) หรือไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H ₂ S)

ในแหล่งสะสมของกำมะถันดินและน้ำจืดเป็นเรื่องปกติที่จะพบแบคทีเรียที่ใช้ซัลเฟตเป็นตัวรับอิเล็กตรอน

คาร์บอนไดออกไซด์เป็นตัวรับอิเล็กตรอน

สิ่งมีชีวิตประเภทเมทาโนเจนิกหลายชนิดซึ่งมีหน้าที่ในการผลิตก๊าซมีเทนใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นตัวรับอิเล็กตรอน

แบคทีเรียจาก Methanobacterium, Methanococcus และ Methanosarcina สกุลอื่น ๆ อยู่ในกลุ่มนี้

เป็นเรื่องปกติที่จะพบสิ่งมีชีวิตประเภทเมทาโนเจนิกที่ใช้คาร์บอนไดออกไซด์เป็นตัวรับอิเล็กตรอนในระบบบำบัดน้ำแบบไม่ใช้ออกซิเจนในโรงงานอุตสาหกรรม

ในระบบเหล่านี้สิ่งมีชีวิตที่ใช้ซัลเฟตเป็นตัวรับอิเล็กตรอนก็มีอยู่ทั่วไปเช่นกัน

เหล็กเป็นตัวรับอิเล็กตรอน

สิ่งมีชีวิตอื่น ๆ สามารถใช้เฟอร์ริกไอออนเป็นตัวรับอิเล็กตรอน ในกระบวนการนี้เฟอร์ริกไอออน (Fe ³⁺ ) จะลดลงเป็นไอออนของเหล็ก (Fe ²⁺ )

การลดลงนี้ดำเนินการโดยเอนไซม์เหล็กรีดักเตสซึ่งมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตเช่น Geobacter metallireducens

สิ่งมีชีวิตที่สามารถใช้ตัวรับอิเล็กตรอนหลายตัว

สิ่งมีชีวิตมีความสามารถในการปรับตัวได้ดีซึ่งทำให้หลายคนใช้ตัวรับอิเล็กตรอนหลายตัว

นี่คือกรณีของ Anaeromyxobacter dehalogenans ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่สามารถใช้เป็นตัวรับอิเล็กตรอนสารประกอบต่างๆเช่นไนไตรต์ไนเตรตเหล็กออกซิเจนฟูมาเรตและแม้แต่ยูเรเนียม

อ้างอิง

1. เจอราร์ดี M. (2003). การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน จอห์นไวลีย์และบุตรชาย รัฐนิวเจอร์ซีสหรัฐอเมริกา
2. Lovley D. et al. Humics เป็นผู้บริจาคอิเล็กตรอนสำหรับการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน จุลชีววิทยาสิ่งแวดล้อม. 1999; 1 (1): 89-98
3. Seifriz W. การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน. วิทยาศาสตร์ชุดใหม่. 1945; 101 (2613): 88-89
4. Scott G. ระบบหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเทียบกับการหมัก วิทยาศาสตร์ชุดใหม่. 1945; 101 (2632): 585-586
5. Wu Q. Sanford R.Löffler F. Uranium (VI) การลดโดย Anaeromyxobacter dehalogenans Strain 2CP-C จุลชีววิทยาสิ่งแวดล้อมประยุกต์. 2006 72 (5): 3608-3614